DE1629650A1

DE1629650A1 - Mixing head for the production of synthetic resin foam from a two- or multi-component resin

Info

Publication number: DE1629650A1
Application number: DE19661629650
Authority: DE
Inventors: Dr Friedrich Boehm; Richard Huschka; Dr Johann Schwab
Original assignee: SEMPERIT OESTERREICHISCHE AMER
Current assignee: SEMPERIT OESTERREICHISCHE AMER
Priority date: 1965-11-12
Filing date: 1966-09-12
Publication date: 1971-02-04
Also published as: GB1231964A

Description

Mischkopf zur Erzeugung von Kunstharzschaum aus einem Zwei- oder Mehrkomponentenharz Die Erfindung betrifft einen Mischkopf zur Erzeugung von Kunstharzschaum aus einem Zwei- oder Mehrkomponentenharz, insbesondere aus Polyurethan, mit Zuführungskanälen für die Kunstharzkomponenten und einem Austragskanal. Dieser Mischkopf gestattet es, auch Komponenten, die mit sehr hoher Geschwindigkeit miteinander reagieren, reproduzierbar gleiohmäßig und vollkommen zu vermischen. Dieses Mischen kann kon-Tinuierlich oder diskontinuierlich vorgenommen werden. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens. Mixing head for the production of synthetic resin foam from a double or Multi-component resin The invention relates to a mixing head for producing synthetic resin foam made of a two- or multi-component resin, in particular made of polyurethane, with feed channels for the synthetic resin components and a discharge channel. This mixing head allows it, including components that react with each other at a very high speed, to be mixed reproducibly uniformly and completely. This mixing can be continuous or be carried out discontinuously. The invention also relates to a device to carry out this procedure.

Bei der Herstellung von derartigen Kunststoffen, insbesondere solchen aus Komponenten mit sehr hohen Reaktionsgescbwindigkeiten, wie z.B. aus Polyclenund Isocyanaten, treten allgemein Schwierigkeiten bei Vermischen der Komponenten auf, die einesteils duroh die oft verschiedenen Viskositäten der eintolnen Komponenten bedingt sind, anderenteils aber überwiegend in den kurson Reaktionszeiten der Komponenten liegen. Dadurch werden nänrlioh sehr kurze Verweilzeiten in den Misoheinriohtuen notwendig, in denen aber trotzdem eine sowohl über die Zeit, als suoh über die Zusammensetzung vollkommen gleichmä#ige, vollständige und reproduzierbare Durchmischung erfolgen mu#.In the production of such plastics, especially those from components with very high reaction rates, such as from Polyclenund Isocyanates, there are general difficulties when mixing the components, on the one hand due to the often different viscosities of the one-ton components are conditional, but mostly in the kurson reaction times of the components lie. As a result, very short dwell times in the misalignment are nänrlioh necessary, but nevertheless one about the time, as well as about the composition completely uniform, complete and reproducible mixing takes place must #.

Zur Lösung dieser Probleme sind bereits eine Reihe von Verfahren und Vorrichtungen beschrieben worden, die sich im wesentlichen in zwei große Gruppen einteilen lassen: jene Verfahren, bei denen die Durchmischung durch eine mechanische RUhrung in Mischkammern mit Rührern oder mit Preßluft angestrebt wird und Jene, die die hohe kinetische Energie der Komponenten, die ihnen vorzugsweise durch Hochdruckverdüsung in Mischkammern mit Entspannungg und Umlenkeinbauten erteilt wird, ausnützen.There are already a number of methods and methods for solving these problems Devices have been described which fall into two broad groups can be divided: those processes in which the mixing is carried out by a mechanical Agitation in mixing chambers with stirrers or with compressed air is sought and those which the high kinetic energy of the components, which they are preferably given by high pressure atomization is granted in mixing chambers with expansion and deflection fixtures.

Zu den Verfahren der ersten Gruppe ist z. 3. Jenes zu zählen, bei dem der Zulauf der einen dünnflüssigen Kom Komponente durch den Rtihrer selbst erfolgt und diese durch düsenförmige Öffnungen an der Rückseite der Propellerflügel in der zweiten, dickflüssigen Komponente verteilt wird. Es ist ferner eine Mischkammer mit Rührer bekannt, bei der das freie Mischkammervolumen kleiner als 40 % des Gesamtvolumens ist, wodurch eine hohe Durchflußgeschwindigkeit erzielt werden soll. Es wurde auch bereits ein Mischkopf vorgeschlagen, bei dem durch die Lage der einzelnen Eintrittsöffnungen für die Komponenten deren Verweilzeit in der Mischkammer vorgegeben wird. Diese soll für die zuletzt zugegebene Komponente nioht länger als 10 Sekunden sein. Auch eine Mischkammer mit Rührer wurde sohon beschrieben, die ein Arbeiten unter Druck gestattet und somit die Verwendung von gasförmigen oder flüssigen Treibmitteln mit niedrigem Siedepunkt ermöglicht. Die Rührung mit -Xt nem Luftstrom in einer speziellen Mischkammer ist ebenfall bekannt. Diese und ähnliche Mischkammern haben aber infolge ihrer Größe den- Nachteil des unkontrollierten Naohtropfen und. müssen überdies nach Jedem Mischvorgang mit beträchtlichen Mengen an Lösungsmitteln gewaschen werden.To the method of the first group is z. 3. Those to count at the one low-viscosity component is supplied through the stirrer itself and this through nozzle-shaped openings on the back of the propeller blades in the second, thick component is distributed. It is also a mixing chamber Known with a stirrer, in which the free mixing chamber volume is less than 40% of the total volume is, whereby a high flow rate is to be achieved. It was too a mixing head has already been proposed in which the position of the individual inlet openings for the components whose residence time in the mixing chamber is specified. These should not be longer than 10 seconds for the component added last. Even a mixing chamber with a stirrer has also been described, which works under pressure and thus the use of gaseous or liquid propellants low boiling point allows. The stirring with -Xt nem air flow in a special Mixing chamber is also known. However, this and similar mixing chambers have a consequence their size the disadvantage of uncontrolled sewage drops and. must also Washed with substantial amounts of solvents after each mixing.

Wesentlich kleiner und vor allem ohne Lager, Stopfbüohoen und ähnliche Bauelemente, die immer die Gefahr der Verschmutzung durch Reaktionsprodukte mit sich bringen, sind jie Hischkammern der zweiten Verfahrensgruppe, So wird z.B. ein Verfahren und eine Vorrichtung beschrieben, wobei eine Vermischung der einzelnen Komponenten durch Gegenstrominjektion der Komponenten oder durch Injektion mindestens einer Komponente in den laufenden Strom einer Hauptkomponente erfolgt und dann in einer Nebenkammer nachgemisoht wird, und wobei zwischen Vormischung und Naclitaischung eine plötzliche Entspannung des Gemisches vorgenommen wird. Hierbei soll durch die Entspannung jene Turbulenz auftreten, die eine wesentliche Verbesserung der Komponentenmischung bedingt.Much smaller and, above all, without bearings, stuffing boxes and the like Components that always face the risk of contamination by reaction products bring yourself are the Hischkammer of the second group of proceedings, For example, a method and apparatus is described, wherein mixing of the individual components by countercurrent injection of the components or by injection at least one component takes place in the running stream of a main component and is then remixed in a secondary chamber, and between premixing and a sudden relaxation of the mixture is made. Here the turbulence is supposed to occur through the relaxation, which is a substantial improvement the component mix conditional.

Auch diese Verfahren und Vorrichtungen weisen Dachteile auf.These methods and devices also have roof parts.

So ist die Unterteilung der Vermischung in eine Vor- und Nachmischung mit dazwischenliegender Entspannung des Gemisches ziemlich umständlich. Dies bedingt auch eine komplizierte Apparatur mit verschiedenen Kammern und Entspannungszonen, die infolge von Kanten, Ecken und Kanälen leicht zur Verschmutzung und Verstopfung neigt. Wegen der komplizierten Formgebung ist auch die Reinigung einer solchen Vorrichtung sehr umständlich und mühsam.This is how mixing is divided into premixing and postmixing quite cumbersome with relaxation of the mixture in between. This requires also a complicated apparatus with different chambers and relaxation zones, which can easily become dirty and clogged as a result of edges, corners and channels tends. Because of the complicated shape, such a device can also be cleaned very cumbersome and tedious.

Alle diese Nachteile werden durch die Heranziehung des erfindungsgemä#en Mischkopfes vermieden, bei welchem die Zuführungskanäle unmittelbar in den Aastragskanal münden, dessen lichte Weite von der Einmündung der Zuführungskanäle in Richtung zu seiner Mündung zumindest auf einem Teil seiner Länge zunimmt, im übrigen aber annähernd gleich bleibt. Es ist von Vorteil, wenn außerdem Leitungen für Spülmittel undZoder Preßluft vorgesehen sind1 die über ein gemeinsames Ventil in die Zuführungskanäle, bzw. in den Austragskanal münden.All of these disadvantages are avoided by using the invention Avoided mixing head, in which the supply channels directly into the Aastragskanal open, whose clear width from the confluence of the supply channels in the direction to its mouth increases at least over part of its length, but otherwise remains approximately the same. It is an advantage if there are also lines for detergent andZ or compressed air are provided1 which are fed into the supply ducts via a common valve or open into the discharge channel.

Die Verweilzeit des Gemisches in den Zuführungskanälen beträgt dabei vorzugsweise 0,03 bis 0,003 Sekunden, im- Austragskanal 0,2 bis 0,02 Sekunden. Dabei wird eine vollständige, gleichmäßige und reproduzierbare Durchmischung der Komponenten bei deren Eindüsung in die Zuführungskanäle erzielt, während im Austragskanal bei der Entspannung des Gemisches die bei der Eindüsung der Komponenten auftretende Turbulenz abgebaut und in eine laminare, verlangsamte Strömung übergeführt wird. Das aus dem Mischkopf ausfließende Komponentengemisch muß nämlich in ruhigem Strahl austreten, da sonst Luft mitgerissen und eingeschlagen wird, die zu unbrauchbaren Inhomogenitäten im fertigen Kunststoff, insbesondere auch in Kunststoffschäumen führt.The dwell time of the mixture in the feed channels is preferably 0.03 to 0.003 seconds, in the discharge channel 0.2 to 0.02 seconds. This results in a complete, even and reproducible mixing of the components achieved when they are injected into the feed channels, while in the Discharge channel when the mixture is relaxed that when the components are injected Any turbulence that occurs is reduced and converted into a laminar, slowed-down flow will. The component mixture flowing out of the mixing head must namely be calm Jet escape, otherwise air will be entrained and knocked in, which will become unusable Inhomogeneities in the finished plastic, especially in plastic foams leads.

Gleichzeitig kann in der erfindungsgemäßen Vorrichtung das zur Vermischung notwendige Volumen und damit die Verweilzeit äußerst klein gehalten werden, wodurch es möglich wird, auch Komponenten mit sehr hohen Reaktionsgeschwindigkeiten zu verarbeiten. D*e mit Reaktionsbeginn auftretende Viskositätserhöhung tritt dann mit Sicherheit erst außerhalb des erfindungsgemäßen Mischkopfes ein. Überdies arbeitet der erfindungsgemäße Mischkopf durch sein minimales Mischvolumen, vorzugsweise maximal 3,5 cm3, praktisch verlustfrei und-ist darüberhinaus infolge des Fehlens von Kanten, Ecken, Kanälen und toten Räumen durch einfaches kurzes, sto#weises Ausblasen mit Luft zu reinigen. Dieser Vorteil ist vor allem entscheidend beim dosierenden Mischen zur Flillung des Gemisches in Sormen, bei dem insbesondere für kleine normteile eine ganz exakte Dosierung in kleinsten Mengen verlustfrei notwendig und außerdem ein Auswaschen der Wischeinrichtung nach den einzelnen Mischvorgängen im Sinne des kontinuierlich und rasch ablaufenden Arbeitsflusses nicht tragbar ist.At the same time, in the device according to the invention, the mixing necessary volume and thus the residence time can be kept extremely small, whereby it becomes possible to process components with very high reaction rates. The increase in viscosity that occurs at the start of the reaction then occurs with certainty only outside of the mixing head according to the invention. In addition, works according to the invention Mixing head is practical thanks to its minimal mixing volume, preferably a maximum of 3.5 cm3 In addition, there is no loss due to the lack of edges, corners and channels and to clean dead spaces by simply briefly blowing air out briefly. This advantage is particularly crucial when mixing for filling of the mixture in Sormen, where a very exact Dosage in the smallest amounts is necessary without loss, and it must also be washed out the wiping device after the individual mixing processes in the sense of continuously and rapid workflow is unsustainable.

@ Die Eindüsung der Komponenten in die Zuführungskanäle wird vorzugsweise über selbsttätig schließende Düsen oder Ventile vorgenommen. Die Dosierung erfolgt über in ihrer PUrderleistung enteprechend aufeinander abstimmbare Zahnrad-, Drehschieber- oder Kolbenpumpen, wobei die Dosierungszeit über ein Zeitrelais gesteuert werden kann. @ The injection of the components into the supply channels is preferred made via automatically closing nozzles or valves. The dosage takes place via gearwheels that can be matched to one another in terms of their PU Rotary valve or piston pumps, the dosing time being controlled via a time relay can.

Eine beispielsweise Ausführung des erfindungsgemäßen Mischkopfee ist in der Zeichnung dargestellt. Im Mischkopf I befinden sich die Düsen 2, die in die Zuführungekanäle 4 münden, die wiederum unmittelbar in den Aus trags kanal 5 münden.An example embodiment of the mixing head according to the invention is shown in the drawing. In the mixing head I are the nozzles 2, which are in the Feed channels 4 open, which in turn open directly into the discharge channel 5 from.

Der Innendurchmesser des Austragskanals 5 vergrößert sich auf einem Teil seiner Länge allmählioh, bleibt im übrigen aber dann bis zu seiner Mündung 8 konstant. Werner sind im Mischkopf I Zuführungen für Preßluft 3 und Spülmittel 6 vorgesehen.The inner diameter of the discharge channel 5 increases by one Part of its length gradually, but then remains for the rest up to its mouth 8 constant. Werner are in the mixing head I feeds for compressed air 3 and detergent 6 provided.

Die Zuführungen münden über ein gemeinsames Ventil 7 in die Zuführungskanäle 4, bzw. in den Austragskanal 5.The feeds open into the feed channels via a common valve 7 4, or in the discharge channel 5.

Bei Betrieb des Mischkopfes werden die beiden Komponenten des Kunststoffes von 2 Stahlbehältern über Druckpumpen durch Stahlrohrleitungen zu den Düsen, die im Mischkopf eingeschraubt sind, geführt. Es ist dabei äu@erst wesentlich, daß der Öffnungsdruck der Düsen einstellbar ist, um ein gleichzeitiges Öffnen derselben zu erreichen. Die beiden Düsen schließen vorzugsweise einen Winkel zwischen 90 und 1800 ein, um die Komponenten turbulent in die Zuführungskanäle einzuführen, was sich für eine gute Durchmischung als notwendig erwiesen hat. Die dabei durch den äußerst kleinen Querschnitt der Zuführungskanäle entstehenden hohen Geschwindigkeiten müssen herabgesetzt werden, da sonst beim Austritt des Kunststoffes aus dem austragskanal sowie beim Aufprall desselben im Formkörper Luft eingeschlossen wird.When the mixing head is in operation, the two components of the plastic from 2 steel tanks via pressure pumps through steel pipes to the nozzles that are screwed into the mixing head. It is extremely important that the Opening pressure of the nozzles is adjustable to allow the same opening at the same time to reach. The two nozzles preferably close an angle between 90 and 1800 to introduce the components into the feed channels in a turbulent manner, which has proven to be necessary for thorough mixing. The through the extremely small cross-section of the supply channels resulting in high speeds must be reduced, otherwise when the plastic emerges from the discharge channel as well as air is trapped in the molded body upon impact.

Es ist daher erfindungsgemä3 notwendig, die Turbulenz durch Vergrößerung des Querschnittes des Austragekanale, wenigstens auf einem Teil seiner Länge, in eine langsamere, laminare Strömung überzuführen.It is therefore necessary according to the invention to reduce the turbulence by magnification of the cross section of the discharge channel, at least over part of its length, in transfer a slower, laminar flow.

Es ist bekannt, daß nach jedem Arbeitsvorgang, d.h. naoh Jedem Abschalten der Masohine, das länger dauert als es der Steigzeit des Reaktionsgemisches entspricht, die Kanäle gereinigt werden müssen. Zwischen zwei Arbeitsgängen erfolgt die Reinigung des erfindungsgemä#en Mischkopfes einfaoh mittels Durchblasen von Luft. Durch Heben des Ventile 7 wird die Luftzuführungsöffnung frei, und Preßluft bläst das komplette Kanalsystem durch. Wird der Mischkopf für längere Zeit außer Betrieb genommen, so ist es empfehlenswert, die Kanäle mit einem Spülmittel, das durch die Spülmittel-Öffnung eintritt, durchzusptlen, was eine nochmalige Reinigung bewirkt. Dadurch kann der Mischkopf jederzeit wieder in Betrieb genommen werden.It is known that after every operation, i.e. after every shutdown the masohine that lasts longer than it the rise time of the reaction mixture corresponds to the ducts need to be cleaned. Takes place between two operations cleaning of the mixing head according to the invention simply by blowing through Air. By lifting the valve 7, the air supply opening is free, and compressed air blows through the entire sewer system. Will the mixing head except for a long time Put into operation, it is recommended to clean the channels with a detergent that enters through the detergent opening, which requires repeated cleaning causes. This means that the mixing head can be put back into operation at any time.

Patentansprüche -Claims -

Claims

Claims 1. Mixing head for producing synthetic resin foam a two- or multi-component resin, in particular made of polyurethane, with feed channels for the synthetic resin components and a discharge channel, characterized in that the feed ducts (4) open directly into the discharge duct (5), the clearance of which Width from the confluence of the supply channels in the direction of its mouth (8) increases at least over part of its length, but otherwise approximately the same remains, where appropriate lines for detergent (6) and / or compressed air (3) are provided which open into the discharge channel (5) via a common valve (7).

2. Mixing head according to claim 1, characterized in that in the feed channels (4) automatically closing nozzles (2) with adjustable opening pressure are. Blank page