Mischeinsatz und Verfahren zum Vormischen von zwei fliessfähigen Komponenten

Abstract

 Die Erfindung betrifft einen Mischeinsatz und ein Verfahren zum Vormischen von zwei fließfähigen Komponenten.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, einen Mischeinsatz und ein Verfahren anzugeben, der eine intensive Durchmischung von zwei Komponenten auch mit einfach aufgebauten und einfach zu reinigenden Statikmischern ermöglicht.
Erfindungsgemäß gelingt die Lösung der Aufgabe durch einen Kopf, welcher von der ersten Komponente außen umströmbar und von der zweiten Komponente innen durchströmbar ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Mischeinsatz und ein Verfahren zum Vormischen von zwei fließfähigen Komponenten.

[0002] Beim Einsatz von Zweikomponenten-Klebstoffen werden die beiden Komponenten erst unmittelbar vor dem Austragen in einem bestimmten Mengenverhältnis gemischt. Die Komponenten reagieren daraufhin chemisch miteinander und härten innerhalb kurzer Zeit aus. Daher ist es erforderlich, die Komponenten sowohl zeitlich als auch räumlich so kurz wie möglich vor dem Einsatz zu vermischen. Für eine optimale Reaktion und somit eine optimale Klebeverbindung muss dabei eine gleichmäßige Durchmischung der Komponenten erreicht werden.

[0003] Zum Durchmischen von zwei fließfähigen Komponenten sind im Stand der Technik unterschiedliche Verfahren und Vorrichtungen bekannt. Üblicherweise werden sogenannte Statikmischer eingesetzt. Es handelt sich dabei im wesentlichen um stabförmige Hohlkörper, die innen mit einem komplexen Verlauf von Gängen und Hohlräumen versehen sind. Die beiden Klebstoffkomponenten werden getrennt an ein Ende des Statikmischers herangeführt und gemeinsam durch die Gänge und Hohlräume gepresst. Dabei vermischen sie sich in Abhängigkeit von den geometrischen Eigenschaften der Gänge und Hohlräume.

[0004] Eine derartige Vorrichtung mit einem Statikmischer beschreibt beispielsweise DE 202 02 543 U1, bei der an eine Pressluftpistole zwei Kartuschen eines Zweikomponentenklebers angeschlossen sind, welche mit einer Komponentenzuführung zu einem Statikmischer und einer Spritzdüse in Verbindung stehen, über die das gemischte Material ausgespritzt wird.

[0005] Bekannte Statikmischer enthalten nach ihrer Verwendung ein Gemisch aus mehr oder weniger gut durchmischten Komponenten. Sollen diese Statikmischer später wiederverwendet werden, müssen sie gereinigt werden, damit das Gemisch nicht im Statikmischer aushärtet. Dazu wird der gesamte Statikmischer üblicherweise mit einer Komponente gespült.

[0006] Bekannt sind einerseits Statikmischer mit quadratischem Querschnitt und stark unregelmäßigem, sehr komplexem Verlauf der inneren Gänge und Hohlräume. Sie bieten eine gute Durchmischung, sind jedoch kostenintensiv und nicht vollständig zu reinigen. Nach etwa fünfmaliger Verwendung sind diese Statikmischer auch nach jeweils intensiven Spülungen zugesetzt und damit nicht mehr verwendbar. Andererseits sind Rundmischer mit kreisförmigem Querschnitt bekannt. Diese lassen sich leichter reinigen und damit bis zu 20-mal wiederverwenden. Sie sind zudem kostengünstiger. Jedoch werden die Komponenten bei Verwendung dieser Statikmischer schlechter durchmischt.

[0007] Durch Vormischen der Komponenten lässt sich eine bessere Durchmischung der Komponenten in Statikmischern erreichen.

[0008] So beschreibt DE 197 44 746 A1 eine Vorrichtung zum Dosieren von ZweiKomponenten-Produkten in einem vorbestimmten Mischungsverhältnis bestehend aus zwei axial hintereinander angeordneten Kammern, wobei konzentrisch in den Kammer angeordnete Rohre und teleskopartig ineinander verschiebbar sind, wobei die Rohre am vorderen beziehungsweise am hinteren Ende Öffnungen haben, die einen Transport der fließfähigen Komponenten durch das Innere der Rohre zur Entnahmeöffnung ermöglichen.

[0009] In ähnlicher Weise beschreibt DE 197 30 424 A1 eine Vorrichtung zum Auspressen von fließfähigen Zusammensetzungen, insbesondere Kleb- und Dichtstoffen, die einen zylinderförmigen Behälter zur Aufnahme der fließfähigen Komponente aufweist, der durch zwei axial bewegliche Kolben verschließbar ist und der am unteren Ende der Zylinderwand eine Materialaustrittsöffnung aufweist, die den Fluss der Komponente erst freigibt, nachdem der Kolben durch den Auspressdruck über die Materialaustrittsöffnung hinweg in die Endstellung bewegt wurde.

[0010] Im wesentlichen entsteht in beiden Vorrichtungen lediglich ein Strang flüssiger Komponenten aus zwei Teilsträngen, in dem die beiden Komponenten nebeneinander angeordnet sind. Die Komponenten vermischen sich dabei nur in geringem Maße entlang der Grenzfläche. Der Strang wird in kaum vermischtem Zustand zum Statikmischer geleitet.

[0011] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, einen Mischeinsatz und ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, der eine intensive Durchmischung von zwei Komponenten auch mit einfach aufgebauten und einfach zu reinigenden Statikmischern ermöglicht.

[0012] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Mischeinsatz, welcher die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist, und ein Verfahren, welches die in Anspruch 13 angegebenen Merkmale aufweist, gelöst.

[0013] Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.

[0014] Die Erfindung sieht an dem Mischeinsatz einen Kopf vor, welcher von der ersten Komponente außen umströmbar und von der zweiten Komponente innen durchströmbar ist. Dieser Mischeinsatz erlaubt mit geringem Herstellungsaufwand ein intensives Durchmischen von zwei Komponenten auch mit einfach aufgebauten Statikmischern. Er erlaubt dadurch außerdem den Einsatz von kürzeren Statikmischern, so dass die erforderliche Bauhöhe und damit der Spülaufwand reduziert werden.

[0015] Eine weitere Ausgestaltung weist mindestens eine Düse zum Durchströmen des Kopfes auf, durch welche die zweite Komponente in die den Kopf umströmende erste Komponente injizierbar ist. Durch einen solchen Mischeinsatz ist die Verwendung von hochviskosen Klebstoffen mit extremen Mischungsverhältnissen möglich. Durch die Düse ist eine feine Verteilung der zweiten Komponente innerhalb der ersten möglich.

[0016] Vorzugsweise weist die Düse dabei einen Durchmesser von weniger als 0,6 mm auf. Dies ermöglicht eine feine Verteilung und Durchmischung.

[0017] Eine bevorzugte Ausführungsform sieht mehrere Düsen vor, die im wesentlichen von innen nach außen divergierend durch den Kopf verlaufen. Auf diese Weise wird die zweite Komponente möglichst gleichmäßig im Volumen der ersten Komponente verteilt.

[0018] Zweckmäßigerweise sind die Komponenten in einer ersten Kammer und einer zweiten Kammer separat an den Mischeinsatz heranführbar. Dadurch findet kein ungewolltes Vermischen der Komponenten statt.

[0019] Vorzugsweise sind die Kammern dazu konzentrisch angeordnet. Dadurch ist ein gleichmäßiges Durchmischen möglich.

[0020] Ein vorteilhafter Mischeinsatz weist mehrere Stege auf, die im wesentlichen radial verlaufen und deren Außenmaß dem Innenmaß der ersten Kammer entspricht. Die erste Komponente kann so durch die Stege um den Kopf des Mischeinsatzes strömen. Die Stege wirken zudem stabilisierend auf das Ende der ersten Kammer und/oder der zweiten Kammer.

[0021] Desweiteren kann ein vorteilhafter Mischeinsatz einen Stutzen aufweisen, dessen Außenmaß dem Innenmaß der zweiten Kammer entspricht. Ein solcher Stutzen ermöglicht eine dichte Trennung des Kopfinneren vom Äußeren des Kopfes. Die Komponenten werden dadurch vor ungewolltem Kontakt miteinander geschützt. Zudem kann der Stutzen stabilisierend auf das Ende der zweiten Kammer wirken.

[0022] Zweckmäßigerweise sind die Kammern in einer Kartusche angeordnet. Als Kartusche wird dabei jegliche steife Anordnung der Kammerenden verstanden.

[0023] Die Kammern können dabei beispielsweise als Hohlräume mit steifen oder flexiblen Wänden oder als flexible Schlauchleitungen ausgebildet sein.

[0024] Zweckmäßigerweise ist der Mischeinsatz verbindbar mit der Kartusche. Dadurch kann keine der Komponenten ungewollt entweichen.

[0025] In einer bevorzugten Ausgestaltung ist ein Statikmischer mit der Kartusche und/oder dem Mischeinsatz verbindbar. Der Statikmischer bewirkt eine optimale Vermischung der vorgemischten Komponenten. Ein Statikmischer kann beispielsweise mit der Kartusche und/oder dem Mischeinsatz verbunden werden durch einfaches Aufstecken, Aufschrauben oder Aufstecken mit einer Überwurfmutter.

[0026] Ein bevorzugter Mischeinsatz sieht dabei eine Vormischkammer vor, die zwischen einem Innenraum eines Schafts des Statikmischers und dem Mischeinsatz angeordnet ist. Dadurch kann eine großflächig verteilte Injektion der zweiten Komponente in den Volumenstrom der ersten Komponente erreicht werden.

[0027] Das erfindungsgemäße Verfahren zum Vormischen von zwei fließfähigen Komponenten sieht vor, dass die erste Komponente mittels mindestens einer Düse in einen die Düse umströmenden Strom der zweiten Komponente injiziert wird. Dieses Verfahren erlaubt ein intensives Durchmischen von zwei Komponenten auch mit einfach aufgebauten Statikmischern. Es erlaubt so zudem den Einsatz von kurzen Statikmischern einfacher Ausführung.

[0028] Vorzugsweise wird die erste Komponente in einem spitzen Winkel entgegen der Strömungsrichtung der zweiten Komponente injiziert. Dies bewirkt eine verbesserte Durchmischung.

[0029] In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird die erste Komponente mittels mehrerer Düsen an verteilten Stellen in den Strom der zweiten Komponente injiziert. Dies ermöglicht eine gleichmäßige Durchmischung der Komponenten.

[0030] Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert.

[0031] Dazu zeigen:

Figuren 1a, 1b

einen Mischeinsatz mit Kartusche und Statikmischer im Längsschnitt und im Querchnitt.

[0032] In Figur 1 ist in den Teilfiguren 1a und 1b ein erfindungsgemäßer Mischeinsatz 1 in Längs- und Querschnitt gezeigt. Der Mischeinsatz 1 ist in eine Kartusche 2 eingesetzt, auf die ein Statikmischer 3 aufgesteckt ist. Der Innenraum des Schafts 4 des herkömmlichen Statikmischers 3 weist einen nicht abgebildeten Verlauf zum Durchmischen von am oberen Ende eingefüllten Komponenten auf. Es handelt sich beispielsweise um einen herkömmlichen, runden, kurzen Statikmischer 3 mit Wendeln, der an sich ein mittleres Mischvermögen aufweist.

[0033] Die Kartusche 2 ist ein steifer Körper, der zwei konzentrische Kammern 5 und 6 bildet, in die jeweils ein nicht gezeigter Schlauch mündet. Durch die Schläuche werden eine erste Komponente 7 in die erste Kammer 5 und eine zweite Komponente 8 in die zweite Kammer 8 unter Druck mit vorgegebenem Volumenstrom im Verhältnis 90:10 herangeführt. Der Druck wird mittels zweier nicht abgebildeter Pumpen erzeugt. Alternativ kann eine Kartusche 2 beispielsweise für den manuellen Einsatz ein steifer, zylindrischer Körper mit einer flexiblen Trennwand zwischen erster Kammer 5 und zweiter Kammer 6 sein, der in eine Spritzpistole einsetzbar ist. , Insbesondere kann die zweite Kammer 6 als Schlauch innerhalb der ersten Kammer 5 ausgebildet sein. Auch die Kartusche 2 an sich kann grundsätzlich flexibel ausgebildet sein. Der erfindungsgemäße Mischeinsatz ist prinzipiell mit jeder Art von Kammerbehältern verwendbar.

[0034] Der Mischeinsatz 1 weist einen kegelstumpfförmig vorstehenden Kopf 1.1 auf, indem drei Düsen 1.2 mit einem Durchmesser von 0,25 mm angeordnet sind. Diese verlaufen schräg radial abwärts. Die Durchmesser der Düsen 1.2 sind in Abhängigkeit des zu erzielenden Mischungsverhältnisses zusammen mit dem zu erzeugenden Volumenstrom zu wählen. Um den Kopf herum sind vier radiale Stege 1.3 angeordnet, die den Kopf zwischen den Wänden der ersten Kammer 5 zentrieren und deren Ende stabilisieren. An der Rückseite des Kopfes 1.1 ist ein Stutzen 1.4 angeordnet, der in die zweite Kammer 6 gesteckt ist und diese stabilisiert sowie gegenüber der ersten Kammer 5 abdichtet.

[0035] Werden unter Druck die Komponenten 7 und 8 herangeführt, so strömt die erste Komponente zwischen den Stegen 1.3 hindurch und umströmt den Kopf 1.1 des Mischeinsatzes im Bereich der Vormischkammer 9. Hier durchströmt die zweite Komponente 8 den Kopf 1.1 entlang der Öffnungen der Düsen 1.2 und wird durch den Druck an drei verteilten Punkten unter einem Spitzen Winkel entgegen Strömungsrichtung der erste Komponente 7 in diese injiziert. Ausführungen mit mehr als drei Düsen sind möglich. Auch eine Ausführung mit einer einzelnen oder zwei Düsen ist möglich, beispielsweise in einer Ausführungsform ohne Vormischkammer 9. Eine einzelne Düse 1.2 wird vorzugsweise zentriert und mit vertikalem Verlauf angeordnet.

[0036] Durch die Injektion wird in allen Fällen eine gleichmäßige Verteilung der zweiten Komponente 7 innerhalb der ersten Komponente 8 erreicht. Die Komponenten sind dadurch zu einem hohen Grad vorgemischt. Bereits ein einfach aufgebauter Statikmischer 3 reicht dadurch für eine intensive Durchmischung aus. Ein solcher Statikmischer 3 kann nach dem Austrag einfach durch Spülen mit einer einzelnen Komponente 7, 8, insbesondere derjenigen, die in einem höheren Anteil im Mischungsverhältnis verwendet wurde, gespült werden. Er kann dadurch wiederverwendet werden.

[0037] Durch die Formgebung der Düsen 1.2 kann das Injektionsverhalten hinsichtlich der Verteilung und somit der Durchmischung optimiert werden.

B E Z U G S Z E I C H E N L I S T E

[0038] 

1

Mischeinsatz
1.1 Kopf
1.2 Düse
1.3 Steg
1.4 Stutzen

2

Kartusche

3

Statikmischer

4

Schaft

5

Erste Kammer

6

Zweite Kammer

7

Erste Komponente

8

Zweite Komponente

9

Vormischkammer

Ansprüche

1. Mischeinsatz (1) zum Vormischen von zwei fließfähigen Komponenten (7, 8), gekennzeichnet durch einen Kopf (1.1), welcher von der ersten Komponente (7) außen umströmbar und von der zweiten Komponente (8) innen durchströmbar ist.

2. Mischeinsatz (1) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens eine Düse (1.2) zum Durchströmen des Kopfes (1.1), durch welche die zweite Komponente (8) in die den Kopf (1) umströmende erste Komponente (7) injizierbar ist.

3. Mischeinsatz (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (1.2) einen Durchmesser von weniger als 0,6 mm aufweist.

4. Mischeinsatz (1) nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch mehrere Düsen (1.2), die im wesentlichen von innen nach außen divergierend durch den Kopf verlaufen.

5. Mischeinsatz (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten (7, 8) in einer ersten Kammer (5) und einer zweiten Kammer (6) separat an den Mischeinsatz (1) heranführbar sind.

6. Mischeinsatz (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammern (5, 6) konzentrisch angeordnet sind.

7. Mischeinsatz nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch mehrere Stege (1.3), die im wesentlichen radial verlaufen und deren Außenmaß dem Innenmaß der ersten Kammer (5) entspricht.

8. Mischeinsatz nach einem der Ansprüche 5 bis 7, gekennzeichnet durch einen Stutzen (1.4), dessen Außenmaß dem Innenmaß der zweiten Kammer (6) entspricht.

9. Mischeinsatz (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammern (5, 6) in einer Kartusche (2) angeordnet sind.

10. Mischeinsatz (1) nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch Verbindbarkeit mit der Kartusche (2).

11. Mischeinsatz (1) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Statikmischer mit der Kartusche und/oder dem Mischeinsatz verbindbar ist.

12. Mischeinsatz (1) nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine Vormischkammer (9), die zwischen einem Innenraum eines Schafts (4) des Statikmischers und dem Mischeinsatz (1) angeordnet ist.

13. Verfahren zum Vormischen von zwei fließfähigen Komponenten (7, 8), dadurch gekennzeichnet, dass die erste Komponente (7) mittels mindestens einer Düse (1.2) in einen die Düse (1.2) umströmenden Strom der zweiten Komponente (8) injiziert wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Komponente (7) zumindest anteilig entgegen der Strömungsrichtung der zweiten Komponente (8) injiziert wird.

15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Komponente (7) mittels mehrerer Düsen (1.2) an verteilten Stellen in den Strom der zweiten Komponente (8) injiziert wird.

Zeichnung