用于使粘性材料发泡的设备和方法与流程

本发明涉及根据独立权利要求的教导的、用于使粘性材料发泡的设备和方法。

背景技术：

例如、但决不仅使用一般制造的泡沫以将发泡的密封件能够以可自由配置的几何形状涂覆在要密封的构件上。在此，一方面，所谓的双组分泡沫是已知的，其中两种化学上彼此反应的组成部分彼此混合并且通过化学反应形成泡沫。这种双组分密封体系的缺点是：在过程中断的情况下仅能够非常困难地中断化学过程。因此，在这样的双组分体系中，在运行中断之后常常需要耗费地清洁相应的设备。

为了避免双组分体系的该缺点，用于使粘性材料发泡的所谓的单组分体系也是已知的。ep0286015b1描述用于单组分体系的这种一般性的方法。该方法的基础是粘性材料与处于高压下的气体的混合物。在将气体输入到粘性材料中之后，混合物在混合装置中非常强烈地混匀，以便引起气体在粘性材料中的足够精细的分布。于是紧接着，混合物在高压下撒布并且在撒布时被减压。通过减压实现：分布在粘性材料中的气泡由于减压之后的压力差而膨胀并且由此使粘性材料物理性发泡。该方法的缺点是：气泡在粘性材料中的大小和分布对应于统计分布，使得粘性材料除非常非常小的气泡之外也能够包含相对大的气泡，这导致在形成泡沫时的不规则性。由于气泡在质和量方面的统计分布，使在制造期望的泡沫时的过程可靠的控制变难。

技术实现要素：

因此，本发明的目的是，提出用于使粘性材料发泡的新的设备和一种用于粘性材料发泡的新的方法，借助所述设备和方法能够提高在制造泡沫时的过程可靠性。通过根据独立权利要求的教导的设备和方法实现该目的。

根据本发明的设备基于如下思想：将应引入到粘性材料中的气体借助气体注射阀注射到粘性材料中。通过利用气体注射阀注射气泡能够过程可靠地控制气泡的质和数。通过利用气体注射阀有针对性地注射气体，气泡的大小和分布的偏差位于非常窄的范围之内，使得能制造具有非常均匀的材料特性的高质量的泡沫。

根据气体注射阀的数量和第一输送管路的横截面，按照根据本发明的设备的基础形式会足够的是：气泡仅仅通过气体注射分布在粘性材料中，其中粘性材料在注射气泡时在所述第一输送管路的横截面中流动。为了实现气泡还更均匀的分布和可能地还实现将注射的气泡分成还更小的气泡，能够使用静态和动态工作的混合装置，所述混合装置设置在嘴口部位下游，在所述嘴口部位处注射气泡。通过粘性材料与注射的气泡混合，材料被均匀化并且根据选择的混合方法也实现注射的气泡的分布。在此，能够使用静态的混合器，所述静态的混合器本身不实施混合运动。在该静态混合器中，通过粘性材料经过相应的流引导元件的流动运动实现混匀。借助动态混合器能够实现气泡在粘性材料中的强烈均匀化，其中由气泡和粘性材料构成的混合物通过主动驱动混合元件来混匀。尤其剪切混合器非常良好地适合用于混合粘性材料与注射的气泡，因为通过施加在剪切混合器中的剪切力而实现气泡的尤其精细的分布。在此，剪切混合器能够由转动的轴与固定在其上的混合叶片或混合盘构成。

由粘性材料和注射的气泡构成的混合物必须被减压，以将气泡在出流设备处发泡。如果例如通过在标准大气压下借助出流设备将由粘性材料和气泡构成的混合物施加到工件上的方式进行减压，那么粘性材料与混入其中的气泡的压力在出流设备之前必须明显高于1巴的标准压力。为了实现良好的发泡效果，由粘性材料和注射的气泡构成的混合物的压力应当明显高于1巴的标准压力。因此，在高压范围中工作并且将气泡在高压下注射到已经处于高压下的粘性材料中证实为是尤其有利的。因此尤其有利的是：输送装置以至少50巴的输送压力、尤其至少80巴的输送压力使粘性材料穿过第一输送管路输送至嘴口部位。

在已经处于高压下的粘性材料的情况下，能够随后将气体通过第二输送管路以至少55巴、尤其至少90巴的输送压力通过第二输送管路输送至气体注射阀而进入已经处于高压下的粘性材料中。在此，应注意的是：在注射气体时，在已经处于高压下的粘性材料和要注射到其中的气体之间必须存在1巴至20巴范围中的足够的压力差。因此，如果例如粘性材料以50巴的输送压力输送至嘴口部位，那么要注射到其中的气体必须具有至少51巴的压力。在此，较大的压力差是有利的，使得在例如100巴的粘性材料输送压力下，要注射的气体应当具有例如110巴的压力。

原则上，使用哪种类型的气体注射阀来将气泡注射到粘性材料中是任意的。根据一个优选的实施方式提出，气体注射阀包括针形阀。

尤其有利的是：气体注射阀的针形阀允许调节针形阀的行程，以便由此能够改变注射的气泡的大小。

此外尤其有利的是：能够改变针形阀的运动频率，以便通过改变针行程的频率能够变化每时间单位注射的气泡的数量。

为了能够监控根据本发明的设备的注射过程，在设备处应当设有适合的压力传感器。因此，在嘴口部位之前的粘性材料的压力应当能够借助第一压力传感器监控。替选于此地或附加于此，还尤其有利的是：在气体注射阀之前的气体中的压力能够借助第二压力传感器测量。同样替选于此或附加于此，还有利的是：由粘性材料和气泡构成的混合物中的压力在气体注射阀下游能够借助第三压力传感器测量。

关于优化的过程可靠性方面，尤其有利的是：在设备处设有调节回路，所述调节回路用于通过根据用传感器测量的测量值操控气体注射阀来调节在嘴口部位处通入粘性材料中的气泡流。换言之，这因此表示：气体注射阀在调节回路中用作调节环节，并且对应于预设的调节策略根据设置在调节回路中的传感器改变气体注射阀的操控。例如能够测量在嘴口部位之前的粘性材料的压力和在气体注射阀之前的气体的压力，并且对应于预设的调节策略根据这两个传感器值调节气体注射阀的调节参数。

为了将由粘性材料和气泡构成的混合物均匀地在出流设备处撒布，尤其有利的是：在嘴口部位下游设有至少一个输送泵，借助所述输送泵能够将处于压力下的混合物朝出流设备输送。在此，例如活塞泵能够用作输送泵。

尤其在将活塞泵用作输送泵来将由粘性材料和气泡构成的混合物输送至出流设备的情况下尤其有利的是：在嘴口部位下游，将不仅一个、而是至少两个输送泵设置在平行的管路部段中。于是，借助两个彼此平行设置的输送泵能够将处于压力下的、由粘性材料和气泡构成的混合物交替地输送至出流设备，使得尤其在活塞泵达到末端位置时输送流也不中断，而是混合物均匀地输送至出流设备。

尤其针形阀喷嘴已证明为尤其适合作为用于在根据本发明的设备中使用的出流设备。所述针形阀喷嘴优选应当以气动方式驱动。这样的针形阀喷嘴允许过程可靠地并且将由粘性材料和气泡构成的混合物以调节方式定量排出(ausdosierung)。

根据本发明的方法的特征在于，处于输送压力下的气体借助气体注射阀注射到处于输送压力下的粘性材料中。于是，由此由粘性材料和气泡构成的混合物在减压的情况下在嘴口部位下游在出流设备处撒布，使得粘性材料通过因减压而使混入其中的气泡膨胀而发泡。

为了提高气泡在材料中的均匀分布而有利的是：由粘性材料和气泡构成的混合物在气泡注射之后并且在出流设备之前借助混合装置均匀化。

粘性材料朝嘴口部位的输送压力优选应当高于50巴，以便实现高压处理，在所述嘴口部位处借助气体注射阀注射气泡。尤其有利的是：粘性材料朝嘴口部位的输送压力高于80巴，例如100巴。

注射到粘性材料中的气体同样应当处于高压下，其中气体压力至少必须稍微高于粘性材料的输送压力，因为否则气体注射不是可行的。高压处理被证明为尤其适合的，其中气体具有至少55巴的输送压力，尤其至少90巴的输送压力。

在粘性材料的输送压力一方和气体的输送压力另一方之间的压力差应当为至少1巴，以便实现将气泡过程可靠地注射到粘性材料中。

关于过程可靠地控制或调节注射过程方面，尤其有利的是：在注射气泡期间能够改变气泡的大小。这例如能够通过改变气体注射阀中的针形阀的行程进行。替选于此或附加于此，通过改变在粘性材料中的第一输送压力和气体中的第二输送压力之间的压力差也能够改变在注射气泡期间的气泡的大小。

此外尤其有利的是：能够改变在注射气泡期间的每时间单位的气泡的数量。这例如能够通过改变气体注射阀中的针形阀的行程频率实现。

如果根据至少一个用传感器测量的测量值在调节回路中改变借助气体注射阀进行气泡的注射，则在产生期望的泡沫的情况下达到最高的过程可靠性。

在此，用于测量粘性材料中的压力的传感器或用于测量气体中的压力的传感器和/或用于测量由粘性材料和气体构成的混合物中的压力的传感器能够用作传感器。

原则上，哪种类型的粘性材料用于根据本发明的方法是任意的并且与对要发泡的材料的要求相关。关于可处理性方面尤其有利的是：借助气体注射阀注射气泡在至少50巴的压力下，尤其至少80巴的压力下进行，其中单组分类型的硬化剂膏材料用作粘性材料。在此，硬化剂膏材料在20℃下应当具有粘性特性，所述粘性特性位于由点a、b、c和d限定的区之内。在此，优选的粘性区的点a在0.43s^-1的剪切速度下显示出5pa·s的表观粘度。点b在0.43s^-1的剪切速度下具有3000pa·s的表观粘度。点c在783s^-1的剪切速度下具有2pa·s的表观粘度并且点d在783s^-1的剪切速度下具有200pa·s的表观粘度。根据dineniso3219能够确定给出的粘度值。

附图说明

在附图中示意性示出本发明的不同的实施方式并且在下文中示例性阐述。

附图示出：

图1示出根据本发明的设备的第一实施方式的示意原理图；

图2示出根据本发明的设备的第二实施方式的示意原理图；

图3示出根据本发明的设备的第三实施方式的示意原理图。

具体实施方式

图1原则上示出用于使粘性材料发泡的根据本发明的第一设备01。粘性材料02利用输送装置04、即活塞泵从容器03中泵送穿过第一输送管路05。在此，粘性材料02在输送管路05中处于100±20巴的压力下。

在容器06中存在气体07、例如空气。借助未示出的高压压缩机将气体07置于例如110±20巴的高压下。在此，气体07的气体压力分别选择成，使得气体压力至少稍微高于输送管路05中的粘性材料02的输送压力。气体07穿过第二输送管路08达到至具有针形阀的气体注射阀09。气体注射阀的针形阀在此通过调节装置10受调节地操控。在此，调节装置10在调节回路中评估传感器11、12和13的测量值，借助所述传感器能够测量第二输送管路08中的气体07的压力或输送管路05中的粘性材料02的压力或混合物14的压力。根据这些测量值，由调节装置10操控气体注射阀09中的针形阀的驱动器26，以便对应于所预设的设定值来调节气体注射过程。

通过气体注射，在嘴口部位15处通过运行气体注射阀09将气泡25以限定的大小和数量注射到粘性材料02中，以便由此产生由气泡25和粘性材料02构成的混合物14，其中在所述嘴口部位处第二输送管路08通入第一输送管路05中。在附图中，过比例放大地示出气泡，以便有助于理解本发明。

通过运行输送泵16，将由粘性材料02和气泡25构成的混合物借助气动驱动的针形阀喷嘴18输送至出流设备17，在该处混合物14能够在减压的情况下定量排出并且能够施加到工件上。在此，定量排出的混合物14在离开针形阀喷嘴18之后发泡，因为包含在混合物14中的气泡25通过减压在正常大气压下强烈膨胀。

图2示出用于使粘性材料02发泡的第二设备19，所述设备很大程度上与设备01一致。除设备01之外，设备19包括混合装置20，所述混合装置设置在嘴口部位15的下游，以便将由粘性材料02和注射到其中的气泡25构成的混合物14均匀化并且使气泡25粉碎。在此，混合装置20具有驱动轴21，混合叶片22借助所述驱动轴被旋转驱动。在此，由混合物14平行于混合叶片22的旋转面对混合装置20迎流。

图3示出用于使粘性材料02发泡的设备23，所述设备很大程度上对应于设备19。除设备19之外，设备23包括第二输送泵24，使得输送泵16和24分别设置在彼此平行伸展的管路部段中。通过交替运行输送泵16和24，由粘性材料02与注射在其中的气泡25构成的混合物能够无中断地输送至出流设备17。