WO2012110407A1 - Spraying device for a reactive resin, and method for producing a reactive resin - Google Patents
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- WO2012110407A1 WO2012110407A1 PCT/EP2012/052260 EP2012052260W WO2012110407A1 WO 2012110407 A1 WO2012110407 A1 WO 2012110407A1 EP 2012052260 W EP2012052260 W EP 2012052260W WO 2012110407 A1 WO2012110407 A1 WO 2012110407A1
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- B29B7/7663—Mixers with stream-impingement mixing head the mixing head having an outlet tube with a reciprocating plunger, e.g. with the jets impinging in the tube
- B29B7/7673—Mixers with stream-impingement mixing head the mixing head having an outlet tube with a reciprocating plunger, e.g. with the jets impinging in the tube having additional mixing arrangements
Definitions
- the present invention relates to a spray device for a reactive resin and a process for producing the same.
- the mixing of liquid reactive components usually takes place in a mixing head, it being possible to distinguish between high-pressure and low-pressure mixing.
- the spray application is realized in both cases via downstream atomizer systems.
- the mixing energy required for mixing the reactive components is determined by dynamic Stirrers or static mixing elements introduced.
- the volume of the mixing chambers are relatively large compared to mixing heads of high-pressure mixing and must be cleaned after completion of the mixing process with suitable detergents or compressed air.
- suitable detergents or compressed air Particularly in the case of the processing of highly reactive resins, such low-pressure mixing boilers tend to form mixing chamber deposits and thus clogging after prolonged operation.
- the pressure energy of the reactive components is converted into kinetic energy via nozzles.
- the kinetic energy is spatially concentrated and used for mixing.
- the cleaning of the mixing chamber is usually carried out by mechanical plunger, whereby short-term interruptions of the spraying process are possible.
- the nebulizer systems nachgeschait the mixing process are used for the division of the reaction mixture in one-time drops.
- single-fluid nozzles airless high-pressure atomization
- two-fluid nozzles external and internal mixture compressed gas atomization
- Different atomizer systems are also described in the prior art.
- Corresponding air and / or gas inlet openings in the flow channel are known, for example, from US Pat. No. 3,923,253, DE 102007 016785 A1 or US Pat. No. 6,131,823.
- a device in which optionally reactants are passed from two supply lines in a mixing tube.
- the mixing tube has a series of nozzles Bl, Dl, B2 and D2, which are introduced into the tube by a high-pressure medium, for example a gas, but also components of the main liquid flow, which are mixed with the main liquid flow.
- the nozzles are mounted in opposite directions, so that a turbulence takes place in the mixing tube.
- the device described in US-A-3563459 describes a mixing chamber in the form of a tube. In this flow in the direction of flow from above tubes, which transport the reactive components. Parallel to the mixing chamber run laterally two tubes, which are connected via tangentially attached lines to the mixing chamber. An air flow is introduced into the mixing chamber via these lateral tubes. This leads to the mixing of the components in the mixing chamber.
- a reactive additive may be added to the reactive resin after mixing. This is often done by mixing the Sprühstrahis the reactive resin with a spray of the corresponding filler. This is known, for example, from DE 2517864 A1, US Pat. No. 3,302,891, WO 2009/052990 A1 or EP 1 458494 B1. In the methods described here, the mixing head is no longer damaged by the fillers. Also, there is no damage to the fillers themselves. However, the wetting of the fillers with the reactive resin is often insufficient here.
- WO 2009/106236 A1 describes a newly developed process for introducing solids into a compressed-gas atomized polyurethane spray jet.
- the introduction of the solid particles takes place with the aid of a spray gas as a particle carrier in the still in the spray attachment located liquid reactive resin (reaction jet).
- the gas-solid mixture is fed tangentially to the liquid reaction mixture, mixed by the resulting Rotationsdralls and only subsequently discharged as a multiphase mixture via a nebulizer as a spray.
- the device comprises a spray channel, which is separated via a wall from a gas space.
- the gas space may surround the spray channel or be arranged in the form of a hollow cylinder in the interior of the spray channel.
- Via gas channels a mixed gas is passed from the gas space into the spray channel, which results in the mixing of the reactive components in the spray channel.
- the object of the present invention is in contrast to the provision of a spray device for a reactive resin, with which different reactive resins can be processed.
- the metering and a uniform wetting of fillers should continue to be possible.
- Another object of the present invention is to provide a process for producing a reactive resin.
- the object underlying the invention is achieved by a spray device for a reactive resin, which comprises the following constituents:
- FIG. 1 schematically shows a spraying device according to the invention.
- the centrally extending flow channel 6 is suitable both for transporting and for mixing at least one reactive component of a reactive resin with a carrier gas.
- the flow channel 6 In the flow direction, the flow channel 6 at its upper end to a cleaning ram 2. This allows easy cleaning of the complete flow channel.
- the flow channel 6 has an outlet opening 7. About this occurs from the reactive resin.
- At least one inlet channel 4, 5 opens into the flow channel 6. Via this at least one inlet channel 4, 5, at least one flowable reactive component can be introduced into the flow channel 6 become.
- Flowable reactive components in the context of the present invention include both liquid and solid, free-flowing reactive components.
- a device according to the invention may have only one inlet channel 4 or 5.
- at least one gas inlet 1 via which a carrier gas is introduced, then flows into the flow channel 6 initially. Subsequently, via the inlet channel
- the flow channel 6 then has at least one supply device 3 for at least one mixed gas stream.
- turbulent swirls occur inside the flow channel 6, whereby the components introduced via the at least one gas inlet 1 and the inlet channel 4 or 5 are mixed.
- the device has at least two inlet channels 4 and 5, which are preferably located at different levels. In this case, it is preferable that the intake ports 4 and
- a carrier gas is first introduced into the flow channel 6 in the flow direction via at least one gas inlet 1. Subsequently, via an inlet channel 4 at least one flowable reactive component in introduced the flow channel 6. Further below in the flow direction, the flow channel 6 has at least one supply device 3 for at least one mixed gas stream. The further inlet channel 5 is then attached to the flow channel 6 in the flow direction downstream of the at least one first feed device 3 in the flow direction. If further inlet channels 4, 5 are attached to the flow channel 6, these too are preferably arranged alternately on opposite sides of the flow channel 6.
- the same or different reactive components can be introduced into the flow channel 6 via these.
- a carrier gas is introduced into the flow channel 6 via the at least one gas inlet 1.
- the carrier gas used is preferably an inert gas which does not react with the reactive component.
- air is used as a carrier gas, since this does not react with the reactive component used.
- Carrier gas in the sense of the present application is also to be understood as meaning a gas or gas mixture. This gas or gas mixture may contain one or more free-flowing fillers.
- Free-flowing fillers may be fillers which impart desired properties to the reactive resin to be produced.
- Is the at least one filler in the Strömungskana! 6 at least one reactive component is introduced into the flow channel 6 in the flow direction via the at least one inlet channel 4, 5.
- Filler and reactive component are then mixed in the further course of the flow channel 6 through the introduced by the at least one supply means 3 mixed gas stream, whereby a uniform wetting of the at least one filler is achieved with the at least one reactive component
- the transport gas has a solid reactive component as a free-flowing filler. If the at least one solid reactive component is introduced into the flow channel 6 with the aid of the transport gas, a uniform mixing with the at least one flowable reactive component takes place here, which is introduced into the flow channel 6 via the at least one inlet channel 4, 5 becomes.
- the uniform wetting of any existing free-flowing fillers with the at least one fiiessdiren reactive component is also ensured by the at least one mixed gas stream, which is introduced via the at least one supply means 3 in the flow channel 6.
- the introduction of the mixed gas into the flow channel results in a turbulent mixing of the at least one flowable reactive component introduced via the at least one inlet channel 4 and the filler introduced via the gas inlet 1 together with the carrier gas.
- reaction components are introduced as pre-atomized aerosols by means of a compressed gas stream in the flow channel.
- volume flows and the particle sizes mass differences in the mixing ratio of the reactants can be compensated.
- the at least one inlet channel 4, 5, the at least one feed device 3 and the at least one gas inlet 1 each with the flow channel 6 form an angle ⁇ of> 0 0 to ⁇ 180 0 with each other.
- the angle ⁇ corresponds to the angle which the flow channel 6 encloses with the corresponding inlets in the flow direction, as shown schematically in FIG.
- a good mixing of the individual components is ensured.
- the reactive components are in the flow direction or perpendicular thereto introduced into the flow channel 6. As a result, the basic flow direction in the flow channel 6 is not disturbed. A mixing is still ensured.
- the device has at least one supply device 3 for introducing a mixed gas stream.
- a mixed gas stream for introducing a mixed gas stream.
- a plurality of feeders 3 are attached to the flow channel 6 at different levels. If at least two feed devices 3 are located on one plane, they can be attached tangentially or opposite one another.
- Decisive for a tangential or opposing arrangement is a desired thorough mixing of the flowable reactive component with the at least one free-flowing filler and / or the at least one solid reactive component.
- Factors influencing good mixing are the diameter and length of the flow channel 6 downstream of the inlets 3, flow rates of the at least one flowable reactive component, the at least one free-flowing filler and / or the at least one solid reactive component and, for the same particle size, density of the at least one flowable one Reactive component, the at least one free-flowing filler and / or the at least one solid reactive component.
- Whether a tangential or an opposing arrangement too is preferable, must be determined case-specifically according to these factors.
- the object underlying the present invention is achieved by a method for producing a reactive resin using a device as described above, wherein a carrier gas is introduced into the flow channel via the at least one gas inlet 1. 6 introduces at least one reactive component via the at least one inlet channel 4, 5 and doses at least one mixed gas via at least one feed device 3.
- mixed gas is understood to mean a gas or gas mixture which does not react with the at least one flowable reactive component, but mixes it with any fillers that may have been filled. By introducing the mixed gas into the flow channel 6, turbulent mixing occurs.
- the mixed gas itself does not react with the at least one flowable reactive component.
- the mixed gas is preferably an inert gas. It can be used as the mixed gas, the same or a different gas as the transport gas, wherein air is preferably used as a mixed gas, since air does not react with the components present in the flow channel 6.
- the mixed gas may according to the invention comprise one or more free-flowing fillers and / or at least one solid reactive component.
- the mixed gas prefferably be droplets of a reactive component of a reactive resin having.
- a free-flowing filler can be introduced into the flow channel 6 together with the transport gas via the at least one gas inlet 1.
- Giant filler in the sense of the present invention is understood to mean fillers known from the prior art, such as, for example, fibers. It is also possible via the gas inlet 1 to meter a solid reactive component in the sense of a free-flowing filler into the flow channel 6.
- the device according to the invention and the method according to the invention make it possible to produce different reactive resins which can be mixed with free-flowing fillers.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
Abstract
Description
desselben same
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sprühvorrichtung für ein Reaktivharz und ein Verfahren zur Herstellung desselben. The present invention relates to a spray device for a reactive resin and a process for producing the same.
Die Verwendung unterschiedlicher Reaktivharze zur Herstellung beispielsweise von Formteilen ist aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. Wenn ein Reaktivharz auf ein Substrat aufzubringen ist, hat sich zumeist das Sprühen als Auftragstechnik durchgesetzt. Als Reaktivharze werden häufig Polyurethane verwendet, wobei die beschriebenen Techniken auch für andere Reaktivharze beispielsweise auf Basis von Epoxy-, Phenol-, Isocyanat- und Isocyanu ratharzen anwendbar sind. The use of different reactive resins for the production of, for example, molded parts is well known from the prior art. If a reactive resin is to be applied to a substrate, spraying has usually prevailed as the application technique. Polyurethanes are frequently used as reactive resins, and the techniques described can also be used for other reactive resins, for example based on epoxy resins, phenolic resins, isocyanate resins and isocyanate resins.
Im Kunststoffhandbuch Band 7 Polyurethan, Carl Hanser Verlag sind bezüglich solcher Sprühtechniken diverse Anwendungsbeispiele beschrieben. Plastic Handbook Volume 7 Polyurethane, Carl Hanser Verlag describes various application examples with regard to such spraying techniques.
Die Vermischung flüssiger Reaktivkomponenten erfolgt üblicherweise in einem Mischkopf, wobei hier zwischen Hochdruck- und Niederdruckvermischung unterschieden werden kann. Der Sprühauftrag wird in beiden Fällen über nachgeschaltete Zerstäubersysteme realisiert. The mixing of liquid reactive components usually takes place in a mixing head, it being possible to distinguish between high-pressure and low-pressure mixing. The spray application is realized in both cases via downstream atomizer systems.
Beim Niederdruckmischverfahren wird die zur Vermischung der Reaktivkomponenten notwendige Mischenergie über dynamische Rührwerke oder statische Mischelemente eingebracht. Die Volumen der Mischkammern sind im Vergleich zu Mischköpfen der Hochdruckvermischung relativ groß und müssen nach Beendigung des Mischprozesses mit geeigneten Spülmitteln oder Druckluft gereinigt werden. Insbesondere bei der Verarbeitung hochreaktiver Harze neigen solche N i e d e r d r u c k m i s c h k ö p f e b a u a r t b e d i n g t zu Mischkammerablagerungen und somit nach längerem Betrieb zum Verstopfen. In the low-pressure mixing process, the mixing energy required for mixing the reactive components is determined by dynamic Stirrers or static mixing elements introduced. The volume of the mixing chambers are relatively large compared to mixing heads of high-pressure mixing and must be cleaned after completion of the mixing process with suitable detergents or compressed air. Particularly in the case of the processing of highly reactive resins, such low-pressure mixing boilers tend to form mixing chamber deposits and thus clogging after prolonged operation.
Beim Hochdruckmischverfahren wird die Druckenergie der Reaktivkomponenten über Düsen in kinetische Energie umwandelt. Durch Eindüsen der Reaktivkomponenten in eine vergleichsweise kleine Mischkammer wird die kinetische Energie räumlich konzentriert und zur Vermischung genutzt. Die Reinigung der Mischkammer erfolgt üblicherweise durch mechanische Stößel, wodurch kurzfristige Unterbrechungen des Sprühprozesses möglich sind. Dieser Vorzug ist ein Merkmal der Hochdruckmischköpfe und entscheidend für die Ausbildung gleich bleibender Schichtstärken bei robotergeführten Sprühprozessen, da sich unmittelbar vor den Wendepunkten der Roboterbahnen die Verfahrgeschwindigkeiten reduzieren und sich somit das Flächen-/Austragsverhältnis verändert. Die Möglichkeit einer kurzzeitigen Unterbrechung des Sprühauftrags erlaubt die Verlegung der Wendepunkte auf die Außenbereiche der zu besprühenden Flächen In the high-pressure mixing process, the pressure energy of the reactive components is converted into kinetic energy via nozzles. By injecting the reactive components into a comparatively small mixing chamber, the kinetic energy is spatially concentrated and used for mixing. The cleaning of the mixing chamber is usually carried out by mechanical plunger, whereby short-term interruptions of the spraying process are possible. This advantage is a feature of the high-pressure mixing heads and crucial for the formation of constant layer thicknesses in robot-controlled spraying processes, since the traverse speeds are reduced immediately before the turning points of the robot paths and thus the area / discharge ratio changes. The possibility of a brief interruption of the spray application allows the laying of the inflection points on the outer areas of the surfaces to be sprayed
Die dem Mischprozess nachgeschaiteten Zerstäubersysteme dienen der Zerteilung des Reaktionsgemisches in Einzeitropfen . Für die Zerstäubung kommen Einstoffdüsen (Airless- Hochdruckzerstäubung) wie auch Zweistoffdüsen äußerer und innerer Mischung (Druckgas- Zerstäubung) zum Einsatz. Unterschiedliche Zerstäubersysteme sind auch im Stand der Technik beschrieben. Entsprechende Luft- und/oder Gaseinlassöffnungen im Strömungskanal sind beispielsweise aus US-A-3,923,253, DE 102007 016785 AI oder US-A-6, 131,823 bekannt. The nebulizer systems nachgeschait the mixing process are used for the division of the reaction mixture in one-time drops. For atomization, single-fluid nozzles (airless high-pressure atomization) as well as two-fluid nozzles external and internal mixture (compressed gas atomization) are used. Different atomizer systems are also described in the prior art. Corresponding air and / or gas inlet openings in the flow channel are known, for example, from US Pat. No. 3,923,253, DE 102007 016785 A1 or US Pat. No. 6,131,823.
Aus DE 2700488 AI ist eine Vorrichtung bekannt, in der aus zwei Zuführungsleitungen gegebenenfalls Reaktionsteilnehmer in ein Mischrohr geleitet werden. Das Mischrohr weist eine Reihe von Düsen Bl, Dl, B2 und D2 auf, die durch ein Hochdruckmedium, beispielsweise ein Gas, aber auch Komponenten des Hauptflüssigkeitsstroms in das Rohr eingebracht werden, die mit dem Hauptflüssigkeitsstrom gemischt werden. Die Düsen werden gegenläufig montiert, so dass eine Verwirbelung in dem Mischrohr stattfindet. From DE 2700488 AI a device is known in which optionally reactants are passed from two supply lines in a mixing tube. The mixing tube has a series of nozzles Bl, Dl, B2 and D2, which are introduced into the tube by a high-pressure medium, for example a gas, but also components of the main liquid flow, which are mixed with the main liquid flow. The nozzles are mounted in opposite directions, so that a turbulence takes place in the mixing tube.
Die in US-A-3563459 beschriebene Vorrichtung beschreibt eine Mischkammer in Form eines Rohres. In dieses münden in Strömungsrichtung von oben Rohre, welche die Reaktivkomponenten transportieren. Parallel zur Mischkammer verlaufen seitlich zwei Rohre, welche über tangential angebrachte Leitungen mit der Mischkammer verbunden sind. Über diese seitlichen Rohre wird ein Luftstrom in die Mischkammer eingebracht. Dies führt zur Durchmischung der Komponenten in der Mischkammer. The device described in US-A-3563459 describes a mixing chamber in the form of a tube. In this flow in the direction of flow from above tubes, which transport the reactive components. Parallel to the mixing chamber run laterally two tubes, which are connected via tangentially attached lines to the mixing chamber. An air flow is introduced into the mixing chamber via these lateral tubes. This leads to the mixing of the components in the mixing chamber.
Für viele Anwendungen ist es jedoch notwendig, dem Reaktivharz zusätzliche Komponenten beizumischen. Dies können zum einen Fasern sein, welche eine höhere Stabilität des Produktes ermöglichen. Die Zumischung fester, flüssiger und/oder gasförmiger Komponenten in das Reaktivgemisch ist im Stand der Technik auf unterschiedliche Weise beschrieben. In WO 03/037528 A2 werden in einem Mischkopf die PoSyol und die Isocyanat-Komponente zusammen mit einem Füllstoff vermischt. Hierdurch wird eine Vermischung nicht nur der Polyurethankomponenten miteinander sondern auch mit dem Füllstoff ermöglicht. Nachteilig ist hier jedoch, dass der Mischkopf durch den Füllstoff geschädigt werden kann. Auch können durch eventuell auftretende Scherkräfte im Mischkopf die Füllstoffe selbst geschädigt werden. However, for many applications it is necessary to add additional components to the reactive resin. These may be fibers which allow a higher stability of the product. The admixture of solid, liquid and / or gaseous components in the reactive mixture in the prior art in different ways described. In WO 03/037528 A2, the PoSyol and the isocyanate component are mixed together with a filler in a mixing head. This allows mixing not only of the polyurethane components with each other but also with the filler. The disadvantage here, however, that the mixing head can be damaged by the filler. Also may be damaged by any shear forces in the mixing head, the fillers themselves.
Als Alternative hierzu kann auch dem Reaktivharz nach der Vermischung ein entsprechender Zusatz beigefügt werden. Dies erfolgt häufig durch die Vermischung des Sprühstrahis des Reaktivharzes mit einem Sprühstrahl des entsprechenden Füllstoffs. Dies ist beispielsweise aus DE 2517864 AI, US-A-3,302,891, WO 2009/052990 AI oder EP 1 458494 Bl bekannt. In den hier beschriebenen Verfahren wird der Mischkopf nicht mehr durch die Füllstoffe geschädigt. Auch kommt es zu keiner Schädigung der Füllstoffe selbst. Allerdings ist hier die Benetzung der Füllstoffe mit dem Reaktivharz oft nur unzureichend. Alternatively, a reactive additive may be added to the reactive resin after mixing. This is often done by mixing the Sprühstrahis the reactive resin with a spray of the corresponding filler. This is known, for example, from DE 2517864 A1, US Pat. No. 3,302,891, WO 2009/052990 A1 or EP 1 458494 B1. In the methods described here, the mixing head is no longer damaged by the fillers. Also, there is no damage to the fillers themselves. However, the wetting of the fillers with the reactive resin is often insufficient here.
In WO 2009/106236 AI ist ein neu entwickeltes Verfahren zum Einbringen von Feststoffen in einen druckgaszerstäubten Polyurethan- Sprühstrahl beschrieben. Das Einleiten der Feststoffpartikel erfolgt mit Hilfe eines Sprühgases als Partikelträger in das noch im Sprühvorsatz befindliche flüssige Reaktivharz (Reaktionsstrahl). Eine Vorrichtung, mit welcher ein entsprechendes Verfahren möglich ist, ist beispielsweise in WO 2009/143979 AI beschrieben. Über einen dem Mischkopf nachgeschalteten Vorsatz mit einer integrierten Mischebene wird das Gas-Feststoffgemisch dem flüssigen Reaktionsgemisch tangential zugeführt, mittels des resultierenden Rotationsdralls vermischt und erst anschließend als Mehrphasengemisch über einen Zerstäuber als Sprühstrahl ausgetragen. WO 2009/106236 A1 describes a newly developed process for introducing solids into a compressed-gas atomized polyurethane spray jet. The introduction of the solid particles takes place with the aid of a spray gas as a particle carrier in the still in the spray attachment located liquid reactive resin (reaction jet). A device with which a corresponding method is possible, for example, in WO 2009/143979 AI described. About a mixing head downstream header with an integrated mixing level, the gas-solid mixture is fed tangentially to the liquid reaction mixture, mixed by the resulting Rotationsdralls and only subsequently discharged as a multiphase mixture via a nebulizer as a spray.
In der noch nicht veröffentlichten PCT/EP2010/004964 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung von Schichten und Formteilen aus einem Reaktivkunststoff beschrieben. Die Vorrichtung umfasst einen Sprühkanal, welcher über eine Wand von einem Gasraum getrennt ist. Der Gasraum kann den Sprühkanal umgeben oder sich in Form eines Hohlzylinders im Inneren des Sprühkanals angeordnet sein. Über Gaskanäle wird vom Gasraum ein Mischgas in den Sprühkanal geleitet, wodurch zur Durchmischung der im Sprühkanal befindlichen Reaktivkomponenten kommt. In the not yet published PCT / EP2010 / 004964 an apparatus and a method for the production of layers and moldings from a reactive plastic are described. The device comprises a spray channel, which is separated via a wall from a gas space. The gas space may surround the spray channel or be arranged in the form of a hollow cylinder in the interior of the spray channel. Via gas channels, a mixed gas is passed from the gas space into the spray channel, which results in the mixing of the reactive components in the spray channel.
Vor dieser Verfahrensentwicklung war ein Zuführen und Einmischen von Feststoffen über die Gasstromversorgung von Zweistoffdüsen innerer Mischung bei Polyurethansprühverfahren nicht vorgesehen. Die Sprühvorrichtungen hatten lediglich die Funktion eines Druckgaszerstäubers, wobei kurze Verweilzeiten der Reaktionsgemische im Sprühvorsatz wie auch barriere- bzw. totraumfreie Kanalgeometrien aus Gründen der Reinhaltung bevorzugt wurden. Prior to this process development, feeding and mixing of solids via the gas flow supply of two-substance nozzles of internal mixing was not intended in the case of polyurethane spray processes. The spray devices had only the function of a compressed gas atomizer, with short residence times of the reaction mixtures in the spray attachment as well as barrier or dead space free channel geometries were preferred for reasons of cleanliness.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt demgegenüber in der Bereitstellung einer Sprühvorrichtung für ein Reaktivharz, mit welcher unterschiedliche Reaktivharze verarbeitet werden können. Das Zudosieren und eine gleichmäßige Benetzung von Füllstoffen sollen weiterhin möglich sein. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines Reaktivharzes. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch eine Sprühvorrichtung für ein Reaktivharz gelöst, welche die folgenden Bestandteile umfasst: The object of the present invention is in contrast to the provision of a spray device for a reactive resin, with which different reactive resins can be processed. The metering and a uniform wetting of fillers should continue to be possible. Another object of the present invention is to provide a process for producing a reactive resin. The object underlying the invention is achieved by a spray device for a reactive resin, which comprises the following constituents:
(a) einen Strömungskanal 6 zum Transport und Vermischen wenigstens einer fließfähigen Reaktivkomponente mit einem Trägergas und gegebenenfalls weiteren Zusatzstoffen, (a) a flow channel 6 for transporting and mixing at least one flowable reactive component with a carrier gas and optionally further additives,
(b) einen Reinigungsstößel 2, (b) a cleaning ram 2,
(c) wenigstens einen Gaseinlass 1 für das Trägergas, (c) at least one gas inlet 1 for the carrier gas,
(d) nachfolgend in Strömungsrichtung wenigstens einen Einlasskanal 4, 5 für wenigstens eine fließfähige Reaktivkomponente und (D) subsequently in the flow direction at least one inlet channel 4, 5 for at least one flowable reactive component and
(e) weiter nachfolgend in Strömungsrichtung wenigstens eine Zufuhreinrichtung 3 für wenigstens einen Mischgasstrom. (E) further downstream in the flow direction at least one supply means 3 for at least one mixed gas stream.
In Figur 1 ist schematisch eine erfindungsgemäße Sprühvorrichtung gezeigt. Der zentral verlaufende Strömungskanal 6 eignet sich sowohl zum Transportieren als auch zum Vermischen wenigstens einer Reaktivkomponente eines Reaktivharzes mit einem Trägergas. In Fließrichtung weist der Strömungskanal 6 an seinem oberen Ende einen Reinigungsstößel 2 auf. Dieser ermöglicht eine einfache Reinigung des vollständigen Strömungskanals. FIG. 1 schematically shows a spraying device according to the invention. The centrally extending flow channel 6 is suitable both for transporting and for mixing at least one reactive component of a reactive resin with a carrier gas. In the flow direction, the flow channel 6 at its upper end to a cleaning ram 2. This allows easy cleaning of the complete flow channel.
Am anderen Ende weist der Strömungskanal 6 eine Auslassöffnung 7 auf. Über diese tritt das Reaktivharz aus. At the other end, the flow channel 6 has an outlet opening 7. About this occurs from the reactive resin.
In den Strömungskanal 6 mündet wenigstens ein Einlasskanal 4, 5. Über diesen wenigstens einen Einlasskanal 4, 5 kann wenigstens eine fließfähige Reaktivkomponente in den Strömungskanal 6 eingeleitet werden. Fließfähige Reaktivkomponenten im Sinne der vorliegenden Erfindung umfassen sowohl flüssige als auch feste, rieselfähige Reaktivkomponenten. At least one inlet channel 4, 5 opens into the flow channel 6. Via this at least one inlet channel 4, 5, at least one flowable reactive component can be introduced into the flow channel 6 become. Flowable reactive components in the context of the present invention include both liquid and solid, free-flowing reactive components.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung kann lediglich einen Einlasskanal 4 oder 5 aufweisen. In Strömungsrichtung mündet dann in den Strömungskanal 6 zunächst wenigstens ein Gaseinlass 1, über welchen ein Trägergas eingeleitet wird. Anschließend wird über den EinlasskanalA device according to the invention may have only one inlet channel 4 or 5. In the flow direction, at least one gas inlet 1, via which a carrier gas is introduced, then flows into the flow channel 6 initially. Subsequently, via the inlet channel
4 oder 5 die wenigstens eine fließfähige Reaktivkomponente in den Strömungskanal eingebracht. Nachfolgend weist der Strömungskanal 6 dann wenigstens eine Zufuhreinrichtung 3 für wenigstens einen Mischgasstrom auf. Durch Einleiten des Mischgasstroms kommt es zu turbulenten Verwirbelungen im Inneren des in den Strömungskanal 6, wodurch die über den wenigstens einen Gaseinlass 1 und den Einlasskanal 4 oder 5 eingeleiteten Komponenten durchmischt werden. 4 or 5, the at least one flowable reactive component introduced into the flow channel. Subsequently, the flow channel 6 then has at least one supply device 3 for at least one mixed gas stream. By introducing the mixed gas flow, turbulent swirls occur inside the flow channel 6, whereby the components introduced via the at least one gas inlet 1 and the inlet channel 4 or 5 are mixed.
Es ist bevorzugt, dass die Vorrichtung wenigstens zwei Einlasskanäle 4 und 5 aufweist, welche sich bevorzugt auf unterschiedlichen Ebenen befinden. In diesem Falle ist es bevorzugt, dass die Einlasskanäle 4 undIt is preferred that the device has at least two inlet channels 4 and 5, which are preferably located at different levels. In this case, it is preferable that the intake ports 4 and
5 entlang der Strömungsrichtung am Strömungskanal 6 alternierend angeordnet sind. Befinden sich mehrere Einlasskanäle 4, 5 in unterschiedlichen Ebenen am Strömungskanal 6, so befindet sich zwischen diesen Ebenen bevorzugt wenigstens eine weitere Ebene, auf welcher eine Zufuhreinrichtung 3 in den Strömungskanal 6 mündet. 5 are arranged alternately along the flow direction on the flow channel 6. If there are a plurality of inlet channels 4, 5 in different planes on the flow channel 6, then there is preferably at least one further plane between these planes on which a feed device 3 opens into the flow channel 6.
Bei einer solchen Ausführungsform wird, wie zuvor beschrieben, in Strömungsrichtung zunächst über wenigstens einen Gaseinlass 1 ein Trägergas in den Strömungskanal 6 eingeleitet. Anschließend wird über einen Einlasskanal 4 wenigstens eine fließfähige Reaktivkomponente in den Strömungskanal 6 eingebracht. Weiter nachfolgend in Strömungsrichtung weist der Strömungskanal 6 wenigstens eine Zufuhreinrichtung 3 für wenigstens einen Mischgasstrom auf. Der weitere Einlasskanal 5 ist dann in Strömungsrichtung nach der wenigstens einen in Strömungsrichtung ersten Zufuhreinrichtung 3 am Strömungskanal 6 angebracht. Sollten weitere Einlasskanäle 4, 5 am Strömungskanal 6 angebracht sein, sind auch diese bevorzugt alternierend an einander gegenüberliegenden Seiten des Strömungskanals 6 angeordnet. In such an embodiment, as described above, a carrier gas is first introduced into the flow channel 6 in the flow direction via at least one gas inlet 1. Subsequently, via an inlet channel 4 at least one flowable reactive component in introduced the flow channel 6. Further below in the flow direction, the flow channel 6 has at least one supply device 3 for at least one mixed gas stream. The further inlet channel 5 is then attached to the flow channel 6 in the flow direction downstream of the at least one first feed device 3 in the flow direction. If further inlet channels 4, 5 are attached to the flow channel 6, these too are preferably arranged alternately on opposite sides of the flow channel 6.
Weist die erfindungsgemäße Vorrichtung zwei oder mehr Einlasskanäle 4, 5 auf, so können über diese die gleiche oder verschiedene Reaktivkomponente in den Strömungskanal 6 eingebracht werden. If the device according to the invention has two or more inlet channels 4, 5, the same or different reactive components can be introduced into the flow channel 6 via these.
Über den wenigstens einen Gaseinlass 1 wird ein Trägergas in den Strömungskanal 6 eingeleitet. Als Trägergas wird bevorzugt ein inertes Gas verwendet, welches nicht mit der Reaktivkomponente reagiert. Insbesondere findet Luft Verwendung als Trägergas, da dieses mit der eingesetzten Reaktivkomponente nicht reagiert. Unter Trägergas im Sinne der vorliegenden Anmeldung ist auch ein Gas oder Gasgemisch zu verstehen. Dieses Gas oder Gasgemisch kann einen oder mehrere rieselfähige Füllstoffe enthalten. A carrier gas is introduced into the flow channel 6 via the at least one gas inlet 1. The carrier gas used is preferably an inert gas which does not react with the reactive component. In particular, air is used as a carrier gas, since this does not react with the reactive component used. Carrier gas in the sense of the present application is also to be understood as meaning a gas or gas mixture. This gas or gas mixture may contain one or more free-flowing fillers.
Rieselfähige Füllstoffe können dabei solche Füllstoffe sein, die dem herzustellenden Reaktivharz gewünschte Eigenschaften verleihen. Beispielsweise ist es möglich Fasern oder andere aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannte Füllstoffe mit Hilfe des Transportgases über den wenigstens einen Gaseinlass 1 in den Strömungskanal 6 einzuleiten. Befindet sich der wenigstens eine Füllstoff im Strömungskana! 6, so wird als nächstes in Strömungsrichtung über den wenigstens einen Einlasskanal 4, 5 wenigstens eine Reaktivkomponente in den Strömungskanal 6 eingebracht. Füllstoff und Reaktivkomponente werden dann im weiteren Verlauf des Strömungskanals 6 durch den durch die wenigstens eine Zufuhreinrichtung 3 eingebrachten Mischgasstrom durchmischt, wodurch eine gleichmäßige Benetzung des wenigstens einen Füllstoffs mit der wenigstens einen Reaktivkomponente erreicht wird Free-flowing fillers may be fillers which impart desired properties to the reactive resin to be produced. For example, it is possible to introduce fibers or other fillers known from the prior art with the aid of the transport gas via the at least one gas inlet 1 into the flow channel 6. Is the at least one filler in the Strömungskana! 6, at least one reactive component is introduced into the flow channel 6 in the flow direction via the at least one inlet channel 4, 5. Filler and reactive component are then mixed in the further course of the flow channel 6 through the introduced by the at least one supply means 3 mixed gas stream, whereby a uniform wetting of the at least one filler is achieved with the at least one reactive component
Es ist weiterhin möglich, dass das Transportgas als rieselfähigen Füllstoff eine feste Reaktivkomponente aufweist. Wird die wenigstens eine feste Reaktivkomponente mit Hilfe des Transportgases in den Strömungskanal 6 eingebracht, so findet auch hier eine gleichmäßige Du rch m i sch u ng mit der wenigstens einen fließfähigen Reaktivkomponente statt, welche über den wenigstens einen Einlasskanal 4, 5 in den Strömungskanal 6 eingebracht wird. It is also possible that the transport gas has a solid reactive component as a free-flowing filler. If the at least one solid reactive component is introduced into the flow channel 6 with the aid of the transport gas, a uniform mixing with the at least one flowable reactive component takes place here, which is introduced into the flow channel 6 via the at least one inlet channel 4, 5 becomes.
Die gleichmäßige Benetzung eventuell vorhandener rieselfähiger Füllstoffe mit der wenigstens einen fiießfähigen Reaktivkomponente wird auch durch den wenigstens einen Mischgasstrom sichergestellt, der über die wenigstens eine Zufuhreinrichtung 3 in den Strömungskanal 6 eingebracht wird. Durch die Einleitung des Mischgases in den Strömungskanal kommt es zu einer turbulenten Vermischung der über den wenigstens einen Einlasskanal 4 eingeleiteten wenigstens einen fließfähigen Reaktivkomponente und dem zusammen mit dem Trägergas über den Gaseinlass 1 eingebrachten Füllstoff. The uniform wetting of any existing free-flowing fillers with the at least one fiiessfähigen reactive component is also ensured by the at least one mixed gas stream, which is introduced via the at least one supply means 3 in the flow channel 6. The introduction of the mixed gas into the flow channel results in a turbulent mixing of the at least one flowable reactive component introduced via the at least one inlet channel 4 and the filler introduced via the gas inlet 1 together with the carrier gas.
Mit Hilfe einer erfindungsgemäßen Vorrichtung können nicht nur Feststoff-Gasgemische in ein Reaktivgemisch eingeleitet werden. Es ist auch möglich, dass Reaktionskomponenten als vorzerstäubte Aerosole mit Hilfe eines Druckgasstromes in den Strömungskanal eingeleitet werden. Durch Anpassung der Volumenströme sowie der Partikelgrößen können Massenunterschiede im Mischungsverhältnis der Reaktionspartner ausgeglichen werden. Insbesondere können auch Mischungsverhältnisse von 10 zu 1, 100:1 bis 1000:1, die üblicherweise nicht über Hochdruckmischer mischbar sind, vermischt bzw. verarbeitet werden. With the aid of a device according to the invention not only solid-gas mixtures can be introduced into a reactive mixture. It is also possible that reaction components are introduced as pre-atomized aerosols by means of a compressed gas stream in the flow channel. By adjusting the volume flows and the particle sizes, mass differences in the mixing ratio of the reactants can be compensated. In particular, mixing ratios of 10 to 1, 100: 1 to 1000: 1, which are usually not miscible via high-pressure mixer, mixed or processed.
In einer weiteren Ausführungsform ist es außerdem möglich, über die vorhandenen Einlässe Heißgas in das Reaktivgemisch einzuleiten. Dies ermöglicht die thermische Aktivierung der Reaktionspartner. Aufgrund der kurzen Gemischverweilzeiten, wird bei einem erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt mit Gastemperaturen von bis zu 600 °C gearbeitet. In a further embodiment, it is also possible to introduce hot gas into the reactive mixture via the existing inlets. This allows the thermal activation of the reactants. Due to the short mixture residence times, in a method according to the invention preferably with gas temperatures of up to 600 ° C is used.
Gemäß der vorliegenden Erfindung schließen der wenigstens eine Einlasskanal 4, 5, die wenigstens eine Zufuhreinrichtung 3 und der wenigstens eine Gaseinlass 1 jeweils mit dem Strömungskanal 6 einen Winkel α von > 00 bis < 1800 miteinander ein. Der Winkel α entspricht dem Winkel den der Strömungskanal 6 mit den entsprechenden Einlässen in Strömungsrichtung einschließt, wie in Fig. 2 schematisch dargestellt. According to the present invention, the at least one inlet channel 4, 5, the at least one feed device 3 and the at least one gas inlet 1 each with the flow channel 6 form an angle α of> 0 0 to <180 0 with each other. The angle α corresponds to the angle which the flow channel 6 encloses with the corresponding inlets in the flow direction, as shown schematically in FIG.
Bevorzugt weisen der wenigstens eine Einlasskanal 4, 5, die wenigstens eine Zufuhreinrichtung 3 und/oder der wenigstens eine Gaseinlass 1 jeweils mit dem Strömungskanal 6 einen spitzen Winkel α von > 250 bis einschließlich 90 0 ein. In diesem Bereich ist eine gute Durchmischung der einzelnen Komponenten sichergestellt. Die Reaktivkomponenten werden in Strömungsrichtung oder senkrecht dazu in den Strömungskanal 6 eingebracht. Hierdurch wird die grundsätzliche Fließrichtung im Strömungskanal 6 nicht gestört. Eine Durchmischung ist dennoch sichergestellt. Preferably have at least one inlet channel 4, 5, the α of> 0 to 25 90 0 including an at least one supply means 3 and / or the at least one gas inlet 1 in each case with the flow channel 6 at an acute angle. In this area, a good mixing of the individual components is ensured. The reactive components are in the flow direction or perpendicular thereto introduced into the flow channel 6. As a result, the basic flow direction in the flow channel 6 is not disturbed. A mixing is still ensured.
Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung wenigstens eine Zufuhreinrichtung 3 zum Einbringen eines Mischgasstroms auf. Erfindungsgemäß ist es möglich, dass man einen oder mehrere rieselfähige Füllstoffe und/oder wenigstens eine feste Reaktivkomponente über die Zufuhreinrichtung 3 dosiert. Zusammen mit dem Mischgas werden diese in den Strömungskanal 6 eingeleitet. According to the invention, the device has at least one supply device 3 for introducing a mixed gas stream. According to the invention, it is possible to meter one or more free-flowing fillers and / or at least one solid reactive component via the feed device 3. Together with the mixed gas, these are introduced into the flow channel 6.
Bevorzugt sind mehrere Zufuhreinrichtungen 3 auf unterschiedlichen Ebenen am Strömungskanal 6 angebracht. Befinden sich wenigstens zwei Zufuhreinrichtungen 3 auf einer Ebene, so können diese tangential oder einander gegenüberliegend angebracht sein. Preferably, a plurality of feeders 3 are attached to the flow channel 6 at different levels. If at least two feed devices 3 are located on one plane, they can be attached tangentially or opposite one another.
Entscheidend für eine tangentiale oder einander gegenüber liegende Anordnung ist eine gewünschte gute Durchmischung der fließfähigen Reaktivkomponente mit dem wenigstens einen rieselfähigen Füllstoff und/oder der wenigstens einen festen Reaktivkomponente. Einflussgrößen für ein gute Durchmischung sind Durchmesser und Länge des Strömungskanals 6 in Strömungsrichtung nach den Einlässen 3, Fließgeschwindigkeiten der wenigstens einen fließfähigen Reaktivkomponente, des wenigstens einen rieselfähigen Füllstoffes und/oder der wenigstens einen festen Reaktivkomponente und, bei gleicher Partikelgröße, Dichte der wenigstens einen fließfähigen Reaktivkomponente, des wenigstens einen rieselfähigen Füllstoffes und/oder der wenigstens einen festen Reaktivkomponente. Ob eine tangentiale oder eine einander gegenüberliegende Anordnung zu bevorzugen ist, muss fallspezifisch nach diesen Einflussgrößen ermittelt werden. Decisive for a tangential or opposing arrangement is a desired thorough mixing of the flowable reactive component with the at least one free-flowing filler and / or the at least one solid reactive component. Factors influencing good mixing are the diameter and length of the flow channel 6 downstream of the inlets 3, flow rates of the at least one flowable reactive component, the at least one free-flowing filler and / or the at least one solid reactive component and, for the same particle size, density of the at least one flowable one Reactive component, the at least one free-flowing filler and / or the at least one solid reactive component. Whether a tangential or an opposing arrangement too is preferable, must be determined case-specifically according to these factors.
In einer weiteren Ausführungsform wird die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Reaktivharzes unter Verwendung einer zuvor beschriebenen Vorrichtung, wobei man über den wenigstens einen Gaseinlass 1 ein Trägergas in den Strömungskana! 6 einleitet, über den wenigstens einen Einlasskanal 4, 5 wenigstens eine Reaktivkomponente dosiert und über wenigstens eine Zufuhreinrichtung 3 wenigstens ein Mischgas dosiert. In a further embodiment, the object underlying the present invention is achieved by a method for producing a reactive resin using a device as described above, wherein a carrier gas is introduced into the flow channel via the at least one gas inlet 1. 6 introduces at least one reactive component via the at least one inlet channel 4, 5 and doses at least one mixed gas via at least one feed device 3.
Unter Mischgas im Sinne der vorliegenden Erfindung wird ein Gas oder Gasgemisch verstanden, welches mit der wenigstens einen fließfähigen Reaktivkomponente nicht reagiert, diese jedoch mit eventuell eingefüllten Füllstoffen durchmischt. Durch das Einbringen des Mischgases in den Strömungskanal 6 kommt es zu turbulenten Vermischungen. Dabei reagiert das Mischgas selbst nicht mit der wenigstens einen fließfähigen Reaktivkomponente. Bei dem Mischgas handelt es sich bevorzugt um ein inertes Gas. Es kann als Mischgas das gleiche oder ein anderes Gas wie das Transportgas verwendet werden, wobei Luft bevorzugt als Mischgas verwendet wird, da Luft nicht mit den im Strömungskanal 6 vorhandenen Komponenten reagiert. Das Mischgas kann erfindungsgemäß einen oder mehrere rieselfähige Füllstoffe und/oder wenigstens eine feste Reaktivkomponente aufweisen. For the purposes of the present invention, mixed gas is understood to mean a gas or gas mixture which does not react with the at least one flowable reactive component, but mixes it with any fillers that may have been filled. By introducing the mixed gas into the flow channel 6, turbulent mixing occurs. The mixed gas itself does not react with the at least one flowable reactive component. The mixed gas is preferably an inert gas. It can be used as the mixed gas, the same or a different gas as the transport gas, wherein air is preferably used as a mixed gas, since air does not react with the components present in the flow channel 6. The mixed gas may according to the invention comprise one or more free-flowing fillers and / or at least one solid reactive component.
Es ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung möglich, dass das Mischgas Tröpfchen einer Reaktivkomponente eines Reaktivharzes aufweist. In einem erfindungsgemäßen Verfahren ist es somit möglich, dass man das Mischgas mit Tröpfchen der gleichen oder einer anderen Reaktivkomponente, wie sie über den wenigstens einen Einlasskanal 4, 5 zugeführt wird, versetzt. It is possible within the scope of the present invention for the mixed gas to be droplets of a reactive component of a reactive resin having. In a method according to the invention, it is thus possible to mix the mixed gas with droplets of the same or a different reactive component as is supplied via the at least one inlet channel 4, 5.
Bevorzugt setzt man im erfindungsgemäßen Verfahren eine flüssige Reaktivkomponente ein, welche über den wenigstens einen Einlasskanal 4, 5 in den Strömungskanal 6 eingeleitet wird. In the process according to the invention, preference is given to using a liquid reactive component which is introduced into the flow channel 6 via the at least one inlet channel 4, 5.
Erfindungsgemäß kann über den wenigstens einen Gaseinlass 1 ein rieselfähiger Füllstoff zusammen mit dem Transportgas in den Strömungskanal 6 eingebracht werden. Unter rieseifähigem Füllstoff im Sinne der vorliegenden Erfindung versteht man aus dem Stand der Technik bekannte Füllstoffe, wie beispielsweise Fasern. Es ist auch möglich über den Gaseinlass 1 eine feste Reaktivkomponente im Sinne eines rieselfähigen Füllstoffes in den Strömungskanal 6 zu dosieren. According to the invention, a free-flowing filler can be introduced into the flow channel 6 together with the transport gas via the at least one gas inlet 1. Giant filler in the sense of the present invention is understood to mean fillers known from the prior art, such as, for example, fibers. It is also possible via the gas inlet 1 to meter a solid reactive component in the sense of a free-flowing filler into the flow channel 6.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren ermöglichen die Herstellung unterschiedlicher Reaktivharze, welche mit rieselfähigen Füllstoffen versetzt werden können. The device according to the invention and the method according to the invention make it possible to produce different reactive resins which can be mixed with free-flowing fillers.
Claims
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