SCHLEIERMACHER, Stephan (Habichtweg 4, Pulheim, 50259, DE)
SCHOLZ, Roger (Bekweg 5, BA Doenrade, NL-6439, NL)
GRIMBERG, Frank (Heidberger Str. 56, Odenthal, 51519, DE)
SYMANNEK, Achim (Am Mühlenberg 10, Leichlingen, 42799, DE)
NIEDERELZ, Heike (Rathenaustr. 164, Leverkusen, 51377, DE)
WIRTZ, Hans-Guido (An der Fettehenne 1, Leverkusen, 51377, DE)
SCHLEIERMACHER, Stephan (Habichtweg 4, Pulheim, 50259, DE)
SCHOLZ, Roger (Bekweg 5, BA Doenrade, NL-6439, NL)
GRIMBERG, Frank (Heidberger Str. 56, Odenthal, 51519, DE)
SYMANNEK, Achim (Am Mühlenberg 10, Leichlingen, 42799, DE)
NIEDERELZ, Heike (Rathenaustr. 164, Leverkusen, 51377, DE)
| Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung eines Füllstoff enthaltenden Harz-Sprühstrahls, dadurch gekennzeichnet, dass a. wenigstens ein Füllstoff und wenigstens ein Transportgas über wenigstens einen Einlass (1) in einen Fül Istoff ka na I (6) geleitet werden und die Füllstoff-Gas-Mischung aus dem Fül Istoff ka na I (6) in einen Strömungskanal (9) geleitet wird, b. in einer Mischkammer (5) über wenigstens zwei Einlassöffnungen (4) wenigstens zwei Reaktivkomponenten im Hochdruck oder Niederdruck eingebracht und miteinander vermischt werden und das so erzeugte Reaktivgemisch in einen Strom aus Füllstoff-Gas- Mischung im Strömungskanal (9) eingeleitet wird, c. das resultierende, dann Füllstoff enthaltende Reaktiv-Gas-Gemisch über eine Austrittsöffnung (7) den Strömungskanal (9) verlässt, d. anschließend die Mischkammer (5) gereinigt wird und e. anschließend der Fül Istoff ka na I (6) und der Strömungskanal (9) mittels eines Ausstoßers (8) mechanisch gereinigt werden, in dem dieser in seine Reinigungsposition bewegt wird. 2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischkammer (5) im Hochdruckverfahren mittels eines Ausstoßers (2) und im Niederdruckverfahren durch ein flüssiges Reinigungsmittel und/oder Druckluft gereinigt wird 3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man weiterhin über wenigstens einen Gaskanal (3) wenigstens ein Mischgas, zur Durchmischung des Füllstoff enthaltenden Reaktivstroms im Strömungskanal (9) einleitet. 4. Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass man das Mischgas so in den Strömungskanal (9) einleitet, dass die Strömungsrichtung des Stroms des Mischgases bei Eintritt in den Strömungskanal (9) außerhalb des Mittelpunktes des Strömungskanals (9) verläuft. 5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass man das wenigstens eine Mischgas über mehr als einen Gaskanal (3) einleitet und diese Gaskanäle (3) so anordnet, dass durch Einleiten des Mischgases in den Ebenen der axialen Strömung des Füllstoff enthaltenden Reaktivgemisches eine radiale Strömungskomponente aufgeprägt wird und diese radiale Strömungskomponente in einer der Ebenen in eine Richtung und in der folgenden Ebene in die entgegengesetzte Richtung weist. 6. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man als Mischgas Inertgas, Luft, Stickstoff und/oder Kohlendioxid, insbesondere Luft einsetzt. 7. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man als eine Reaktivkomponente wenigstens ein Polyol und als weitere Reaktivkomponente wenigstens ein Isocyanat verwendet. 8. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man über die Einlässe (1) faserförmige, plättchenförmige und/oder kugelförmige Füllstoffe mit einer Korngröße bis zu 2 mm, bevorzugt bis zu 1 mm, insbesondere bevorzugt bis zu 600 μηη einzeln oder in Kombination zuführt. 9. Verfahren gemäß Anspruch 1, dass man als Transportgas für den/die Füllstoff(e) Inertgas, Luft, Stickstoff und/oder Kohlendioxid, insbesondere Luft verwendet. 10. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man einen zweiteilig als Kern (10) und Hülse (11) ausgebildeten Ausstoßer (8) einsetzt, wobei die Hülse (11) in Schussposition in Höhe des wenigstens einen Einlasses ( 1) wenigstens eine Öffnung aufweist, durch welche das Feststoff-Gas-Gemisch in den Fül Istoff kanal (6) eingeleitet wird, und der Kern (10) in Schussposition oberhalb dieser Öffnungen endet. 11. Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass man zu r Reinigung von Fül Istoff kanal (6) und Strömungskanal (9) die Hülse (11) vollständig in den Strömungskanal (9) bis zur Austrittsöffnung (7) einführt, dass deren wenigstens eine Öffnung sich in Höhe des/der in Strömungsrichtung ersten Gaskanals/Gaskanäle (3) befinden und der Kern ( 10) anschließend soweit in die Hülse ( 11 ) eingeführt wird, dass Hülse (11) und Kern (10) im Strömungskanal flächig miteinander abschließen. |
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Füllstoff enthaltenden Sprühstrahls zur Herstellung von Schichten und/oder Formteilen aus einem Reaktivharz im Schussbetrieb.
Die Verwendung unterschiedlicher Reaktivharze zur Herstellung von Formteilen ist aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. Wenn es darum geht, ein Reaktivharz auf ein Substrat aufzubringen, hat sich zumeist das Sprühen als Auftragstechnik durchgesetzt. Als Reaktivharze werden häufig Polyurethane verwendet. Daneben finden jedoch auch weitere Zwei- oder Mehrkomponenten-Systeme wie Epoxidharze oder (Meth)Acryl-basierte Harze Verwendung.
Üblicherweise erfolgt die Vermischung der flüssigen Reaktivkomponenten in einem Mischkopf, wobei grundsätzlich zwischen Hochdruck (HD)- und Niederdruck (ND)-Vermischung unterschieden werden kann. Im Niederdruckverfahren werden die Komponenten in einem Druckbereich bis 40 bar vermischt. Durch synchrones Öffnen von Ventilen werden die Reaktivkomponenten im gewünschten Verhältnis in die Mischkammer entlassen. In dieser findet dann die Vermischung durch Rühren, beispielsweise mit einem Intensivrührwerk, oder Statikmischer statt.
In Hochdruckmaschinen zirkulieren die Reaktivkomponenten in einem Druckbereich bis 250 bar. Bei Auslösen eines Schusses treffen die einzelnen Reaktivkomponenten mit dem entsprechenden hohen Druck in der Mischkammer aufeinander und vermischen sich hierdurch. Der Sprühauftrag wird sowohl im HD- als auch im ND-Verfahren über nachgeschaltete Zerstäubersysteme realisiert.
Für viele Anwendungen ist es notwendig, dem Reaktivharz zusätzliche Komponenten beizumischen. Je nach Endprodukt könnte dies Brandschutzmittel, Alterungsschutzmittel oder UV-Schutzmittel sein, welche dem Formteil oder der Schicht aus dem Reaktivharz die benötigten Eigenschaften verleihen. Des Weiteren ist es auch möglich Fasern beizumischen, welche die Stabilität des erhaltenen Produktes erhöhen. Die Zumischung fester, flüssiger und/oder gasförmiger Komponenten in das Reaktivgemisch ist im Stand der Technik auf unterschiedliche Art und Weise realisiert worden. Häufig werden die Zusätze in einer der für das Harz eingesetzten Reaktivkomponenten dispergiert oder gelöst. Eine Möglichkeit ist, die zu verwendenden Zusätze mit einer der beiden Reaktivkomponenten zu vermischen und das so erhaltene Gemisch zur Herstellung des Harzes zu verwenden.
In DE 3909017 Cl und DE 4010752 AI wird beispielsweise die Herstellung von Blähgraphit- bzw. Blähgraphit/Melamin-enthaltenden
Polyurethanweichschaumstoffen beschrieben. Die hier verwendeten Zusatzstoffe werden in der Polyolkomponente des Polyurethans dispergiert. Problematisch ist hier, dass die Zusatzstoffe in der entsprechenden Komponente nicht löslich sind. Die Dispersion muss daher ständig gerührt werden um eine Sedimentation des Feststoffes im Vorratsbehälter zu vermeiden. Im Falle von Melamin in einer Polyoldispersion ergibt sich weiterhin, dass nach einer Sedimentation das Melamin schnell zusammenbackt, was eine Redispergierung deutlich erschwert, zum Teil sogar unmöglich macht.
Werden Zusatzstoffe in der Polyolkomponente des Polyurethans dispergiert, so können Komponenten aus der Polyol-Formulierung an der Oberfläche der zugegebenen Feststoffe adsorbieren. Bei der Sedimentation der Feststoffe werden diese Komponenten endgültig der Polyol-Formulierung entzogen. Insbesondere wenn die Redispergierung des Sediments erschwert ist, führt dies zu Abweichungen in der Polyolzusammensetzung und damit zu neuen Eigenschaften des herzustellenden Polyurethan-Harzes. Beispielsweise wird die Aushärtezeit des Harzes hierdurch verändert.
Auch Feststoffe mit unterschiedlichem spezifischen Gewicht (bezogen auf die Trägerflüssigkeit) können so schlecht verarbeitet werden. Hohlglaskugeln können beispielsweise in der Reaktivkomponente aufschwimmen, im Falle von Holzmehl aufquellen.
Darüber hinaus werden durch die Anwesenheit eines Zusatzstoffes gegebenenfalls auch die physikalischen Eigenschaften, beispielsweise die Viskosität, der entsprechenden flüssigen Reaktivkomponente verändert, wodurch die Vermischbarkeit der Reaktivkomponenten meist negativ beeinflusst wird. Bei der Verarbeitung fester Zusatzstoffe in den entsprechenden flüssigen Reaktivkomponenten über HD- oder ND-Anlagen wirken außerdem Scherkräfte auf die Zusatzstoffe ein. Hierdurch werden diese zerkleinert, wodurch sich auch deren Wirkung im Harz unkontrolliert verändern kann. Mitunter können chemische Nebenreaktionen der Zusatzstoffe mit den Reaktivkomponenten nicht ausgeschlossen werden.
Eine Alternative zur Herstellung Füllstoff enthaltender Schichten oder Formteile aus einem Reaktivharz besteht im Einblasverfahren, bei welchem ein Füllstoff enthaltender Gasstrom in einen Strom aus den Reaktivkomponenten geleitet wird.
Die Vermischung von Reaktivkomponenten mit einer Füllstoffkomponente kann außerhalb des Mischkopfes erfolgen. Dies ist beispielsweise aus DE 2517864 AI, US-A-3,302,891, WO 2009/052990 AI oder EP 1458494 Bl bekannt. Hier erfolgt die Vermischung eines Sprühstrahls des Reaktivkunststoffes mit einem Sprühstrahl des entsprechenden Füllstoffs. Unter einem Sprühstrahl wird hier auch im Sinne der vorliegenden Erfindung ein Strahl verstanden, welcher im Wesentlichen aus feinen, in einem Gasstrom dispergierten Partikeln (Tröpfchen ) ei nes Rea ktivgem isches, das he i ßt ei nes Gem isches a us wenigstens zwei Reaktivkomponenten, besteht.
Werden Füllstoffe und Reaktivgemisch stromabwärts nach der Mischkammer verm ischt, ist häufig die Benetzung des Füllstoffes mit dem Harz unvollständig.
Aus WO 2009/143979 AI ist ein Verfahren bekannt, in welchem der Feststoff enthaltende Gasstrom nicht in den bereits dispergierten Sprü hstrahl des Reaktionsgemisches, sondern in den noch flüssigen nicht dispergierten Strahl des Rea ktionsgem isches ei ngetragen wi rd . Ü ber ei nen dem M isch kopf nachgeschalteten Vorsatz mit einer integrierten Mischebene wird das Gas- Feststoffgemisch dem flüssigen nicht dispergierten Reaktionsgemisch zugefü h rt, m ittels des resultierenden Rotationsdralls vermischt und anschließend als Mehrphasengemisch über einen Zerstäuber als Sprühstrahl ausgetragen. Bei der Verarbeitung höherer Feststoffgehalte kann die Benetzung der Partikel jedoch auch hier unvollständig sein. Hohe Feststoffgehalte mit kleinen Partikelgrößen bieten dem Reaktionsgemisch eine große Oberfläche, die aufgrund der kurzen Verweilzeit im Mischbereich nicht ausreichend mit dem Reaktionsgemisch vermischt und benetzt werden kann . Feststoffpartikel mit hohem spezifischem Gewicht konzentrieren sich zudem aufgrund von Zentrifugalkräften am Wandungsbereich des Strömungskanals und können durch die Verdichtung nur bedingt mit dem Reaktionsgemisch vermischt werden.
DE 10 2007 016 785 AI betrifft ei n Verfa h ren u nd eine Vorrichtung zur Herstellung von Formteilen, enthaltend eine Schicht aus Polyurethan im Schussbetrieb, bei dem in den Strömungskanal der Sprüheinrichtung an mindestens zwei Positionen ein Gasstrom eingeleitet wird. DE 44 17 596 AI beschreibt ein Verfahren zum Herstellen eines aus reaktiven Kunststoffkomponenten und aus Füllstoffen bestehenden Gemisches. Hier werden die Kunststoffkomponenten unter Hochdruck in einer Mischkammer vermischt und gelangen aus dieser als Kunststoffkomponentengemisch in ein im Winkel zur Mischkammer angeordnetes Auslaufrohr, in das die Füllstoffe eingetragen und intensiv mit den Kunststoffkomponentengemisch benetzt werden. Die Einlassöffnung für den Feststoff im Strömungskanal liegt der Einlassöffnung für das Kunststoffgemisch gegenüber. H ier können jedoch lediglich feinkörnige und rieselfähige Feststoffe verarbeitet werden, die nicht zum Verklumpen neigen.
EP 0 771 259 Bl umfasst eine Vorrichtung zur Herstellung von mit langen Verstärkungsfasern durchsetzten Kunststoffteilen . Hier findet eine Benetzung der festen und flüssigen Komponenten an der Austragsöffnung selbst statt, wobei es sich aber nicht um einen Sprühstrahl handelt.
Die Aufga be de r vorl iegen de n E rfi nd u ng ist da her e i n Ve rfa h re n zu r Herstellung von Schichten und/oder Formteilen aus einem Reaktivharz im Schussbetrieb, mit welcher unterschiedliche Füllstoffe auch in einem hohen Anteil bezogen auf die Menge an Reaktivharz sowohl im Hochdruck (HD)- als auch im Niederdruck ( N D)-Verfahren sprühend verarbeitet werden können. Hierbei muss eine gleichmäßige Benetzung des/der Füllstoffe(s) und auch eine homogene Verteilung des/der Füllstoffe(s) im Endprodukt gewährleistet sein. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, dass die Selbstreinigung eines wenigstens Füllstoff und Transportgas enthaltenden Strömungskanals gewährleistet ist.
Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Füllstoff enthaltenden Harz-Sprühstrahls, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass a. wenigstens ein Füllstoff und wenigstens ein Transportgas über wenigstens einen Einlass 1 in einen Fül Istoff ka na I 6 geleitet werden und die Füllstoff-Gas-Mischung aus dem Fül Istoff ka na I 6 in einen Strömungskanal 9 geleitet wird,
b. in einer Mischkammer 5 über wenigstens zwei Einlassöffnungen 4 wenigstens zwei Reaktivkomponenten im Hochdruck oder Niederdruck eingebracht und miteinander vermischt werden und das so erzeugte Reaktivgemisch in einen Strom aus Füllstoff-Gas- Mischung im Strömungskanal 9 eingeleitet wird,
c. das resultierende, dann Füllstoff enthaltende Reaktiv-Gas-Gemisch über eine Austrittsöffnung 7 den Strömungskanal 9 verlässt, d. anschließend die Mischkammer 5 gereinigt wird und
e. anschließend der Fül Istoff ka na I 6 und der Strömungskanal 9 mittels eines Ausstoßers 8 mechanisch gereinigt werden, in dem dieser in seine Reinigungsposition bewegt wird.
I m H D- Verfahren umfasst Schritt d erfindungsgemäß die mechanische Reinigung der Mischkammer 5 mittels eines weiteren Ausstoßers 2. Im ND- Verfahren umfasst Schritt d erfindungsgemäß die Reinigung der Mischkammer 5 in an sich bekannter Weise durch ein flüssiges Reinigungsmittel und/oder Druckluft.
Fig . 1 zeigt schematisch eine Vorrichtung, welche sich zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eignet.
Im H D-Verfahren werden zur Reinigung der erfindungsgemäßen Vorrichtung nacheinander der Ausstoßer 2 und der Ausstoßer 8 aus der Schussposition in deren Reinigungsposition bewegt. Die Schussposition bedeutet, dass sich der Ausstoßer 2 i m Si n ne der Ström ungsrichtung vor den wenigstens zwei Einlassöffnungen 4 befindet, so dass diese und die Mischkammer 5 vom Ausstoßer 2 nicht verdeckt werden. Der Ausstoßer 8 befindet sich in der Schussposition im Sinne der Strömungsrichtung vor dem wenigstens einen Einlass 1. In Mischkammer 5, Strömungskanal 9 und Füllstoffkanal 6 kann somit ein Transport sowie eine Durchmischung der Komponenten stattfinden. Das Gemisch kann frei zur Austrittsöffnung 7 gelangen und das Reaktivharz- Füllstoff-Gemisch im Schussbetrieb ausgetragen werden.
Nach Schussende werden im HD-Verfahren der Ausstoßer 2 und der Ausstoßer 8 nacheinander in Reinigungsstellung bewegt. Hierdurch werden die Mischkammer 5, der Fül Istoff ka na I 6 und der Strömungskanal 9 mechanisch gereinigt, wobei die Mischkammer 5 durch den Ausstoßer 2 und der Füllstoffkanal 6 und der Strömungskanal 9 durch den Ausstoßer 8 gereinigt werden.
Im ND-Verfahren wird die Mischkammer 5 wie oben beschrieben mittels eines flüssigen Reinigungsmittels und/oder Druckluft gereinigt. Der Füllstoffkanal 6 und der Strömungskanal 9 werden auch im ND-Verfahren durch den Ausstoßer 8 gereinigt, wie zuvor im HD-Verfahren beschrieben. Das Bewegen des Ausstoßers 8 in seine Reinigungsposition erfolgt nachdem die Mischkammer 5 gereinigt wurde.
Während die Verfahren des Standes der Technik im Wesentlichen einen Gasstrom oder eine entsprechende Düse zur Zerstäubung eines Reaktionsgemisches verwenden und in einen solchen zerstäubten Sprühstrahl einen weiteren Feststoff enthaltenden Gasstrom einblasen, kennzeichnet sich das Verfahren der vorliegenden Erfindung dadurch aus, dass ein Feststoffenthaltender Gasstrom über den Füllstoffkanal 6 in den Strömungskanal 9 eingeleitet wird. Im Übergangsbereich zwischen Füllstoffkanal 6 und Strömungskanal 9 wird aus der Mischkammer 5 das Reaktivgemisch in diesen Strom aus Füllstoff und Transportgas eingeleitet. Hierdurch kommt es zu einer Vermischung des wenigstens einen Füllstoffs mit dem Reaktivgemisch, wodurch diese(r) durch das Reaktivgemisch gleichmäßig benetzt wird/werden. Unter einem Reaktivgemisch wird erfindungsgemäß ein Gemisch aus wenigstens zwei, insbesondere flüssigen Reaktivkomponenten verstanden, welche im Bereich einer Mischkammer im HD- oder ND-Verfahren miteinander vermischt werden. Ein solches Reaktivgemisch liegt nicht in Form feiner dispergierter Reaktionströpfchen vor, sondern es handelt sich um einen flüssigen viskosen Strahl.
Erfindungsgemäß werden mit Hilfe des wenigstens eines Transportgases ein oder mehrere Füllstoffe im Füllstoffkanal 6 transportiert. Unter einem Füllstoff versteht man solche Stoffe, die den herzustellenden Schichten oder Formteilen aus Reaktivharz gewünschte Eigenschaften, wie beispielsweise mechanische Stabilität oder Beständigkeit gegen UV-Strahlung verleihen. Entsprechende Füllstoffe sind im Stand der Technik hinlänglich beschrieben. Die Füllstoffe können einzeln oder in Kombination miteinander verwendet werden. Erfindungsgemäß können die Füllstoffe gleiche oder unterschiedliche physikalische Eigenschaften, wie beispielsweise Dichte, und/oder gleiche oder unterschiedliche geometrische Ausgestaltung aufweisen. Wird im Folgenden ein Füllstoff-enthaltendes Reaktivgemisch beschrieben, so schließt dies Reaktivgemische ein, die einen oder mehrere Füllstoffe enthalten.
Treffen der Strom aus Reaktivgemisch und die Füllstoff-Gas-Mischung aufeinander, kommt es auf Grund der unterschiedlichen Strömungsrichtungen zu Turbulenzen innerhalb des Strömungskanals 9 und somit zu einer Durchmischung von dem/den Füllstoff(en) mit dem Reaktivgemisch. In einem erfindungsgemäßen Verfahren können somit auch besonders hohe Füllstoffanteile von bis zu 83 Gew.-% bezogen auf das Komposit verarbeitet werden. So ist es möglich 100 g Füllstoff, beispielsweise in Form von BaS0 4 , mit 20 g Reaktivgemisch zu verarbeiten.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Vorrichtung mit welcher ein erfindungsgemäßes Verfahren durchgeführt werden kann. Fig. 2a und 2b zeigen eine alternative Ausführungsform einer entsprechenden Vorrichtung. Fig . 1 zeigt eine Vorrichtung eines Fül lstoff enthaltenden Harzsprühstrahls umfassend
a. einen zylindrischen Fül Istoff ka na I 6 mit wenigstens einem Einlass 1, zur Einleitung eines Gemisches aus Transportgas und Füllstoff, und einen darin befindlichen axial beweglichen Ausstoßer 8,
b. einen zylindrischen Strömungskanal 9 zur Einleitung von Füllstoff aus dem Füllstoffkanal 6 und
c. eine zylindrische Mischkammer 5 mit wenigstens zwei E i n l assöffn u ngen 4 fü r d ie Z udosieru ng von wen igstens zwe i Reaktivkomponenten,
wobei die Mischkammer 5 und der Fül Istoff ka na I 6 einen Winkel einschließen, der ungleich 180° ist, während der Fül Istoff kanal 6 und der Strömungskanal 9 einen Winkel von 180° einschließen.
In einem erfindungsgemäßen Verfahren werden über die wenigstens zwei Einlassöffnungen 4 wenigstens zwei Reaktivkomponenten im Hochdruck oder Niederdruck eingebracht. In der Mischkammer 5 entsteht das Reaktivgemisch aus den entsprechenden Reaktivkomponenten . Bei dem Reaktivgemisch handelt es sich um ein Reaktivharz, beispielsweise um ein Polyurethan- oder Epoxidharz, insbesondere handelt es sich um ein Polyurethan harz. Wen n nachfolgend Polyurethanharze und Polyurethanreaktivgemische beschrieben werden, gilt dies im Übrigen auch als Synonym für Polyester- und Epoxidharz.
Zur Herstel l u ng eines Polyu rethan reaktivgemisches werden über die wenigstens zwei Einlassöffnungen 4 als eine Reaktivkomponente wenigstens ein Polyol und als weitere Reaktivkomponente wenigstens ein Isocyanat in die M isch kammer 5 eingeleitet. H ierbei kön nen jegl iche aus dem Stand der Technik bekannte Polyole und Isocyanate eingesetzt werden, mit welchen Polyurethane hergestellt werden können. Erfindungsgemäß ist es auch möglich unterschiedliche Polyol- und Isocyanatkomponenten ü ber diesel be oder verschiedene Einlassöffnungen 4 in die Mischkammer 5 einzubringen. Die Reaktivkomponenten jeglichen Reaktivharzes werden im HD oder ND in die Mischkammer 5 eingebracht. Hier erfolgt eine gründliche Durchmischung der einzelnen Reaktivkomponenten. Das so erzeugte Reaktivgemisch wird in den Strom aus der Füllstoff-Gas-Mischung in den Strömungskanal 9 eingeleitet.
Über den Füllstoffkanal 6 wird eine Füllstoff-Gas-Mischung in den Strömungskanal 9 geleitet. Erfindungsgemäß schließen Fül Istoff ka na I 6 und Strömungskanal 9 einen Winkel von 180 ° ein. Dies ermöglicht die Verwendung verschiedener Arten von Füllstoffen. Beispielsweise können faserförmige, plättchenförmige oder kugelförmige Füllstoffe verarbeitet werden und auch solche mit hoher abrasiver Wirkung. Der/die Füllstoff(e) kann/können beispielsweise eine Korngröße von bis zu 2 mm, bevorzugt bis zu 1 mm, insbesondere bevorzugt bis zu 600 μηη aufweisen. Sie können einzeln oder in Kombination mit Hilfe des Transportgases in den Füllstoffkanal 6 eingeleitet werden.
Erfindungsgemäß handelt es sich bei dem Füllstoff vorzugsweise um Fasern, beispielsweise Glasfasern oder Mineralfasern, insbesondere aus Wollastonit, durch welche das entstehende Produkt verbesserte mechanische Stabilität aufweist. Des Weiteren kann als Füllstoff ein flammhemmendes Material verwendet werden, wie beispielsweise Blähgraphit, Melamin oder Aluminiumhydroxid. Füllstoffe, die eine hohe spezifische Masse aufweisen, wie Beispielsweise BaS0 4 oder Magnetit, verbessern die akustischen Eigenschaften. Eine Entschäumung kann durch Zugabe von Molekularsieben für Wasser, beispielsweise Baylith ® -Pulver, erreicht werden. Für eine verbesserte Oberflächenqualität eignet sich der Einsatz besonders feinkörniger Füllstoffe, wie beispielsweise fein vermahlene Kreide. Auch weitere aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannte Brandschutzmittel, UV-Schutzmittel oder Alterungsschutzmittel können in einem erfindungsgemäßen Verfahren in das Reaktivgemisch eingebracht werden. Als Transportgas fü r den/die Fü l lstoff(e) findet Inertgas, Luft, Stickstoff und/oder Kohlendioxid Verwendung. Insbesondere wird Luft als Transportgas ei ngesetzt. Um einen a usreichenden Transport des/der Fü l lstoffe(s) zu gewäh rleisten , strömt das Transportgas mit einem Vol umenstrom bis zu 700 nl/min, insbesondere mit einem Volumenstrom bis zu 500 nl/min in den Fül Istoff ka na I 6 ein.
Der Beladungsgrad des Transportgases, definiert als die Masse Füllstoff in Kilogramm pro Kilogramm Transportgas, kann bis zu 30 kg Füllstoff pro 1 kg Transportgas betragen, bevorzugt bis zu 15 kg Füllstoff pro 1 kg Transportgas, besonders bevorzugt bis zu 12 kg Füllstoff pro 1 kg Transportgas.
In einer möglichen Ausführungsform weist die Vorrichtung, welche sich zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eignet, weiterhin wenigstens einen Gaskanal 3, bevorzugt mehrere Gaskanäle 3, auf, die in wenigstens einer Ebene in den Strömungskanal 9 münden . Erfindungsgemäß wird über diesen wenigstens einen Gaskanal 3 ein Mischgas in den Strömungskanal 9 ei ngebracht. Im Strömu ngskanal 9 treffen Fü l lstoff-Reaktivgemisch und M ischgas aufeinander. Durch deren unterschiedliche Strömungsrichtungen findet eine weitere Durchmischung des Reaktivgemisches mit dem Füllstoff statt.
In einer entsprechenden Vorrichtung kann der wenigstens eine Gaskanal 3 so angeordnet sein, dass die Strömungsrichtung des Gasstroms des Mischgases bei m Eintritt in den Ström u ngska na l 9 a u ßerha l b des M ittel pu n kts des Strömungskanals 9 verläuft. Erfindungsgemäß wird das Mischgas daher so in den Strömungskanal 9 eingeleitet, dass die Strömungsrichtung des Stroms des Mischgases bei Eintritt in den Strömungskanal 9 außerhalb des Mittelpunktes des Strömungskanals 9 verläuft. Hierdurch wird der axialen Strömung des Füllstoff-enthaltenden Reaktiv-Gas-Gemisches eine radiale Strömung in eine Richtung (Rotationsrichtung) aufgeprägt. Befinden sich mehrere Gaskanäle 3 auf unterschiedlichen Ebenen so ist es erfindungsgemäß weiterhin möglich, dass man das wenigstens eine Mischgas über mehr als einen Gaskanal 3 einleitet und diese Gaskanäle 3 so anordnet, dass durch Einleiten des Mischgases in den Ebenen der axialen Strömung des Füllstoff enthaltenden Reaktivgemisches eine radiale Strömungskomponente aufgeprägt wird und diese radiale Strömungskomponente in einer der Ebenen in eine Richtung und in der folgenden Ebene in die entgegengesetzte Richtung weist.
Sind mehrere Gaskanäle 3 auf unterschiedlichen Ebenen vorhanden und sind diese so angeordnet, dass die Strömungsrichtung des Gasstroms des Mischgases beim Eintritt in den Strömungskanal 9 außerhalb des Mittelpunkts des Strömungskanals 9 verläuft, weist diese radiale Strömungskomponente vorzugsweise in einer Ebene in eine Rotationsrichtung und in der folgenden Ebene in die entgegengesetzte Rotationsrichtung.
Eine solche tangentiale Anordnung des wenigstens einen Gaskanals 3 führt zu einer Verwirbelung des Füllstoff-enthaltenden Reaktivgemisches, wodurch eine homogene Benetzung des/der Füllstoffe(s) mit dem Reaktivgemisch sichergestellt wird.
Neben einer solchen tangentialen Anordnung ist es auch möglich den wenigstens einen Gaskanal 3 in einer Ebene axial anzuordnen. Hier verläuft die Strömungsrichtung des Gasstroms des Mischgases beim Eintritt in den Strömungskanal 9 im Mittelpunkt des Strömungskanals 9.
Bei einer Vorrichtung, welche sich zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eignet, ist es sowohl bei einer tangentialen als auch bei einer axialen Anordnung möglich, dass sich mehrere Gaskanäle 3 auf unterschiedlichen Ebenen befinden. Befinden sich wenigstens zwei Gaskanäle 3 auf einer Ebene, so können sich diese auf der Ebene einander gegenüberliegen. Erfindungsgemäß kann das Mischgas dann so in den Strömungskanal 9 über die wenigstens zwei auf derselben Ebene liegenden Gaskanäle 3 eingeleitet werden, dass die Strömungsrichtung des Stroms des Mischgases bei Eintritt in den Strömungskanal 9 im Mittelpunkt des Strömungskanals 9 verläuft. Es ist jedoch auch möglich, dass die Eintrittsöffnungen der wenigstens zwei auf derselben Ebene liegenden Gaskanäle 3 sich im Strömungskanal 9 nicht einander gegenüberliegen. Erfindungsgemäß kann das Mischgas dann so in den Strömungskanal 9 über die wenigstens zwei auf derselben Ebene liegenden Gaskanäle 3 eingeleitet werden, dass die Strömungsrichtung des Stroms des Mischgases bei Eintritt in den Strömungskanal 9 außerhalb des Mittelpunkts des Strömungskanals 9 verläuft.
Der wenigstens eine Gaskanal 3 und der Strömungskanal 9 schließen einen Winkel im Bereich von 0 bis 180° ein. Abhängig von Art und Menge an eingesetztem/eingesetzten Füllstoff(en) kann durch die Wahl des Winkels die Vermischung zwischen Füllstoff und Reaktivgemisch optimiert werden.
Erfindungsgemäß kann über den wenigstens einen Gaskanal 3 ein Mischgas in den Strömungskanal 9 eingeleitet werden. Als Mischgas finden Inertgas, Luft, Stickstoff und/oder Kohlendioxid Verwendung, insbesondere wird Luft als Mischgas eingesetzt.
In einer entsprechenden Vorrichtung werden die Mischkammer 5 sowie der Füllstoffkanal 6 und der Strömungskanal 9 nach Schussende im Falle des HD- Verfahrens durch den Ausstoßer 2 und den Ausstoßer 8 beziehungsweise im ND-Verfahren durch den Ausstoßer 8 gereinigt. Während der Vermischung der Reaktivkomponenten miteinander bzw. der Vermischung des Reaktivgemisches mit der Feststoff-Gas-Mischung befinden sich der Ausstoßer 2 und der Ausstoßer 8 in Schussposition.
Nach Schussende wird im HD-Verfahren der Ausstoßer 2 in Reinigungsstellung bewegt. Hierdurch wird die Mischkammer 5 mechanisch gereinigt. Die Länge des Ausstoßers 2 entspricht erfindungsgemäß der Länge der Mischkammer 5 bis hin zum Einlass in den Strömungskanal 9, so dass in Reinigungsposition der Ausstoßer 2 die Mischkammer 5 vollständig reinigt, nicht jedoch in den Füllstoffkanal 6 bzw. den Strömungskanal 9 reicht. Um eine gute Reinigung von Fül Istoff ka na I 6 und Strömungskanal 9 zu ermöglichen, ist die Stoßfläche des Ausstoßers 2 konkav ausgebildet. Insbesondere ist sie mit einer solchen Krümmung versehen, die der zyl indrischen Form des Strömu ngskanals 9 entspricht.
Während der Vermischung der Reaktivkomponenten miteinander bzw. des Reaktivgemisches mit der Feststoff-Gas-Mischung befindet sich auch der Ausstoßer 8 in Schussposition . Nach Schussende wird im H D Verfahren nach dem Ausstoßer 2, im N D-Verfahren nach Reinigung der Mischkammer 5 der Ausstoßer 8 in Reinigungsstellung gebracht, wobei der Ausstoßer 8 wenigstens so lang ist wie die Füllstoffkammer 6 und der Strömungskanal 9 bis hin zur Austrittsöffnung 7.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst der Ausstoßer 8 eine Hülse 11 und einen da ri n beweg l ichen Kern 10. Ein erfi ndu ngsgemäßes Verfah ren ist dadurch gekennzeichnet, dass man einen zweiteilig als Kern 10 und Hülse 11 ausgebildeten Ausstoßer 8 einsetzt, wobei die Hülse 11 in Schussposition in Höhe des wenigstens einen Einlasses 1 wenigstens eine Öffnung aufweist, durch welche die Füllstoff-Gas-Mischung in den Füllstoffkanal 6 eingeleitet wird und im Sinne der Strömungsrichtung vor der Einmündung der Mischkammer 5 in den Strömungskanal 9 endet, und der Kern 10 in Schussposition im Sinne der Strömungsrichtung oberhalb der wenigstens einen Öffnung endet.
Hierdurch weisen Mischkammer 5, Fül Istoff ka na I 6 und Strömungskanal 9 von ei nander u ntersch ied l iche In nendu rch messer a uf, wobei bevorzugt der Innendurchmesser des Fül Istoff ka na Is 6 kleiner ist als der Innendurchmesser des Strömungskanals 9. Wird nun über den wenigstens einen Einlass 1 eine Füllstoff-Gas-Mischung in den Füllstoffkanal 6 eingeleitet, so kommt es am unteren Ende der Hülse 11 zu einer Verwirbelung der Füllstoff-Gas-Mischung auf Grund der Vergrößerung des Durchmessers. Durch diese Turbulenzen kommt es zu einer Verbesserung der Vermischung des/der Füllstoffe(s) mit dem aus der Mischkammer 5 strömenden Reaktivgemisch und somit zu einer gleichmäßigen Benetzung des/der Füllstoffe(s) mit dem Reaktivgemisch . Das resultierende Füllstoff-enthaltende Reaktiv-Gas-Gemisch verlässt über eine Austrittsöffnung 7 den Strömungskanal 9. Der Strömungskanal 9 kann auch hier wenigstens einen, insbesondere mehrere Gaskanäle 3 aufweisen, welcher sich auf derselben oder unterschiedlichen Ebenen befinden . Durch das über den wenigstens einen Gaskanal 3 einströmende Mischgas wird das Füllstoffenthaltende Reaktiv-Gas-Gemisch weiter verwirbelt. An der Austrittsöffnung 7 tritt dann ein Gemisch aus, in welchem der/die Füllstoff(e) vollständig und gleichmäßig mit dem Reaktivgemisch benetzt ist/sind. Die Austrittsöffnung 7 einer entsprechenden Vorrichtung kann sich in Strömungsrichtung verjüngen.
Am Schussende werden Fül lstoffkanal 6 und Strömungskanal 9 durch den Ausstoßer 8, umfassend die Hülse 11 und den Kern 10, mechanisch gereinigt. Erfindungsgemäß führt man zur Reinigung die Hülse 11 vollständig in den Strömungskanal 9 bis mindestens zur Austrittsöffnung 7 ein, so dass sich die wen igstens eine Öffn u ng der H ü lse 1 1 in Höhe des wen igstens einen in Strömungsrichtung ersten Gaskanals 3 befindet. Dies ermöglicht die Reinigung der Innenseite der Hülse sowie der unteren Fläche des Kerns 10 mit einem aus dem wenigstens einen Gaskanal 3 in die Hülse 11 eingeleiteten Gasstrom. Der Kern 10 wird soweit in die Hülse 11 eingeführt, dass Hülse 11 und Kern 10 im Strömungskanal flächig miteinander abschließen.
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