DE2631588A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von mehrkomponentenkunststoffen, insbesondere polyurethan mit feststoffen als zuschlag oder mit mindestens einer hochviskosen komponente - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur herstellung von mehrkomponentenkunststoffen, insbesondere polyurethan mit feststoffen als zuschlag oder mit mindestens einer hochviskosen komponenteInfo
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Description
PATENTANWALT 13· Juli 1976 DIPL-INe1VINCENZv1RAFFAY
PATENT- und RECHTSANWALT 3 DIPL.-INS. DR. JUR. SERT HELDT
Elastogran Maschinenbau GmbH & Co. Unsere Akte: 20II/I6S
Mitterstraßweg V.R./R
8o21 Straßlach bei München
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung; von
Mehrkomponentenkunststoffen, insbesondere Polyurethan mit Peststoffen als Zuschlag oder mit
mindestens einer hochviskosen Komponente.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Mehrkomponentenkunststoffen, insbesondere
Polyurethan mit Feststoffen als Zuschlag zurnindestens einer der Komponenten oder mit mindestens einer hochviskosen Komponente,
wobei die Dosierung der Komponenten getrennt durch kontinuierlich arbeitende Pumpen durchgeführt wird und die
Mischung gegebenenfalls nach dem Zugeben der Feststoffe in einer Mischkammer erfolgt.
Es sind die unterschiedlichsten Versuche bekanntgeworden, Feststoffe, wie Faserstoffe, insbesondere Glasfasern, feine
Granulate, z.B. Talkum und Bariumsulfat, mindestens einer Komponente bei einem Verfahren und einer Vorrichtung der
vorstehend genannten Art zuzumischen. Diese bekannten Verfahren
arbeiten sämtlich im Niederdruckbereich, d.h. mit
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einem Rührer in der Mischkammer. Ähnliche Verfahren und Vorrichtungen
können auch für hochviskose Komponenten eingesetzt werden, d.h. für Komponenten mit einer Viskosität von
über 2ooo cp. Grundsätzlich ist es bisher nicht bekannt, gefüllte,
d.h.. mit Peststoffen versehene Komponenten oder
hochviskose Komponenten in Hochdruckrnischkammern, d.h. in
Mischkammern ohne Rührer zu mischen.
Weiterhin sind grundsätzlich Vorrichtungen zum Mischen von Mehrkomponentenkunststoffen, insbesondere Polyurethanen, bekannt,
bei denen ein Steuerkolben verwendet wird, der in seiner Mischstellung die Strömung der Komponenten in die Mischkammer
freigibt und in Schließstellung die Komponenten über Rücklaufnuten zu Vorratsbehältern zurückleitet. Derartige
Mischvorrichtungen wurden bisher nicht für gefüllte oder hochviskose Komponenten eingesetzt. Die Förderung und Doäerung
der Komponenten erfolgte bei diesen Mischvorrichtungen mit
kontinuierlich arbeitenden Pumpen, beispielsweise durch
Axial- oder Radialkolbenpumpen.
Schließlich ist es auch schon bekannt geworden, bei der Niederdruckmischung,
d.h. bei der Mischung mit einem Rührer in der Mischkammer, Kolbenpumpen zur Förderung der Komponenten
einzusetzen. Die Kolben der Kolbenpumpen für sämtliche Komponenten wurden hierbei gemeinsam hydraulisch betätigt, wobei
die einzelnen Kolben mechanisch untereinander verbunden waren.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen und dabei
die technischen Probleme zu berücksichtigen, die durch die Zumischungen von Feststoffen oder bei hochviskosen Komponenten
bis zu 3OOOO cp auftreten, und dabei insbesondere ^örderprobleme
und die Erzeugung hoher Injektionsdrücke beim Eintritt in die Mischkammer zu berücksichtigen bzw. zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Mischkammer in an sich bekannter Weise einen Steuerkolben aufweist, der in der
Mischstellung die Strömung der Komponenten in die Mischkammer freigibt und in dg^^S^ciiLiefiafcfiUttng die Komponenten über
Rücklaufnuten zu Vorratsbehältern zurückleitet und daß zu-
ORlGINAL INSPECTED
mindest für die die Feststoffe enthaltende oder die hochviskose Komponente zwischen der kontinuierlich arbeitenden
Pumpe und dem Eintritt in die Mischkammer ein nach Art einer Kolbenpumpe arbeitender Transmitter zwischengeschaltet ist,
der durch einen mit der kontinuierlich arbeitenden Pumpe verbundenen Hydraulikzylinder betätigt wird, wobei der erste
Abschnitt des Pumpenhubes des Transmitters in Rücklaufstellung
des Steuerkolbens, der zweite Abschnitt in Γ-ischstellung
und der dritte Abschnitt wiederum in Rücklaufstellung erfolgt.
Erfindungsgemäß erfolgt die Dosierung (nicht Förderung) der
Komponenten nach wie vor durch kontinuierlich arbeitende Pumpen, beispielsweise Axial- oder Radialkolbenpumpen. Für
die mit Feststoffen gefüllte oder hochviskose Komponente ist jedoch eine Kolbenpumpe zwischengeschaltet, deren Kolben
aber durch die kontinuierlich arbeitende Pumpe betätigt wird. Die andere, nicht gefüllte und nicht hochviskose Plomponente
wird direkt durch die kontinuierlich arbeitende Pumpe gefördert. Diese beiden Pumpen können in bekannter V/eise so eingestellt
werden, daß das Verhältnis der Komponenten beim Eintritt in die Mischkammer in dem gewünschten Bereich liegt. Erfindungsgemäß
ist also lediglich ein Transmitter zwischenpeschaltet, der die zur Förderung der gefüllten Komponente oder der
hochviskosen Komponente erforderlichen hohen Drucke aufbringt. Die Dosierung erfolgt nach wie vor unter Sicherstellung der
entsprechenden Vorteile durch eine kontinuierlich arbeitende
Pumpe. Der als Kolbenpumpe arbeitende Transmitter ist so konstruiert und dimensioniert, daß bei jeder Mischung, d.h.
bei jedem Schuß, ein vollständiger Kolbenhub durchgeführt wird.
Im Anschluß an diesen Druckhub zur Zuführung der Komponente zu der Mischkammer erfolgt dann ein Saughub, durch den der
Transmitter für den nächsten Schuß gefüllt wird. Dadurch, daß zuerst .ein Teil des Druckhubes noch in Schließ- oder Rücklaufstellung
des Steuerkolbens durchgeführt wird, ist sichergestellt, daß die Strömung in gewünschter Weise aufgebaut ist
und die entsprechende Komponente, die die Feststoffe trägt oder die hochviskos ist, in dem richtigen Mischungsverhältnis
in die Mischkammer gelangt, wenn nach den Zurücklegen des ersten Abschnittes des Druckhubes der Steuerkolben den Eintritt
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in die Mischkammer freigibt.
Wenn dann die gewünschte Komponentenmenge gemischt ist,
wird der Steuerkolben wieder in die Schließstellung bewegt, wobei der Druckhub des Transmitters noch einen bestimmten
Abschnitt fortgesetzt wird, um wirklich sicherzustellen, daß genügend Komponentenmenge während der Mischstellung zur
Verfugung steht. Während dieses letzten Abschnittes des Druckhubes
strömen die Komponenten dann wieder durch die Rücklaufnuten zurück in den entsprechenden Vorratsbehälter. Im
Verfahrensablauf folgt nun der Saughub zur Füllung des als Kolbenpumpe arbeitenden Transmitters, damit- dieser für den
nächsten Mischvorgang gefüllt ist.
Grundsätzlich ist also erfindungsgemäß ein durch eine herkömmlich
und kontinuierlich arbeitende Pumpe - die auch als Dosierpumpe bezeichnet v/erden kann - über einen getrennten
Hydraulikkreislauf betätigter Transmitter vorgesehen, der den besonderen Problemen gerecht wird, die durch die Zumischung
von Peststoffen oder durch die hohe Viskosität entstehen. Im Unterschied zu bekannten Hochdruckmischvorrichtungen,
die keine derartigen schwierig zu handhabenden Komponenten mischen müssen, steht der kontinuierlich arbeitenden
Pumpe zur Dosierung der gefüllten oder hochviskosen Komponente ein besonderer Hydraulikkreislauf zur Verfugung, über den
dann der entsprechend dimensionierte, als Kolbenpumpe arbeitende
Transmitter angetrieben wird.
In vorteilhafter V/eise ist es möglich, die beiden kontinuierlich arbeitenden Pumpen, d.h. die Dosierpumpen, gemeinsam
anzutreiben. In diesem Falle ist nur ein Motor für beide Pumpen vorgesehen, so daß in erhöhtem Maße für einen Gleichlauf
und für ein entsprechend gleiches und reproduzierbares Mischungsverhältnis gesorgt ist.
Die Vorrichtung zur Durchführung der Erfindung kann derart aufgebaut sein, daß zusätzlich zu dem als Kolbenpumpe
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arbeitenden Transmitter zwischen dem zugehörigen vorratsbehälter und dem Eintritt in den Transmitter .'ine Füllpumpe
eingeschaltet ist, deren Fördermenge grö.'ier 1st als die
Fördermenge des Transinitters während des Saurhubes. Hierdurch
ist sichergestellt, daß auch während des i!au-hübe s eine — wenn
auch geringere - Komponentenmenge durch dip entsprechende Rücklau
fnut zurück zum Vorratsbehälter fließt, wodurch eine entsprechende Fntmischung verhindert und immer r.tcherpestellt ist
daß eine genügende Komponentenmenge während des Oaughubes zur
Verfügung steht. Ein Still-stehen der Strömunr findet nicht statt.
Schließlich kann in vorteilhafter Weise ein Rückschlagventil am
Eintritt in den als Kolbenpumpe arbeitenden Transmitter vorgesehen sein, um zu verhindern, daß während des.Druckhubes eine Komponenten
Strömung in Richtung der Füllpumpe stattfindet. Um wirklich in jedem Fall eine dichten Abschluß zu gewährIelöten, wird vorzugsweise ein zwangsgesteuertes Ventil,z.B. ein Scheerschlußventil
eingesetzt.
Durch entsprechende Wahl der Verhältnisse und Dimensionierung des Kolbens des Hydraulikzylinders und des Transmitters kann
dieser als Druckübersetzer ausgebildet werden, um höhere Drücke als bei handelsüblichen kontinuierlichen Pumpen zu erzeugen, die
nicht über den Bereich von 200 bar arbeiten.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden im
folgenden unter Hinweis auf die Zeichnung anhfind eines Ausführungsbeispieles
näher erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung
zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung] und
Fi.g 2 eine Teilansicht der Mischkammer mit dem
Steuerkolben in Mischst ellung.
Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung besteht aus einer
Mischvorrichtung 1 mit einer Mischkammer 4, in der ein Steuerkolben 2 hin- und herbewegbar ist. Der Steuerkolben 2
ist mit einer Rücklaufnut für jede Komponente ausgerüstet.
Bei der dargestellteyiQiigiglf^^iQig^grm sind zwei
BADORJGINAL
Komponenten, d.h. zwei Rücklaufnuten, vorgesehen. In die Mischkammer führen zwei Eintrittsöffnungen 5 und 7, eine für
jede Komponente, und zwei Austritts- oder Rücklauföffnungen
6 und 8 ebenfalls für jede Komponente. In der Schließstellung des Steuerkolbens ist die Eintrittsöffnung über die eine
Rücklaufnut mit der Austrittsöffnung 6 und die andere Eintrittsöffnung 7 über die andere Rücklaufnut mit der Austrittsöffnung 8 verbunden (siehe Darstellung des Steuerkolbens in
Fig. 1).
Zu der Eintrittsöffnung 5 führt eine Vorlaufleitung Io. Zu der
Eintrittsöffnung 7 führt eine Vorlaufleitung 12. Von den Austrittsöffnungen
6 bis 8 führen Rücklaufleitungen 11 bzw. 13
zu Vorratsbehältern Iß bzw. 17.
In die Vorlaufleitung 12 ist eine kontinuierlich arbeitende
Pumpe 14 eingeschaltet.
Die Komponente, die in dem Vorratsbehälter 17 gelagert wird, ist hochviskos oder sie dient als Träger für die unterschiedlichsten
Feststoffe als Zuschlagstoff. Ein Rührer ist angedeutet. Die Austrittsleitung aus diesem Behälter 17 führt
zu einer Füllpumpe 15, die die Komponente mit den Peststoffen oder die hochviskose Komponente über ein Rückschlagventil
zu einer als Transmitter arbeitenden Kolbenpumpe führt. Der Kolben 2o dieses Transmitters wird in de.m entsprechenden Zylinder
19 durch eine hydraulische Kolben- und Zylindereinheit
bewegt. Der Antrieb der Kolben- und Zylindereinheit 21 erfolgt über eine kontinuierlich arbeitende Pumpe 22, die der
Pumpe 14 entspricht und lediglich anstelle der unmittelbaren
Förderung der Komponente ein hydraulisches Medium aus einem
hydraulischen Behälter 23 fördert. Zur direkten Einwirkung auf die Komponente ist der Transmitter zwischengeschaltet, um
für den entsprechenden Druck zu sorgen. Die beiden Pumpen m und 22 sind aber praktisch die Dosierpumpen. Sie können
daher auch durch einen gemeinsamen Motor angetrieben werden.
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Die Darstellung der Pig. 2 zeigt den Steuerkolben in Mischstellung,
d.h. die Eintrittsöffnungen 5 und 7 sind mit der Mischkammer 1J verbunden, so daß die Komponenten aus den
Vorlaufleitungen Io und 12 in die Mischkammer eintreten
können.
Unter der Voraussetzung, daß der durch.Kolben 2o und Zylinder
19 gebildete Transmitter mit der Komponente aus dem Vorratsbehälter
17 gefüllt ist und ein Schuß, d.h. ein Mischvorgang durchgeführt werden soll, erfolgt zuerst eine Bewegung
des Kolbens 2o über einen Abschnitt oder Weg C. Bei dieser Bewegung ist die Pumpe 1'4 bereits zur Förderung der Komponente
aus dem Vorratsbehälter 16 eingeschaltet, da sich der Steuerkolben
2o aber noch in Schließ- oder Rücklaufstellung befindet,
werden beide Komponenten während dieses Druckhubes im Abschnitt C über die entsprechenden Rücklaufnuten zurück zu den zugehörigen
Vorratsbehältern gefördert. Wenn der Abschnitt C zurückgelegt ist, wird durch ein entsprechendes Steuersignal
der Steuerkolben 2 mit Hilfe seines hydraulischen Zylinders betätigt, so daß er die in Fig. 2 gezeigte Stellung einnimmt.
Während der gesamten Bewegung im Bereich des Druckhubes im Abschnitt B strömen nun die beiden Komponenten in die Mischkammer
4, in der eine innige Mischung in bekannter Weise stattfindet.
Die Komponenten treten beispielsweise in eine Form ein, in der sie dann ausreagieren. Nach dem Zurücklegen des
Abschnittes C wird wiederum durch ein entsprechendes Steuersignal der Steuerkolben 2 zurück in die Stellung nach Fig.
bewegt. Es erfolgt jetzt wiederum, wie während der Bewegung in dem Abschnitt C, eine Förderung in den Rücklauf durch
die Rücklaufnuten zurück in den entsprechenden Vorratsbehälter.
Wenn der Kolben 2o seine Bewegung beendet hat, beginnt der
Saughub zur Füllung des Transmitters. Die Füllpumpe 15 fördert hierbei die Komponente mit Feststoff oder die hochviskose
Komponente über das Rückschlagventil 18 in den Zylinder des Transmitters. Die Fördermenge der Füllpumpe 15 ist größer
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als die Fördermenge während des Saughubes, so daß nach wie vor eine Komponentenströmung durch die Leitung Io, die
Eintrittsöffnung 5, die entsprechende Rücklaufnut und die Austrittsöffnung 6 in die Rücklaufleitung 11 zurück zu
dem Vorratsbehälter 17 stattfindet. Hierdurch wird eine Entmischung verhindert.
Grundsätzlich ist es auch möglich, beide Komponenten so
zu fördern, wie die aus dem Vorratsbehälter 17 austretende Komponente . In diesem Falle muß für die andere Komponente
ebenfalls ein entsprechender Transmitter vorgesehen sein.
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Claims (1)
- Patentansprüche:l.j Verfahren zur Herstellung von Mehrkomponentenkunstoffen, insbesondere Polyurethan mit Feststoffen als Zuschlag zumindestens einer der Komponenten oder mit mindestens einer hochviskosen Komponente, wobei die Dosierung der Komponenten getrennt durch kontinuierlich arbeitende Pumpen durchgeführt wird und die Mischung gegebenenfalls nach dem Zugeben der Peststoffe in einer Mischkammer erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischkammer (4) in an sich bekannter Weise einen Steuerkolben (2) aufweist, der in der Mischstellung die Strömung der Komponenten in die löschkammer freigibt und in der Schließstellung die Komponenten über Rücklaufnuten zu Vorratsbehältern zurückleitet und daß zumindest für die die Peststoffe enthaltende oder die hochviskose Komponente zwischen der kontinuierlich arbeitenden Pumpe (22) und dem Eintritt in die Mischkammer ein nach Art einer Kolbenpumpe arbeitender Transmitter (19,2o) zwischengeschaltet ist, der durch einen mit der kontinuierlich arbeitenden Pumpe (22) verbundenen Hydraulikzylinder (21) betätigt wird, wobei der erste Abschnitt (C) des Pumpenhubes des Transmitters in Rücklaufstellung des Steuerkolbens (2), der zweite Abschnitt (B) in Mischstellung und der dritte Abschnitt (A) wiederum in Rücklaufstellung erfolgt.2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden kontinuierlich arbeitenden , die Dosierung durchführenden Pumpen (14,22) gemeinsam angetrieben werden.3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu dem als Kolbenpumpe arbeitenden Transmitter (19,2o) zwischen dem zugehörigen Vorratsbehälter (17) und dem Eintritt in den Transmitter eine Füllpumpe (15) eingeschaltet ist, deren Fördermenge größer ist als die Fördermenge des Transmitters während des Saughubes.709883/030.5ORIGINAL INSPECTEDk. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Eintritt in den als Kolbenpumpe arbeitenden Transmitter (19,2o) ein Rückschlagventil (18) vorgesehen ist.5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil ein zwangsgesteuertes Ventil, vorzugsweise ein Scheerschlußventxl ist.6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Hydraulikzylinder (21) und Transmitter (19, 20) als Druckübersetzer ausgebildet sind.709883/03 0 5
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