Entgasen von gießfähig flüssigen Medien, insbesondere von

Gießharzkomponenten und ggf. Füllstoff

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum kontinuierlichen Mischen und Entgasen von gießfähig flüssigen Medien, insbesondere von Gießharzkomponenten ggf. mit Füllstoff, wie bspw. Quarzmehl, Aluminiumoxyd oder Farbstoffen, mittels einer Durchlaufentgasungseinrichtung sowie eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens.

Aus der DE 42 22 695 AI ist bspw. eine Vorrichtung und ein Verfahren zur kontinuierlichen Entgasung von Gießharz bekannt. Bei der Gießharzverarbeitung müssen die Harze bzw. Härter unter Umständen mit Füllstoffen, wie bspw. Quarzmehl, Mikrodol (gemahlener Dolomit), Aluminiumoxid und dgl., aber auch u. a. mit Farbstoffen vermischt und unter Vakuum entgast werden, damit die aus diesen Gießharzformulierungen hergestellten Produkte, wie bspw. elektrisch isolierende Teile, die geforderten Eigenschaften erhalten. Während die Mischungen Harz/Füllstoff bzw. Härter/Füllstoff bei sogenannten Formulierbetrieben hergestellt und von dort an den Endverbraucher geliefert werden, führen andere Endverarbeiter diese Formulierungen der Harz- bzw. Härter/Füllstoff ischungen selbst durch. Üblicherweise wird in beiden Fällen chargenweise gearbeitet.

Im Falle der Formulierung beim Endverarbeiter wird auch in der Regel eine Entgasung der Komponenten vorgenommen, so daß chargenweise Material zur Verarbeitung bereit steht. Kommt das Material von einem Formulierbetrieb, muß es vor der Verarbeitung noch auf Temperatur gebracht und unter Vakuum entgast werden. Diese Arbeitsweise verursacht unwirtschaftliche Arbeitsunterbrechungen, wenn nach Verbrauch einer Charge auf die Bereitstellung der nächsten gewartet werden muß. In der Regel wird deshalb so vorgegangen, daß solche Chargengrößen für ein bzw. zwei Schichten täglich ausreichen und in der noch

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verbleibenden Zeit, vorzugsweise während der Nacht, wieder aufgefüllt bzw. neu dosiert und gemischt werden. Demgemäß müssen die Vorratsbehälter und Mischer entsprechend groß ausgelegt sein. Soll nun rund um die Uhr ständig Gießmasse zur Verfügung stehen, so müssen zusätzliche Chargenmischer bereit gehalten werden. Diese Chargenmischer werden stromaufwärts vor dem Vorratsbehälter angeordnet, aus denen dann das Material verarbeitet wird. Abgesehen von einem entsprechenden baulichen Aufwand ergeben sind auch größere Materialvorratsmengen, die über längere Zeit, mitunter Stunden auf ihre Verarbeitung warten. Desweiteren ergeben sich längere Vorlaufzeiten bis zur Verarbeitung. Außerdem benötigen derartige Chargenmischer, selbst wenn sie als sogenannte Dünnschichtentgasungsmischer ausgeführt sind, eine relativ lange Zeit für die Entgasung der Gemische, da die vom Ablaufkonus in die Charge zurückfließende, besser entgaste Mischung ständig mit der noch nicht optimal entgasten Charge vermischt wird. Ein solcher

Dünnschichtentgasungsmischer ist bspw. aus der DE 30 26 429 AI bekannt.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens gemäß der eingangs näher bezeichneten Art anzugeben, bei welcher kontinuierlich Gießharzkomponenten in homogener und entgaster Form für die weitere Verarbeitung zur Verfügung steht und die mit geringerem baulichen Aufwand und, bezogen auf die in der Anlage befindliche Gesamtmaterialmenge, mit kleinen, bereits vorformulierten Materialmengen auskommt.

Verfahrensmäßig wird die Aufgabe i. w. dadurch gelöst, daß die flüssigen Komponenten bzw. die wenigstens eine flüssige Komponente und der Füllstoff dosiert einer Durchlaufentgasungseinrichtung zugeführt werden.

Hierduröh kann der Durchlaufentgasungseinrichtung bspw. eine Gießharzkomponente und Füllstoff zugeführt werden, welche wenige Minuten später bereits zur Verarbeitung gelangen. Größere Vorratsmengen treten nicht mehr auf, so daß das Material stets dem gleichen Streß durch Temperatur, Zeit und Mischorgane unterliegt. Auch ergeben sich kurze Wege für die Komponenten. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können sowohl mehrere flüssige Komponenten als auch wenigstens eine flüssige Komponente und Füllstoff kontinuierlich gemischt und entgast werden.

Eine mögliche Ausführungsform einer

Durchlaufentgasungseinrichtung ist in der DE 42 22 695 AI beschrieben, auf welche hinsichtlich ihres Offenbarungsgehaltes insoweit ausdrücklich bezug genommen wird. Diese Vorrichtung dient zur kontinuierlichen Entgasung von Gießharz, d. h. einer bereits vorformulierten Komponente. Sie weist ein Gehäuse auf, welches zur Durchleitung einer Gießharzkomponente mit einem Einlaß und einem Auslaß versehen und mit einer Vakuumquelle verbunden ist. In dem Gehäuse sind mehrere Bereich ausgebildet, durch welche das Gießharz zur stufenweisen Entgasung aufeinanderfolgend geleitet wird, wobei jedem Bereich Mittel zum Aufbringen des Gießharzes auf den Bereichen zugeordneten Entgasungsflächen und Mittel zum Überführen des Gießharzes in den nächsten Bereich zugeordnet sind. Bei der Vorrichtung nach der DE 42 22 695 AI wird hierdurch eine kontinuierliche Entgasung einer Gießharzkomponente erreicht, ohne daß jedoch eine gleichzeitige Mischung in vorgegebenen Rezepturanteilen vorgenommen wird. Erfindungsgemäß wirkt die Durchlaufentgasungseinrichtung bei dieser Ausführungsform jedoch nicht nur zum Entgasen, sondern gleichzeitig zum Entgasen und Mischen von Gießharzkomponenten ggf. mit Füllstoff.

Im Bedarfsfalle kann es sich empfehlen, wie nach einer ersten besonderen Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, daß die flüssigen Komponenten und ggf. der Füllstoff im dosierten Verhältnis vorgemischt und danach der

Durchlaufentgasungseinrichtung zugeführt werden. Hierdurch wird der Mischvorgang von flüssigen Komponenten und ggf. Füllstoff dem Entgasungsvorgang vorgelagert. Die

Durchlaufentgasungseinreichtung kann dann u. U. kleiner ausgeführt werden.

Die Dosierung der flüssigen Komponenten, bspw. des Harzes und des Füllstoffes, kann nach einer Ausgestaltung der Erfindung volummetrisch und/oder gravimetrisch erfolgen, um so die jeweiligen Rezepturanteile zu ermitteln.

Von besonderem Vorteil ist es nach der Erfindung, wenn die flüssigen Komponenten und ggf. der Füllstoff kontinuierlich der Durchlaufentgasungseinrichtung zugeführt werden, was sich ebenfalls in geringen Vorratsmengen, kurzen Wegen für die Komponenten und einer entsprechenden Homogenität der jeweiligen Gießharzkomponente niederschlägt.

Vorrichtungsmäßig wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß stromauf der Durchlaufentgasungseinrichtung Dosiermittel für die flüssigen Komponenten bzw. für die wenigstens eine flüssige Komponente und den Füllstoff vorgesehen sind, wobei wiederum zwischen Dosiermittel und Durchlaufentgasungseinrichtung zusätzlich ein Mischer zwischengeschaltet sein kann. Dabei kann der Mischer besonders klein, bspw. als sogenannter Chargenmischer gebaut werden.

Nach einer Ausführungεform der Erfindung kann der Mischer auch in die Durchlaufentgasungeinrichtung integriert sein, wodurch ein besonders kompakter Aufbau der Anlage erreicht ist. Von Vorteil ist dabei, wenn für das Mischorgan des Mischers und für

das Drehorgan der Durchlau entgasungseinrichtung gleiche, d.h. ein einzähliger Antrieb eingesetzt wird etwa in der Art, daß das Mischorgan des Mischers und das Drehorgan der Durchlaufentgasungseinrichtung, welche die Gießharzkomponente auf die entsprechenden Entgasungsflächen aufbringt und abstreift, auf einer gemeinsamen Antriebswelle angeordnet sind.

Nach der Erfindung ist es auch möglich, daß wenigstens zwei im Gegentakt mit flüssigen Komponenten und ggf. mit Füllstoff ladbare und entladbare Mischer vorgesehen sind. Durch einen solchen Tandembetrieb ist ein kontinuierlicher Zufluß von Material zur Durchlaufentgasungseinrichtung gegeben.

Alternativ ist es nach einer Ausführungsform der Erfindung auch möglich, daß der Mischer auch als Durchlaufmischer ausgebildet ist, was ebenfalls ein kontinuierliches Zuführen von vorformuliertem Material zur Durchlaufentgasungse nrichtung erlaubt.

Nach der Erfindung können volummetrische Dosiermittel, wie bspw. Dosierpumpen, Zahnradpumpen, Kolben-Zylinder-Anordnungen, Ovalradzähler, Dosierschnecken, aber auch gravimetrische Dosiermittel, wie Waagen o. dgl. eingesetzt werden. Die dosierte Füllstoffzugäbe erfolgt vorzugsweise gravimetrisch, während der Rezepturanteil der wenigstens einen flüssigen Komponente volummetrisch ermittelt wird. Selbstverständlich ist es aber auch möglich, die Füllstoffmenge volummetrisch mittels einer DosierSchnecke zu bestimmen und dabei die Umdrehung der Schnecke mittels Ingrementalgeber abzutasten.

Im Falle, daß kein Mischer stromauf der Durchlaufentgasungseinrichtung vorhanden ist, ist sicherzustellen, daß der unter Atmosphärendruck gelagerte Füllstoff in die unter Vakuum stehende Durchlaufentgasungseinrichtung so zugeführt wird, daß kein

Vakuumzusammenbruch auftritt. Insoweit empfiehlt es sich nach der Erfindung, die Eindosierung des Füllstoffes in die Durchlaufentgasungseinrichtung über eine Drucksperre oder Durchschleuse vorzunehmen, welche in geöffnetem Zustand den Füllstoff, bspw. das Quarzmehl, in die Durchlaufentgasungseinrichtung in portionierter Weise zuführt.

Ein kontinuierliches Zuführen von vorformuliertem Material vom Mischer in die Durchlaufentgasungseinrichtung läßt sich nach einem Gedanken der Erfindung auch dadurch erreichen, daß dem Mischer ein Zwischenbehälter nachgeschaltet ist, welcher gleichsam als Zwischenspeicher oder Puffer wirkt.

Im Falle, daß ein Mischer der Durchlaufentgasungseinrichtung vorgeschaltet ist, weist diese einen Produkteinlaß auf. Sofern die flüssigen Komponenten und der Füllstoff, bspw. Harz und Quarzmehl, direkt der Durchlaufentgasungseinrichtung zugeführt werden, sind wenigstens zwei Produkteinlässe vorhanden. Selbstverständlich ist es aber auch denkbar, daß beide flüssigen Komponenten, also bspw. Harz und Härter, zusammen in die Durchlaufentgasungseinrichtung und an dem zweiten Produkteinlaß Füllstoff zugeführt werden.

Weitere Ziele, Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.

Es zeigen:

Figuren 1

bis 5 jeweils schematische Darstellungen einer Misch- und Entgasungsanlage nach der Erfindung, teils im Schnitt.

In Figur 1 ist eine Gießharzverarbeitungsanlage dargestellt, welche insbesondere die Mischung und Entgasung einer Flüssigkeitskomponente und eines Füllstoffes ermöglicht. Die Anlage umfaßt einen Vorratsbehälter 15 für die flüssige Komponente, welche mittels einer als Dosiermittel 2 wirkenden Pumpeinrichtung 19, über eine in die Förderleitung zwischengeschaltete Heizung 18 und einem nachfolgendem Ventil 21 einem Mischer 3, insbesondere einem kleinen Chargenmischer zuführbar ist.

Der bei dem hier gewählten Ausführungsbeispiel der einen Flüssigkeitskomponente des Gießharzes zuzugebende Füllstoff, wie bspw. Quarzmehl, ist in einem Silo 16 aufgenommen und über eine Fördereinrichtung 20 einem Vorratsgefäß 17 zuführbar. Über das Vorratsgefäß 17 gelangt der Füllstoff mittels einer Dosierschnecke 9 ebenfalls zum Mischer 3. Im Mischer 3 erfolgt die Mischung der Gießharzkomponente, bspw. des Harzes, mit dem Füllstoff. Hierfür ist in dem Mischer 3 ein Mischorgan 6 vorgesehen, welches mittels des Mischantriebes 27 in Drehbewegung versetzt wird. Für die Harzvorlage kann der Rezepturanteil bspw. mittels der Dosierpumpe 19 volummetrisch ermittelt werden. Selbstverständlich ist auch eine gravimetrische Ermittlung des Rezepturanteils mittels der in Figur 1 an dem Mischer 3 angeordneten Waage 10 möglich. Die Füllstoffzugäbe erfolgt bevorzugt durch Messung des Gewichtes des Mischers mittels der Waage 10, welche bei Erreichen des jeweiligen Rezepturanteils die Dosierschnecke 9 über einen Steuer- oder Regelkreis, bspw. über die Regelung 23 stoppt. Danach läuft der Mischer 3 an und mischt die flüssige Komponente und den Füllstoff in einer vorgegebenen Zeit.

Während der Zugabe von flüssiger Komponente und Füllstoff und während des Mischvorganges ist das in die Zuführungsleitung zur Durchlaufentgasungseinrichtung 1 zwischengeschaltete Absperrorgan 21 geschlossen. Nach Beendigung des Mischvorganges öffnet das Ventil 21 und das vorformulierte Gemisch wird über den Produkteinlaß 12 in die Durchlaufentgasungseinrichtung 1 eingesaugt. An die Durchlaufentgasungseinrichtung 1 ist eine Vakuumpumpe 24 mit vorgeschaltetem Ventil 21 angeschlossen ist. Innerhalb der Durchlaufentgasungseinrichtung 1 erfolgt ein kontinuierlicher Durchlauf des Gießharzmaterials mit vollständiger Entgasung. Die Durchlaufentgasungseinrichtung kann bspw. so ausgebildet sein, wie sie in der DE 42 22 695 AI beschrieben ist. In Figur 1 ist von den Einbauten der Durchlaufentgasungseinrichtung lediglich der Antrieb 5 zu erkennen, welcher das in den weiteren Figuren näher dargestellte Drehorgan 7 in Form einer Antriebswelle mit Mitteln 28 zum Aufbringen und Abstreifen des Gießharzes von den Entgasungsflächen 29. Die entgaste Gießharzkomponente mit FüllstoffZuschlag wird dann über eine Dosierpumpe 19 einem Durchlaufmischer 25 zugeführt, wobei die zweite Komponente, insbesondere der Härter, ebenfalls über eine nur teilweise dargestellte Durchlaufentgasungseinrichtung 1 und eine weitere Dosierpumpe 19 dem Durchlaufmischer 25 zugeführt wird. Am Auslaß des Durchlaufmischers 25 kann sich ein Gießventil (nicht dargestellt) befinden, um die gemischte Gießharzmasse einer ebenfalls nicht dargestellten Gießform zuzuführen. Zusätzlich ist in beiden Komponentenzweigen ein kleines Sammelgefäß 26 für die nachgeschalteten Dosierpumpen 19 vorgesehen.

Um einen Luftdurchschlag in dem unter Atmosphärendruck stehenden Mischer 3 in die unter Vakuum stehende Durchlaufentgasungseinrichtung 1 zu vermeiden, sind bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 die Waage 10 oder beispielsweise eine (nicht dargestellte) Füllstandssonde vorgesehen, welche den jeweiligen Füllstand im Mischer 3

detektiert und bei einem zulässigen Minimum des Füllstandes das Ventil 21 schließt.

Mit einer Abänderung der Anlage gemäß Figur 1 kann auch ein kontinuierlicher Zufluß von vorformulierter Gießharzmasse zur Durchlaufentgasungeinrichtung 1 erreicht werden. Hierzu werden zwei Mischer 3 vorgesehen, welche im Tandembetrieb arbeiten, derart, daß die Gießharzmasse des einen Mischers 3 dann in die Durchlaufentgasungseinrichtung 1 entladen wird, wenn der andere Mischer 3 im jeweiligen Rezepturverhältnis mit Gießharz und Füllstoff gefüllt wird, um anschließend seinen Mischvorgang durchzuführen.

Bei den weiteren Ausführungsbeispielen sind die den Bauteilen gemäß Figur 1 entsprechenden Funktionsteile mit identischen Bezugszeichen versehen, so daß insoweit auf eine Beschreibung im einzelnen verzichtet werden kann.

Der wesentliche Unterschied des Ausführungsbeispiels gemäß Figur 2 zu demjenigen gemäß Figur 1 besteht darin, daß zwischen Mischer 3 und Durchlaufentgasungseinrichtug 1 ein Zwischenbehälter 11 angeordnet ist, welcher als Speicher für die aus dem Mischer 3 kommende vorformulierte Gießharzmasse dient und einen kontinuierlichen Zufluß von Gießharzmasse zu der Durchlaufentgasungseinrichtung 1 ermöglicht.

Mit der Anlage gemäß Figur 3 ist die Herstellung von fertiger Gießharzmasse ermöglicht. Dabei werden die beiden flüssigen Komponenten, nämlich einmal Härter und einmal Harz, welche in den jeweiligen Vorratsbehältern 15 aufgenommen sind, und ebenso der im Vorratsgefäß 17 aufgenommene Füllstoff kontinuierlich und synchron ohne Zwischenschaltung eines Mischers der Durchlaufentgasungseinrichtung 1 zugeführt, welche dann die Funktion des Mischers und des Entgasens übernimmt. Die Dosierung von Gießharz und Härter erfolgt volummetrisch über

die Dosierpumpen 19, während die Zufuhr von Füllstoff mit dem gewünschten Rezepturanteil gravimetrisch über die der Förderschnecke 9 zugeordnete Waage 10 erfolgt. Zu diesem Zweck ist in die Zuführungsleitung zwischen Dosierelement 2 und Produkteinlaß 13 ein elastisches Kupplungselement eingesetzt.

Selbstverständlich können mit der Anlage gemäß Figur 3 über die Vorratsbehälter 15 auch zwei nicht miteinander reagierende Flüssigkeitskomponenten, bspw. Harz und Flexibilisator, zugeführt werden.

Der Druck im Vorratsgefäß 17 für den Füllstoff ist bei dem hier gewählten Ausführungsbeispiel an den Vakuumdruck der Durchlaufentgasungseinrichtung 1 angepaßt, weshalb eine Vakuumpumpe 24 an das Vorratsgefäß 17 angeschlossen ist. Hierdurch wird ein Luftdurchschlag vom Vorratsgefäß 17 in die Durchlaufentgasungseinrichtung 1 vermieden. Dagegen ist die Zuführung der flüssigen Komponenten, Gießharz und Härter, gegenüber einem Luftdurchschlag in die

Durchlaufentgasungseinrichtung 1 unkritisch, sofern der Flüssigkeitsspiegel in den Vorratsbehältern 15 nur oberhalb der Ansaugöffnungen der von den Pumpeinrichtungen 19 in die Vorratsbehälter 15 eintauchenden Ansaugleitungen steht.

Ersichtlich weist die Durchlaufentgasungseinrichtung 1 bei einer direkten Zuführung von flüssiger Komponente und Füllstoff wenigstens zwei Produkteinlässe 13, 14 auf.

Die Ausführungsform gemäß Figur 4 unterscheidet sich von derjenigen gemäß Figur 3 vor allem dadurch, daß in die Durchlaufentgasungseinrichtung 1 ein Mischer 4 bzw. eine Mischzone integriert ist. Wie aus Figur 4 ersichtlich, ist dabei ein einzähliger Antrieb 5 für das Mischorgan 6 des Mischers 4 und für das die Auftrag- und Abstreifmittel 28 aufweisende Drehorgan 7 der Durchlaufentgasungseinrichtung 1

vorgesehen mit nur einer Antriebswelle, was den baulichen Aufwand erheblich vereinfacht.

Bei der Ausführungsform gemäß Figur 5 ist der Durchlaufentgasungseinrichtung 1 ein Durchlaufmischer 8 vorgeschaltet. Dies hat den Vorteil, daß die vorformulierte Komponente der Durchlaufentgasungseinrichtung 1 kontinuierlich zugeführt wird, wodurch eine Bauweise mit zwei im Gegentakt arbeitenden Mischern 3 entfallen kann.

Im Falle, daß, wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 5 der Durchlaufmischer 8 unter Atmosphärendruck steht, muß auch im Füllstoffbehälter 17 Atmosphärendruck herrschen. Steht dagegen der Durchlaufmischer 8 unter Vakuum, muß ein entsprechender Unterdruck im Vorratsgefäß 17 für den Füllstoff herrschen.

Bezugszeichenliste

1 - Durchlaufentgasungseinrichtung

2 - Dosiermittel

3 - Mischer

4 - integrierter Mischer

5 - Antrieb

6 - Mischorgan

7 - Drehorgan

8 - Durchlaufmischer

9 - Dosierschnecke

10 - Waage

11 - Zwischenbehälter

12 - Produkteinlaß

13 - Produkteinlaß

14 - Produkteinlaß

15 - Vorratsbehälter

16 - Silo

17 - Vorratsgefäß

18 - Heizung

19 - Pumpeinrichtung, Dosierpumpe

20 - Fördereinrichtung

21 - Ventil

22 - Drucksperre

23 - Regelung

24 - Vakuumpumpe

25 - Durchlaufmischer

26 - Sammelgefäß

27 - Mischerantrieb

28 - Auftrag- und Abstreifmittel

29 - Entgasungsfläche

30 - Kuppelelement