DE4216393C2

DE4216393C2 - Nachmischer für Formwerkzeuge der RIM-Technik

Info

Publication number: DE4216393C2
Application number: DE4216393A
Authority: DE
Inventors: Reinhard Bermann; Uwe Dr Ing Frank
Original assignee: Pebra GmbH
Current assignee: Pebra GmbH
Priority date: 1992-05-18
Filing date: 1992-05-18
Publication date: 1995-04-06
Anticipated expiration: 2012-05-19
Also published as: DE4216393A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Nachmischer für Formwerkzeuge zum Herstellen von Erzeugnissen aus reagierenden chemischen Komponenten, insbesondere für die RIM-Technik, der zwischen Mischkammer und Formhohlraum angeordnet ist und Verzweigungen und Zusammenführungen aufweist.

Beim Herstellen von Erzeugnissen aus reagierenden chemischen Komponenten, insbesondere bei der RIM-Technik (Reaction Injection Molding), werden niedrigviskose Reaktionsharzvorprodukte (häufig Polyole und Isocyanate+ Zusatzstoffe) in einer Hochdruckinjektionsanlage getrennt aufbereitet, temperiert, dosiert und mit einem geeigneten Druckniveau einem Mischkopf zugeführt. In diesem Mischkopf werden die Komponenten kontinuierlich vermischt und über einen Anguß in ein Formwerkzeug eingespritzt, in dem die Mischung zu einem festen, hochpolymeren Formteil ausreagiert.

Vor der Vermischung in der Mischkammer des Mischkopfes werden die Komponenten in Abhängigkeit von der Düsengeometrie auf hohe Geschwindigkeit beschleunigt, um sich anschließend im Stoßpunkt innerhalb der Mischkammer turbulent zu vermischen.

Um ein qualitativ hochwertiges Endprodukt bezüglich Werkstoffeigenschaften und Oberflächenbeschaffenheit zu erzielen, ist eine schnelle und homogene Vermischung notwendig. Diese wird häufig mit herkömmlichen Mischköpfen nicht erreicht, da das Gemisch nach Verlassen der Mischkammer aufgrund der überwiegend laminaren Strömung sich nur mehr wenig weiter vermischt.

Bei ungenügender Vermischung werden im Anschluß an den Mischkopf Nachmischer eingesetzt, die zu einer zusätzlichen Vermischung führen.

Aus der DE-OS 22 52 201 ist ein solcher gattungsgemäßer Nachmischer bekannt. Dessen Verzweigungen bestehen aus die Strömung verwirbelnden Schikanen bzw. den Strömungsquerschnitt verengenden Nuten verschiedenen Querschnitts. Die Güte der in der turbulenten Strömung bewirkten Vermischung ist schwer kontrollierbar, da sie von mehreren Parametern, wie Systemdruck, Volumenstrom und Komponentenviskosität abhängt. Auch können sich Blasen im Gemisch bilden und die starken Verengungen der Strömung führen zu einer unerwünschten Erhöhung des Staudrucks. Außerdem ist der bekannte Nachmischer wegen seiner aufwendigen Formgestaltung sehr kostenintensiv.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Nachmischer so auszubilden, daß eine gleichmäßige Durchmischung der Komponenten bei möglichst geringer Staudruckerhöhung sowie eine kostengünstige Herstellung erreicht wird.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Nachmischer dadurch gelöst, daß der Nachmischer eine zylinderförmige Innenkontur aufweist, an der wenigstens 2 den Zylinderraum durchquerende Stege unter einem Winkel zur Zylinderachse einstückig angeformt sind, wobei wenigstens ein Zylinderabschnitt wenigstens einen Steg aufweist, der zu einem anderen Steg quer zur Zylinderachse versetzt angeordnet ist.

Durch diese preiswerte Ausbildung wird erreicht, daß die Mischung ohne wesentliche Verengung des Strömungsquerschnitts in Teilströme aufgeteilt und anschließend wieder vermischt wird. Die Strömung wird also nicht behindert, sondern geführt, so daß sich der Staudruck nicht stark erhöht, die Komponenten aber gut und gleichmäßig durchmischt werden.

Zwar ist aus der DE 32 08 462 A1 eine Vorrichtung zum Mischen von Mehrkomponenten-Massen mit Strömungsleitelemeneten bekannt. Diese Vorrichtung ist aber weder für Formwerkzeuge geeignet, noch weist sie an einer zylinderförmigen Innenkontur einstückig angeformte Stege auf.

Dies gilt im wesentlichen auch für die sehr aufwendige Mischeinrichtung gemäß EP 0 154 013 B1, deren in Öffnungen eines rohrartigen Gehäuses befestigte Mischelemente aus 4 sich in einer Ebene kreuzenden Stegen bestehen.

Ein geradliniger Stegverlauf bei dem erfindungsgemäßen Nachmischer ist besonders einfach herstellbar und zeichnet sich durch hohe mechanische Festigkeit aus.

Eine Stegausrichtung von 45 Grad zur Zylinderachse ergibt ein besonders günstiges Verhältnis von Durchmischungsgrad zu Strömungsverlauf.

Bei gleicher Ausbildung aller Stege wird eine besonders homogene Mischung erreicht.

Obwohl mehr Stege pro Zylinderabschnitt zu einer stärkeren Durchmischung führen, haben sich in der Praxis 2 Stege als ausreichend erwiesen, wobei ein Nachmischer mit drei solcher Zylinderabschnitte eine besonders günstige Variante darstellt.

Der Nachmischer kann grundsätzlich einteilig sein. Wesentlich einfacher ist er jedoch, wenn er aus zwei in einer Längsebene geteilten Teilen besteht, die zusammensteck- und/oder zusammenklappbar sind. Als Längsebene bietet sich besonders die Teilungsebene des Formwerkzeugs an.

Wenn die beiden Nachmischerteile im wesentlichen gleich sind, kreuzen sich die Stege im fertigen Zustand, was einen besonders wirkungsvollen Strömungsverlauf ergibt.

Der Mischeffekt wird bereits erreicht, wenn ein Steg nur einen Teilquerschnitt des Nachmischerteiles sperrt. Bevorzugt wird jedoch eine erfindungsgemäße Stegausbildung, bei der jeweils der gesamte Querschnitt des Nachmischerteils gesperrt ist.

Um eine möglichst kurze Bauform des Nachmischers zu erzielen, soll der jeweilige Steg vom Anfang bis zum Ende des Zylinderabschnitts reichen. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn der Nachmischer erfindungsgemäß im Angußkanal angeordnet ist. Wird der Nachmischer als Einlegeteil ausgebildet, läßt er sich für den jeweiligen Verwendungszweck je nach Viskosität der Komponenten leicht auswechseln.

Aus Kunststoff läßt sich der erfindungsgemäße Nachmischer leicht mit einem einfachen Spritzgußwerkzeug herstellen. Er kann dann als sogenannter "verlorener" Nachmischer eingesetzt werden, der wegen der leichteren Entformbarkeit und des stark verringerten Reinigungs- und Wartungsaufwandes große Vorteile bietet.

Zum lagerichtigen, automatischen Einlegen in das Formwerkzeug kann der Nachmischer mit einer Markierung versehen sein.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine Ansicht eines zweiteiligen Nachmischers in aufgeklapptem Zustand;

Fig. 2 einen Schnitt nach A-A in Fig. 3;

Fig. 3 eine Seitenansicht in zusammengeklapptem Zustand;

Fig. 4 einen Schnitt nach B-B in Fig. 1.

Der dargestellte Nachmischer aus Kunststoffspritzguß besteht aus den zwei Teilen 10 und 11, die über ein sogenanntes Filmscharnier 4 miteinander verbunden sind. Über das Filmscharnier werden die Teile zusammengeklappt und mittels eines Schnappverschlusses 5 zusammengehalten. Die Teile 10 und 11 sind bis auf den Schnappverschluß 5 gleich ausgebildet, so daß die Teilungsebene mit der die Zylinderachse 9 einschließenden Längsebene 12 des Nachmischers übereinstimmt.

Der zusammengeklappte Nachmischer weist eine zylinderförmige Innenkontur 1 auf, die in der bevorzugten Ausführung drei Zylinderabschnitte 8 bildet. In jedem Zylinderabschnitt 8 sind zwei Stege 2 so ausgebildet, daß in jedem Teil 10 bzw. 11 ein Steg angeordnet ist. Die Stege sind vorzugsweise geradlinig ausgebildet und unter einem Winkel von etwa 45 Grad zur Zylinderachse angeordnet.

Durch diese im wesentlichen gleiche Ausbildung der beiden Teile 10 und 11 kreuzen sich im zusammengeklappten Zustand die beiden Stege 2 pro Zylinderabschnitt 8 unter einem Winkel von etwa 90 Grad. Dadurch wird die Komponentenmischung in jedem Zylinderabschnitt 8 geteilt und wieder zusammengeführt.

Dadurch, daß jeder Steg 2 den gesamten Querschnitt seines Teiles 10 bzw. 11 sperrt, wird die Komponentenmischung vollständig in zwei Teilströme aufgeteilt und deshalb der Mischeffekt besonders gut. Mit Veränderungen der die Stegausbildung und -anordnung beeinflussenden Merkmale läßt sich der Mischeffekt beliebig variieren.

Zum automatischen Einlegen des Nachmischers in den Angußkanal und zur Lagesicherung ist eine Seite als Markierung in Form eines Achtecks ausgebildet.

Beim Schließen des Formwerkzeugs wird der Nachmischer über die Schräge 6 gegen den Mischkopf gepreßt, so daß sich über die Dichtlippe 7 eine Abdichtung des Nachmischers nach beiden Seiten ergibt.

Claims

1. Nachmischer für Formwerkzeuge zum Herstellen von Erzeugnissen aus reagierenden chemischen Komponenten, insbesondere für die RIM-Technik, der zwischen Mischkammer und Formhohlraum angeordnet ist und Verzweigungen und Zusammenführungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Nachmischer eine zylinderförmige Innenkontur (1) aufweist, an der wenigstens 2 den Zylinderraum durchquerende Stege (2) unter einem Winkel zur Zylinderachse (9) einstückig angeformt sind, wobei wenigstens ein Zylinderabschnitt (8) wenigstens einen Steg aufweist, der zu einem anderen Steg (2) quer zur Zylinderachse (9) versetzt angeordnet ist.

2. Nachmischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Steg(e) (2) geradlinig ausgebildet ist (sind).

3. Nachmischer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Steg(e) (2) unter einem Winkel von 45 Grad zur Zylinderachse (9) angeordnet ist (sind).

4. Nachmischer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß alle Stege (2) gleich ausgebildet sind.

5. Nachmischer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zylinderabschnitt (8) zwei Stege (2) aufweist.

6. Nachmischer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß drei Zylinderabschnitte (8) vorgesehen sind.

7. Nachmischer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Nachmischer aus zwei in einer Längsebene (12) geteilten Teilen (10, 11) besteht.

8. Nachmischer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Nachmischerteile (10, 11) zusammensteck- und/oder zusammenklappbar sind.

9. Nachmischer nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Nachmischerteile (10, 11) im wesentlichen gleich sind.

10. Nachmischer nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsebene (12) der Teilungsebene des Formwerkzeugs entspricht.

11. Nachmischer nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweilige Steg (2) den gesamten Querschnitt des Nachmischerteiles (10, 11) sperrt.

12. Nachmischer nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweilige Steg (2) vom Anfang bis zum Ende des Zylinderabschnittes (8) reicht.

13. Nachmischer nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Nachmischer im Angußkanal angeordnet ist.

14. Nachmischer nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Nachmischer als Einlegeteil ausgebildet ist.

15. Nachmischer nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Nachmischer aus Kunststoff besteht.

16. Nachmischer nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Nachmischer zum lagerichtigen, automatischen Einlegen in das Formwerkzeug mit einer Markierung (3) versehen ist.