Mengmachine voor de verwerking van composietmateriaal
TOEPASSINGSGEBIED VAN DE UITVINDING
De huidige uitvinding heeft betrekking tot het verwerken van composietmateriaal. Meer in het bijzonder heeft de uitvinding betrekking tot een verbeterde mengmachine voor het mengen van composietmateriaal met de nodige ingrediënten voor poiyurethaan a(s bindmiddel en een werkwijze voor het vervaardigen van een voorwerp uit dit composiet materiaal.
ACHTERGROND VAN DE UITVINDING
Diverse werkwijzen voor het vervaardigen van composiet materialen zijn gekend. Daarbij wordt vaak een vulmateriaal gebruikt om een bepaald volume te verkrijgen, waaraan vezels worden toegevoegd om de sterkte te verhogen, en waaraan een bindmiddel wordt toegevoegd om het geheel samen te houden.
Zo beschrijft WO 2011/007322 A2 een werkwijze waarin aan een droog homogéen mengsel bestaande uit vezelmateriaal met een bepaalde deeltjesgrootte en granulaat van thermoharde kunststofdeeltjes met een bepaalde deeltjesgrootte en met een beperkte vochtinhoud een bepaalde hoeveelheid van ten minste één polyol en ten minste één jsocyanaâf worden toegevoegd. Na het mengen van deze bestanddelen tot een viskeus homogeen mengsel wordt daaruit een gevormd voorwerp gevormd door het uitharden van het mengsel in een matrijs waarbij een bepaalde temperatuur en druk worden aangehouden tijdens een bepaalde duur.
WO 2011/007322 A2 toont in zijn figuur 9 een principeschema van een mengmachine die kan gebruikt worden bij het uitvoeren vafTHë bèschreven wërkwijzë. Na het opëhën van de uitlaatklep van de mengmachine blijft er echter nog een hoeveelheid viskeus homogeen mengsel achter in de mengkamer, aan de wanden ervan, en aan de spiraal en de tanden van de rotor in de mengkamer. Om te vermijden dat dit achterblijvend mengsel uithardt en de mengmachine zou verstopt raken, stelt het document voor om de machine als het ware “droog te spoelen” voordat ze wordt stilgelegd. Daarbij wordt de machine nogmaals gevuld met droog homogeen mengsel maar zonder toevoeging van polyol en isocyanaat. Het doorgespoelde materiaal kan dan worden gerecycleerd.
De aanvragers hebben echter gemerkt dat ook de droge spoeling van de mengmachine zoals in WO 2011/007322 A2 niet kan vermijden dat er zich nog steeds vaste stof opbouwt tegen de wanden van de mengkamer en op de bewegende delen daarin. Na enige tijd kan de mengmachine niet meer goed verder werken, en moet ze worden gereinigd, EP 307562 beschrijft een machine voor het mengen van polyol en (poly)isocyanaat, die gebruik maakt van een schroefvormige rotor binnenin een mengkamer. De mengkamer en de rotor zijn konisch üitgevoêrd voor èeiï extra mechanische actie, eh beide hébben een zirkoniumoxide of silicium nitride keramische bekleding, welke glad gepolierd is. Beide elementen dragen bij tot een reductie in de opboüw van vaste aanslag van polyurethaan. * US 4899912 beschrijft ook een mengkop voor het mengen van polyol en isocyanaat, die door keramische schrapers en mechanische actie vrij wordt gehouden van vaste polyurethaan aanslag.
Deze bekledingsmaterialen zijn schaars en kostelijk, en de mengmachines zijn ook uitzonderlijk complex uitgevoerd om het probleem van vast polyurethaan aanslag onder controle te houden; Daarenboven moet men bij deze uitvoeringen vermijden dat de rotor vastloopt, omdat dan de machine niet meer uit elkaar kan worden genomen zonder eerst het grootste deel van het aanslag te verwijderen, wat dan typisch met chemische middelen moet gebeuren waardoor er een probleem ontstaat van het wegwerken van een sterk bevuilde en veelal agressieve en toxische afvalstroom. Om te vermijden dat de rotor vastloopt moet er dus overgegaan worden tot reinigen als de hoeveelheid aanslag nog erg beperkt is, wat tot kortere periodes leidt tussen twee reinigingsbeurten.
De huidige uitvinding heeft tot doel dit probleem op een veel eenvoudiger wijze op te lossen.
De huidige uitvinding heeft tot doel het vermijden of ten minste verlichten van de hierboven beschreven problemen en/of algemeen in verbeteringen te voorzien.
SAMENVATTING VAN DE UITVINDING
Volgens de uitvinding is er voorzien in een apparaat en een werkwijze voor het mengen van korrels vaste stof met de ingrediënten nodig voor een polyurethaansamenstelling.
De uitvinding voorziet daarvoor in een apparaat voor het mengen van korrels vaste stof met de ingrediënten nodig voor een polyurethaan (PU) samenstelling, bestaande uit een rotor die draaibaar is opgesteld binnen een mengkamer waarvan ten minste een deel van de binnenwand, en bij voorkeur elk deel van de binnenwand dat bij werking in contact komt met al de ingrediënten nodig voor de PU samenstelling, is bekleed met een verwijderbare bekleding vervaardigd uit een kunststof waarmee uithardend PU op een glad oppervlak ervan geen belangrijke adhesie vertoont, waarbij de mengkamer een stuwzone omvat, stroomafwaarts gevolgd door een mengzone en waarbij de mengkamer voorzien is van een uitlaatmond en een uitlaatklep voor het product gemengd in de mengkamer, waarbij de uitlaatklep tegen de uitlaatmond van de mengkamer drukbaar is, tegen de stuwdruk in die in de mengkamer kan optreden.
We hebben gevonden dat in het apparaat volgens de huidige uitvinding de ingrediënten voor een composietsamenstelling met PU als bindmiddel zeer geschikt kunnen worden gemengd, waarbij zich slechts zeer langzaam een aanslag van uitgehard PU zal vormen binnenin de mengkamer, zodat de mengkamer voor langere tijd bedrijfsvaardig blijft. Daarbij komt dat wanneer er zich toch aanslag heeft gevormd tegen de wanden van de mengkamer, deze aanslag zich heeft gevormd tegen de verwijderbare bekleding. Indien de mengkamer om die reden aan reiniging toe is, dan kan deze aanslag worden verwijderd samen met de verwijderbare bekleding, en blijft er weinig of geen aanslag over tegen de niet beklede wanden van de mengkamer, waarvan ze desgevallend gemakkelijker kan worden verwijderd, liever door mechanische actie dan door gebruik van agressieve en/of toxische chemicaliën. De mengmachine heeft ook het voordeel dat het inwendige samen met de bekleding kan worden verwijderd, waarna de bekleding kan worden opengemaakt en er vrije toegang ontstaat naar de inwendige onderdelen van de machine zodat het aanslag daarop erg gemakkelijk en zonder noodzaak aan chemicaliën kan worden verwijderd. De onderdelen kunnen daardoor grondig gereinigd worden zonder een gevaarlijke afvalstroom te laten ontstaan. Het vaste afval dat ontstaat bij het openmaken van de bekleding en bij het reinigen van de onderdelen van de machine raakt bovendien niet vervuild met vreemde componenten, en blijft daardoor geschikt om eventueel na gepaste vermaling te worden gerecycleerd als vaste stof in de mengmachine en alzo zijn weg te vinden als nuttig ingrediënt van het composiet materiaal van het geproduceerde voorwerp. Door de grote toegankelijkheid om het aanslag te kunnen verwijderen mag er ook meer aanslag worden gevormd vooraleer de mengkamer aan reiniging toe is, en kan de mengkamer dus langer in werking worden gehouden tussen twee reinigingsbeurten.
In een andere uitvoeringsvorm voorziet de uitvinding in een werkwijze voor het mengen van korrels vaste stof met de ingrediënten nodig voor een polyurethaan (PU) samenstelling waarin de vaste stof korrels en de ingrediënten nodig voor de PU samenstelling worden ingebracht in de stuwzone van het apparaat volgens de huidige uitvinding, door de rotor van het apparaat worden gestuwd doorheen de mengzone van het apparaat, waar ze met elkaar worden gemengd, waarna ze als een homogeen composiet mengsel uit de mengzone worden gestuwd.
Deze werkwijze geniet het voordeel dat de mengmachine slechts langzaam vervuilt door aanslag van uitgehard PU, waardoor de mengmachine een groter gedeelte van de tijd operationeel blijft, slechts infrequent moet worden gereinigd. Ook kan de tijd nodig voor een reiniging van de mengkamer erg kort worden gehouden, bij voorbeeld door de verwijderbare bekleding gewoonweg te vervangen, en indien nodig kan ook de rotor worden vervangen door een nieuw of een reeds gereinigd exemplaar.
KORTE BESCHRIJVING VAN DE TEKENINGEN
Figuur 1 is een schematische voorstelling van de mengmachine in een uitvoeringsvorm volgens de huidige uitvinding.
Figuur 2 toont in perspectief een rotor zoals die in een uitvoeringsvorm volgens de huidige uitvinding intern in de mengmachine kan voorkomen. Figuur 3 toont in perspectief hoe in een uitvoeringsvorm volgens de huidige uitvinding een interne bekleding van de mengkamer kan worden ingebracht. Figuur 4 toont hoe de mengkamer uit figuur 3 na inbrengen van de interne bekleding kan worden afgesloten.
GEDETAILLEERDE BESCHRIJVING
De huidige uitvinding zal hierna beschreven worden in bepaalde uitvoeringsvormen en met referentie naar bepaalde tekeningen, maar de uitvinding is daartoe niet beperkt, maar enkel door de conclusies. De tekeningen zijn enkel schematisch en niet beperkend. In de tekeningen kunnen sommige van de elementen overdreven zijn weergegeven en niet op schaal getekend voor illustratieve doeleinden, De dimensies, ook relatief, in de tekeningen komen daarom niet noodzakelijk overeen met hoe de uitvinding in praktijk wordt gebracht..
Daarenboven worden de termen, eerste, tweede, derde, en dergelijke, in de beschrijving en in de conclusies gebruikt om onderscheid te maken tussen gelijkaardige élementen en niet noodzakelijk om een sequentiële of chronologische volgorde te beschrijven. Deze termen zijn onderling uitwisselbaar onder gepaste omstandigheden en de uitvoeringsvormen van de uitvinding kunnen optreden in andere volgordes dan deze beschreven en geïllustreerd hierin.
Daarbij komt dat de termen top, bodem, over, onder, en dergelijke in de beschrijving en in de conclusies gebruikt zijn voor beschrijvende doeleinden en niet noodzakelijk om relatieve posities aan te duiden. Deze termen aldus gebruikt zijn onderling uitwisselbaar onder gepaste omstandigheden en de uitvoeringsvormen van de uitvinding kunnen optreden in andere volgordes dan deze beschreven en geïllustreerd hierin..
De term “omvatten", zoals gebruikt in de conclusies, mag niet worden beschouwd als beperkend tot de elementen die Λ zijn opgelijst in context ermee. Het sluit niet uit dat er nog andere elementen of stappen voorkomen. Het moet worden beschouwd als de aanwezigheid voorschrijvend van de genoemde kenmerken, getallen, stappen of onderdelen zoals voorgeschreven, maar sluit niet de aanwezigheid of toevoeging uit van één of meerdere andere kenmerken, getallen, stappen of onderdelen, of groepen daarvan. Aldus mag de omvang van “een voorwerp omvattende middelen A en B” niet worden beperkt tot een voorwerp dat enkel bestaat uit middelen A en B. Het wil zeggen dat A en B de enige elementen van belang voor het voorwerp in verband met de huidige uitvinding zijn.
In dit document wordt met "deeltjesdiameter" of "korrelgrootte" of "deeltjesgrootte" van een deeltje of partikel de grootste rechtlijnige afstand bedoeld tussen twee punten van dat deeltje. Met "gemiddelde" wordt het wiskundig of rekenkundig gemiddelde bedoeld over een groep van deeltjes.
In dit document wordt met "lengte van het vezelmateriaal" of "vezellengte" de grootste rechtlijnige afstand bedoeld tussen twee punten van een deeltje van een vezelachtig materiaal, ook als het deeltje niet uitgesproken langwerpig van vorm is. Met "gemiddelde" wordt het wiskundig of rekenkundig gemiddelde bedoeld over een groep van deeltjes.
In dit document worden de termen isocyanaat en polyisocyanaat door elkaar en als volledige synoniemen gebruikt.
De huidige uitvinding is uitermate geschikt voor het mengen van de ingrediënten voor het composietmateriaal dat wordt beschreven in WO 2011/007322 A2.
Zo gebruikt de huidige uitvinding in een uitvoeringsvorm een droog homogeen mengsel dat vezelmateriaal met een gemiddelde lengte van 2 - 40 mm en een granulaat van thermoharde kunststofdeeltjes met een gemiddelde deeltjesgrootte van 2-15 mm omvat, waarbij het volumeprocent van het vezelmateriaal 10 - 80% van het droog homogeen mengsel bedraagt, en waarbij het droog homogeen mengsel een vochtigheid heeft die in evenwicht is met lucht die een dauwpunt van ten hoogste 25°C heeft.
Bij voorkeur heeft het droog homogeen mengsel dat wordt gebruikt bij de huidige uitvinding een temperatuur van ten hoogste 50°C, bij voorkeur ten hoogste 45°C, met meer voorkeur ten hoogste 40°C, met nog meer voorkeur ten hoogste 35°C. Wanneer de temperatuur van het droog homogeen mengsel te hoog is, zal het polyol en het isocyanaat sneller verbinden, wat niet wenselijk is. Anderzijds is een temperatuur lager dan de omgevingstemperatuur niet wenselijk, omdat zulks actieve koeling vereist en/of de reactie teveel vertraagt.
Indien nodig worden de onderdelen van het droog homogeen mengsel gedroogd. Ofwel gebeurt dit tezamen zodat maar één droogstap en/of drooginstallatie moet worden voorzien, alsook dat het mengsel bij voorkeur nog verder kan gemengd en/of gehomogeniseerd tijdens het drogen. Ofwel gebeurt het drogen van de onderdelen afzonderlijk.
In de mengkamer volgens de huidige uitvinding worden bij voorkeur minstens één polyol en minstens één isocyanaat aan het droog homogeen mengsel toegevoegd, ter vorming van een viskeus compound mengsel, waarbij het gewichtsprocent van het minstens één polyol en het minstens één isocyanaat samen 4,0 - 25,0 % bedraagt van het droog homogeen mengsel, en wordt door het mengen van het viskeus compound mengsel een viskeus homogeen mengsel gevormd.
Het is algemeen beschreven in de vakliteratuur en voor de vakman duidelijk met welke kunststoffen, bij glad oppervlak ervan, uithardend PU geen belangrijke adhesie vertoont. Daarenboven is het zeer eenvoudig proefondervindelijk vast te stellen of een kunststof aan deze voorwaarde voldoet en aldus geschikt zou zijn om de aangehaalde gunstige effecten van de huidige uitvinding te kunnen bereiken.
In een uitvoeringsvorm van de huidige uitvinding is de bekleding vervaardigd uit een materiaal dat gekozen is uit de groep bestaande uit polyethyleen, polypropyleen, siliconen, polytetrafluorethyleen (PTFE), en combinaties daarvan. Deze kunststoffen zijn uitermate geschikt omdat uithardend PU weinig of geen affiniteit met ze vertoont, en er weinig of geen hechting mee aangaat, vooral als het kunststofoppervlak glad is.
De uitvinders verkiezen bij uitstek een bekleding die is vervaardigd uit polyprópyleen. Dit materiaal is in overvloed beschikbaar tegen aanvaardbare kostprijs, eenvoudig vormbaar, en dikwijls verkrijgbaar in vormen die met weinig aanpassing geschikt zijn voor gepast gekozen ontwerpen van mengkamers volgens de huidige uitvinding.
De uitvinders hebben gevonden dat het voordelig is om tussen de binnenwand van de mengkamer en de buitenwand van de bekleding een glijmiddel te voorzien. Dit vereenvoudigt het aanbrengen van de bekleding in de mengkamer, maar, nog belangrijker, vereenvoudigt ook het verwijderen van de bekleding met de daarop neergeslagen aanslag uit een gebruikte mengkamer. In een uitvoeringsvorm van de huidige uitvinding is daarom een glijmiddel voorzien tussen de binnenwand van de mengkamer en de bekleding, bij voorkeur een vet of smeervet of nog liever een olie of smeerolie, omdat een olie eenvoudiger aan te brengen is. Vele geschikte glijmiddelen zijn gekend aan de vakman. Bij voorkeur kiezen de uitvinders een glijmiddel waarop uithardend PU geen of weinig kleefkracht vertoont, of waarmee ze weinig of geen affiniteit vertoont. Geschikte glijmiddelen zijn smeervetten en smeeroliën gebaseerd op koolwaterstoffen, desgewenst aangedikt met metaalzouten, zoals in de handel verkrijgbaar.
In een uitvoeringsvorm van de huidige uitvinding is ten minste de binnenwand van de mengzone bekleed met de bekleding, bij voorkeur de gehele binnenwand van de mengkamer.
In een uitvoeringsvorm omvat de mengkamer ten minste één inlaat voor de ingrediënten nodig voor de PU samenstelling, die ten minste één polyol en ten minste één polyisocyanaat, en wordt bij voorkeur het polyol ingebracht in de stuwzone van de mengkamer. Het polyol op zich reageert doorgaans weinig of niet met de onderdelen van het droog homogeen mengsel, zodat er zich op de plaats van deze menging nog weinig of geen aanslag kan vormen, in het bijzonder geen uithardend PU aanslag.
In een uitvoeringsvorm van de huidige uitvinding omvat de mengkamer ten minste één inlaat voor het polyisocyanaat, dat wordt ingebracht stroomafwaarts van de plaats waar het polyol wordt ingebracht, gezien in de stuwrichting. Het polyisocyanaat kan worden ingebracht nog in de stuwzone, op de plaats van de overgang tussen de stuwzone naar de mengzone, of in de mengzone zelf. In de mengzone voorzien de uitvinders een zekere mate van terugmenging (“back mixing”), zodat het isocyanaat zich over de gehele menzone kan verspreiden zelfs indien dit pas in de mengzone wordt ingebracht. In de stuwzone voorzien de uitvinders bij voorkeur weinig of geen terugmenging, zodat het aldaar ingebrachte isocyanaat zich hoofdzakelijk in de stuwrichting zal verplaatsen naar de mengzone.
In een uitvoeringsvorm van de huidige uitvinding wordt de inlaat voor het polyisocyanaat, en bij voorkeur ook de inlaat voor het polyol, voor het stroomafwaarts laatste gedeelte, gezien in de stromingsrichting van het polyisocyanaat en het polyol, voorzien van een kunststof bekleding waarmee uithardend PU op een glad oppervlak ervan geen belangrijke adhesie vertoont, bij voorkeur dezelfde kunststof als gebruikt voor de bekleding van de mengkamer. De uitvinders hebben gevonden dat daardoor het risico op het vormen van aanslag van uitgehard PU in de inlaten voor het polyol en/of het polyisocyanaat kan worden verminderd, wat tot verstopping van de betreffende inlaat en dus tot een slechte werking van het apparaat zou kunnen leiden.
In een uitvoeringsvorm van de huidige uitvinding omvat de mengkamer een cilindrische koker met een diameter d uitgedrukt in millimeter, welke nominale diameter bij voorkeur ligt in het bereik van 200-300 mm, bij meer voorkeur van 210-290 mm, bij nog meer voorkeur van 220-280 mm, bij nog steeds meer voorkeur van 230-270 mm, bij voorkeur van 240-260 mm, bij meer voorkeur van 245-255 mm, bij nog meer voorkeur een nominale diameter van ongeveer 250 mm. De uitvinders hebben gevonden dat de vorm van een cilindrische koker uitermate geschikt is om te bekleden met een kunststofbekleding volgens de huidige uitvinding.
In een uitvoeringsvorm van de mengkamer met een metalen koker, bedraagt de binnendiameter van de koker (d + 0.1) mm en is die bij nog meer voorkeur afgewerkt tot een speling van ten hoogste ±0.1 mm, bij voorkeur ten hoogste ±0.05 mm, waarbij de bekleding ten minste gedeeltelijk bestaat uit een cilinder die een buitendiameter heeft die kleiner is dan de binnendiameter van de metalen cilinder, bij voorkeur een buitendiameter heeft van (d ± 0.05) mm, en bij meer voorkeur bestaat de bekleding uit een kunststofbuis vervaardigd door extrusie met een nominale diameter van d, uitgedrukt in mm. De uitvinders hebben gevonden dat kunststofbuizen met gepaste afmetingen uitgebreid beschikbaar zijn tegen aanvaardbare kostprijs. De uitvinders hebben bovendien gevonden dat het nauwkeurig aanpassen van de binnendiameter van de metalen koker van de mengkamer aan de buitendiameter van de kunststofbekleding het voordeel biedt dat er weinig of geen uithardend PU kan lekken tussen de bekleding en binnenwand van de mengkamer, waar deze het later uitbrengen van de bekleding zou bemoeilijken.
In een uitvoeringsvorm van de mengkamer volgens de huidige uitvinding omvat de bekleding van de mengkamer een kunststof buis met buitendiameter d, bij voorkeur een stuk propyleen rioolbuis van de gepaste lengte om ten minste de mengzone te bekleden. Polypropyleen rioolbuizen zijn uitgebreid beschikbaar tegen aanvaardbare kostprijs zodat ze niet hoeven te worden gerecycleerd om economische redenen. Daarenboven zijn ze uiterst gemakkelijk aan te passen om als bekleding te gebruiken voor de mengkamer volgens de huidige uitvinding. Zo zijn ze gemakkelijk op de juiste lengte te brengen en/of te voorzien van de nodige openingen, zoals voor de uitlaat van het product dat wordt gemengd in de mengkamer, en/of voor de inlaat van de korrels vaste stof die in het composiet moeten worden opgenomen.
In een andere uitvoeringsvorm, is de bekleding van de mengkamer op losmakelijke wijze verankerd aan de wand van de mengkamer, bij voorkeur met ten minste één bout, bij meer voorkeur een bout met verzonken kop die verzinkt in een conische uitsparing in de bekleding, en waarbij de bout door de bekleding en door een opening in de wand van de mengkamer met een moer kan worden vastgezet. Deze verankering zorgt er voor dat de bekleding op zijn plaats blijft tijdens de mengoperatie, zodat het functioneren van de mengkamer niet in het gedrang komt. De uitvinders verkiezen daarvoor een methode van verankering te gebruiken die niet in de weg kan komen van de bewegende interne delen, maar toch gemakkelijk verwijderbaar is om de bekleding uit de mengkamer te kunnen brengen.
De mengkamer volgens de huidige uitvinding kan bij voorkeur worden geopend om de bekleding en de resterende inhoud, inclusief het meeste aanslag, te kunnen verwijderen. Met die doelstelling is in een uitvoeringsvorm van de huidige uitvinding de mengkamer ten minste aan het einde van de mengzone, hier het voeteneinde genoemd, en bij voorkeur ook aan het andere einde, hier het hoofdeinde genoemd, afgesloten met een blindflens, bij voorkeur een metalen blindflens, welke aan de binnenzijde voorzien is van een bekleding vervaardigd uit een materiaal waarmee uithardend polyurethaan geen goede hechting vormt, bij voorkeur uit hetzelfde materiaal als waaruit de bekleding van de andere binnenwanden van de mengkamer is bekleed, bij voorkeur met een bekleding die eenvoudig te vervangen is. Op deze manier wordt ook het aanslag dat zich vormt op de binnenkant van ten minste het daarvoor kwetsbare deksel, gemakkelijk verwijderbaar en kan de mengkamer gemakkelijk terug in een reine staat worden hersteld.
In een andere uitvoeringsvorm is de uitlaatklep voorzien van een bekleding vervaardigd uit een materiaal waarmee uithardend polyurethaan geen goede hechting vormt, bij voorkeur uit hetzelfde materiaal als waaruit de bekleding van de andere binnenwanden van de mengkamer is bekleed, bij voorkeur met een bekleding die eenvoudig te vervangen is. Ook dit vinden de uitvinders gemakkelijk om ook dit deel van de mengkamer terug in reine toestand te kunnen herstellen.
Deze uitlaatklep wordt in een uitvoeringsvorm tegen de uitlaatmond van de mengkamer gedrukt, tegen de stuwdruk in die in de mengkamer kan optreden, zodat de inhoud in de mengkamer kan worden gehouden voor de tijd nodig om de vereiste menging te verkrijgen. De uitlaatkelp wordt gedrukt met een bepaalde en bij voorkeur zelfs regelbare kracht. Deze kracht kan worden geleverd door een veer, bij voorbeeld een metalen veer, zoals een bladveer of een spiraalveer. De uitvinders hebben echter ondervonden dat een veer, in het bijzonder een spiraalveer, gemakkelijk kan vervuilen waardoor zijn werking wordt beïnvloedt. De uitvinders verkiezen onder andere daarom om voor die kracht de zwaartekracht te gebruiken, door bij voorbeeld aan de uitlaatklep op gepaste wijze een stang te bevestigen met daarop een tegengewicht, dat door zijn gewicht de uitlaatklep draaiend rond zijn scharnier tegen de uitlaatmond zal drukken. De uitvinders verkiezen daarenboven dit tegengewicht verplaatsbaar op die stang te bevestigen, zodat door het hefboomeffect de kracht kan worden geregeld waarmee de uitlaatklep tegen de uitlaatmond van de mengkamer wordt gedrukt, wat een bijkomende manier biedt om de verblijftijd in de mengkamer en dus de mengtijd te kunnen sturen.
In een uitvoeringsvorm van de huidige uitvinding is het gedeelte van de rotor in de stuwzone ten minste gedeeltelijk en bij voorkeur over de volledige stuwzone voorzien van een schroef of spiraal, geschikt om stuwing te geven aan de inhoud van de stuwzone in de richting van de mengzone. Op deze manier kunnen de korrels vaste stof in de mengzone worden gestuwd, en kan bij aanvoer van nieuw materiaal de inhoud van de mengzone verder worden gestuwd, tot tegen de uitlaatklep, indien aanwezig, welke ze bij aangepast ontwerp door deze stuwkracht kan openduwen.
In een uitvoeringsvorm van de huidige uitvinding is tenminste een deel van de onderdelen en bij voorkeur alle onderdelen van de rotor die in contact komen met uithardend PU vervaardigd uit een harde metaalsoort, bij voorkeur een harde staalsoort, en bij meer voorkeur TOOLOX 44 staal. De uitvinders hebben gevonden dat zulke constructiematerialen het voordeel bieden dat ze bij het doorstromen van het composietmengsel tijdens het mengproces in de koker, zeker als daarbij glasvezel wordt gebruikt, alsook bij de mechanische reiniging van de rotor, weinig of niet onderhevig zijn aan slijtage en verwering, zoals door het gebruikte gereedschap. Dit is belangrijk omdat de slijtage voornamelijk zou optreden aan het uiteinde van de schoepen, waardoor de speling tussen de uiteinden van de schoepen en de binnenwand van de bekleding zou vergroten. Een grotere speling laat toe dat een deel van het mengsel sneller zijn weg zou vinden naar de uitlaat van de mengkamer, en dus mogelijks onvoldoende zou zijn gemengd.
In een uitvoeringsvorm van de huidige uitvinding is het gedeelte van de rotor in de mengzone ten minste gedeeltelijk voorzien van mengschoepen, welke bij voorkeur onder een hoek van 60° worden opgesteld ten opzichte van de as van de rotor. Bij voorkeur varieert de breedte van de schoepen, zoals van 50 mm tot 80 mm. Bij voorkeur hebben de schoepen een hoogte zodanig dat de speling tussen de uiteinden van de schoepen en de binnenwand van de binnenbekleding niet groter is dan ongeveer 3 mm. De smallere schoepen, zoals van 50 mm, worden bij voorkeur opgesteld in de mengzone onmiddellijk stroomafwaarts achter de stuwzone. De uitvinders hebben gevonden dat hierdoor een afremming ontstaat van de stuwdruk, die het vermengen van de componenten in de mengzone verbetert. Bij voorkeur volgen stroomafwaarts daarna de bredere schoepen, zoals van 80 mm. Deze schoepen kunnen dan weer een hogere stuwdruk opbouwen waardoor het materiaal naar de uitgang wordt gestuwd en de uitlaatklep wordt opengeduwd, tegen de kracht in die bij voorkeur de uitlaatklep tegen de uitlaatmond drukt.
In een uitvoeringsvorm van de huidige uitvinding is de rotor draaibaar opgesteld door middel van ophanging in twee rollagers, bij voorkeur aan beide uiteinden van de rotor, bij voorkeur met rollagers voorzien in de blindflenzen, indien deze aanwezig zijn, en waarbij bij voorkeur ten minste de rollager die in contact komt met al de ingrediënten nodig voor een PU samenstelling een gesloten rollager is, en bij voorkeur al de rollagers gesloten rollagers zijn. Dit ontwerp laat een eenvoudige wijze toe om de mengkamer te openen zonder dat de rotor moet bewegen ten opzichte van de bekleding van de mantel van de mengkamer, waarmee de rotor door het aanslag kan zijn verbonden. De gesloten rollagers zorgen ervoor dat hun werking niet kan worden gehinderd door enig inlekkend uithardend PU, en er aanslag kan in vormen.
In een uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de huidige uitvinding is de verblijftijd in het apparaat van de ingrediënten nodig voor de PU samenstelling lager dan de tijd die de PU samenstelling nodig heeft om volledig uit te harden, bij voorkeur ligt deze binnen het bereik van 5 seconden tot 5 minuten, bij meer voorkeur ten minste 10 seconden, bij nog meer voorkeur ten minste 20 seconden, eventueel ten hoogste 4 minuten, bij voorkeur ten hoogste 3 minuten, bij meer voorkeur ten hoogste 2 minuten, bij nog meer voorkeur ten hoogste 1 minuut, bij nog steeds meer voorkeur ten hoogste 45 seconden en bij de meeste voorkeur ten hoogste 30 seconden. De snelheid van uitharden van het polyurethaan in de mengkamer kan worden bijgesteld met gepaste reactieversnellers, ook wel eens katalysatoren genoemd, en/of reactievertragers, ook wel eens Inhibitoren genoemd. De uitvinders hebben gevonden dat de verblijftijd in het bereik van 20-30 seconden weinig of geen van zulke toevoegstoffen nodig heeft om een gepaste vermenging te krijgen, en toch voldoende laag is om geen overmatige opwarming te verkrijgen van het mengende composietmengsel, wat de verwerking van het mengsel nadien gemakkelijker maakt, en ook . voldoende laag om een hoge productiesnelheid aan te kunnen houden.
In een uitvoeringsvorm van de huidige uitvinding omvatten de gebruikte korrels vaste stof thermoharde kunststofdeeltjes.
In een andere uitvoeringsvorm van de huidige uitvinding wordt het apparaat droog gespoeld vooraleer de werking van het apparaat wordt stilgelegd. In bepaalde vorm van deze uitvoeringsvorm omvat de gebruikte vaste stof deeltjes die afkomstig zijn van het materiaal dat afkomstig is van de droge spoeling van het apparaat.
In een uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de huidige uitvinding wordt het apparaat na ten minste één mengoperatie, en bij voorkeur na een reeks mengoperaties waardoor er PU aanslag is gevormd op de interne onderdelen van de mengkamer, stilgelegd, geopend, wordt de verankering van de bekleding losgemaakt, waarna de bekleding met zijn inhoud en de rotor wordt verwijderd, bij voorkeur door ze uit de mengkamer te schuiven, bij voorkeur met behulp van een pneumatische of hydraulische pers.
In een bijzondere vorm van deze uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de huidige uitvinding wordt de verwijderde bekleding langs buiten opengemaakt, bij voorkeur door mechanisch de bekleding in ten minste twee delen te verdelen, zoals door met een slijpmachine de kunststof bekleding in stukken te slijpen, waardoor de rotor met het aanslag vrij komt.
Bij voorkeur wordt na het openmaken van de bekleding de rotor gereinigd door het PU-houdende aanslag van de rotor te verwijderen, en bij voorkeur ook van ten minste één van de andere onderdelen waarop zich PU-houdende aanslag vormt. Hierbij kan dank zij de goede toegankelijkheid bij voorkeur louter mechanisch gereedschap worden ingezet, zonder gebruik van enige chemicaliën, zodat het aanslag niet gecontamineerd wordt door vreemde bestanddelen, en het verwijderde aanslag kan worden gerecycleerd als onderdeel van de vaste stof die in de huidige uitvinding als grondstof wordt ingezet. Op deze wijze wordt een afvalstroom vermeden, welke bij inzet van chemicaliën tot extra problemen kan leiden om er een geschikte uitlaat voor te kunnen vinden.
De uitvinders hebben gevonden dat ook de verwijderde opgedeelde bekleding in aanmerking komt voor recyclage, bij voorkeur in beperkte mate, en bij voorkeur onder verdunning met materiaal van een andere soort, omdat de compatibiliteit van het materiaal van de bekleding met uithardend PU immers beperkt is. De uitvinders hebben gevonden dat de hoeveelheid gebruikt bekledingsmateriaal zo beperkt is dat het zonder veel moeilijkheden kan worden gemengd onder de vaste stof die bij de uitvinding wordt ingezet. Óm recyclage toe te laten is het aangewezen om desgewenst een verkleiningstap te voorzien. Daarom voorziet de huidige uitvinding in een uitvoeringsvorm dat de verwijderde opgedeelde bekleding en/of het verwijderde PU-houdende aanslag, optioneel samen met ander gepast vast materiaal, wordt vermalen tot de gepaste deeltjesgrootte, indien nodig wordt gedroogd tot de gepaste vochtigheidsgraad, en wordt gerecycleerd ten minste als een deel van de korrels vaste stof.
In een uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de huidige uitvinding wordt de gereinigde rotor teruggeplaatst in de mengkamer die vooraf opnieuw met de kunststof bekleding is voorzien, waarna de mengkamer bij voorkeur opnieuw in gebruik wordt genomen.
De werkwijze volgens de huidige uitvinding maakt bij voorkeur deel uit van een meer omvangrijke werkwijze. In een uitvoeringsvorm omvat de werkwijze volgens de huidige uitvinding verder het vormen van een gevormd voorwerp door het uitharden van het viskeus homogeen mengsel in een matrijs, bij voorkeur bij een temperatuur van 15-60°C en/of onder een uithardingsdruk van minstens 50 bar overdruk, waarbij bij voorkeur de druk minstens gedurende 1 minuut wordt aangehouden, waarbij bij voorkeur een hoeveelheid van het viskeus mengsel die wordt ingebracht in de matrijs 1,8 - 2,2 keer het volume is van de ruimte in de gesloten matrijs.
De uitvinders hebben gevonden dat met deze werkwijze uitermate nuttige voorwerpen kunnen worden vervaardigd. In een verdere uitvoeringsvorm wordt aldus het gevormd voorwerp gekozen uit de lijst van een putdeksel, welk putdeksel bij voorkeur voldoet aan de eisen van belastingsklasse A en/of belastingsklasse B en/of belastingsklasse C volgens de norm NBN EN 124, een rooster, een veestal-rooster, een klinker, een vloertegel, een dakpan, een bloembak, een vuilnisbak, een element voor straatmeubilair, een fundamentzool voor een brandkraan en een omlijsting voor een brandkraan.
De uitvinding wordt nu verder geïllustreerd door de volgende tekeningen.
Figuur 1 toont hoe de mengmachine volgens de huidige uitvinding er schematisch zou kunnen uitzien in een bepaalde uitvoeringsvorm. De mengmachine 1 omvat een mengkamer 22. Een rotor binnen in de mengmachine wordt aangedreven door een motor 20 via transmissie 21. De mengkamer 22 heeft in deze uitvoeringsvorm drie inlaten. Via inlaat 10 wordt het droog homogeen mengsel 2 van de vaste bestanddelen ingebracht. Via inlaat 11 wordt dan ten minste één polyol ingevoerd. Via inlaat 12 wordt ten minste één polyisocyanaat 4 ingevoerd.
Tijdens de werking van de mengmachine 1 zal eerst een hoeveelheid van het droog homogeen mengsel 2 in de mengkamer 22 worden gebracht. Dit droog homogeen mengsel 2 bevindt zich bij voorkeur op een temperatuur van hoogstens 40°C, bij ten hoogste 35°C, liefst op omgevingstemperatuur (dus nagenoeg 18°C in de winter, tot 30°C in de zomer). Temperaturen van meer dan 30°C kunnen bij voorbeeld bereikt worden wanneer er een locale droging plaatsvindt van het homogeen mengsel 2. Na het inbrengen van een hoeveelheid van het droog homogeen mengsel 2 in de mengkamer 22 (bv nagenoeg 8 kg, afhankelijk van de afmetingen van de mengmachine) zal een hoeveelheid polyol 3 (bv nagenoeg 280 gr) en een hoeveelheid isocyanaat 4 (bv nagenoeg 280 gr), samen is dat 7 gewichtsprocent van het droog homogeen mengsel 2, worden toegevoegd, en zo uniform mogelijk worden verdeeld gedurende een vooraf bepaalde tijd (bv ongeveer 20-30 seconden) na het aanbrengen van het polyol 3 en het isocyanaat 4, ter vorming van een viskeus homogeen mengsel. De mengmachine 1 is bij voorkeur zo gebouwd dat er na deze vooraf bepaalde tijd voldoende druk is opgebouwd in de mengkamer 22 opdat de mechanische uitlaatklep 23, waarop een mechanische tegendruk wordt uitgeoefend, zal openen, zodat het viskeus homogeen mengsel 5 de mengkamer 22 kan verlaten, en kan worden ingebracht in een matrijs. De tegendruk op de uitlaatklep wordt bij voorbeeld uitgeoefend door middel van een veer, maar bij voorkeur door een verplaatsbaar tegengewicht op een hefboomstang, niet getekend. Het is gebleken dat er ongeveer 5 kg viskeus homogeen mengsel in de mengkamer 22 achterblijft na het openen van de uitlaatklep 23, met name aan de wanden van de mengkamer 22, aan de spiraal en aan de tanden, wat zal uitharden aan de machine 1 als die zou worden stilgelegd. Om te voorkomen dat de mengmachine 1 op de duur verstopt zal geraken, wordt de machine als het ware "droog gespoeld" vóórdat ze wordt stilgelegd. Dit kan bv gebeuren door de machine 1 nogmaals te vullen met het droog homogeen mengsel 2, maar zonder toevoeging van polyol 3 en polyisocyanaat 4. Aangezien polyurethaan een thermohard kunststofmateriaal is, kan deze materie opnieuw gerecycleerd worden. Spoelen met een ander droog mengsel (bv gedroogd granulaat van thermoharde kunststofdeeltjes zonder vezels) is eveneens mogelijk.
Figuur 2 toont een rotor 30 die in een uitvoeringsvorm in de mengkamer 22 van figuur 1 kan worden gemonteerd en aangedreven door motor 20 via overbrenging 21. De rotor 30 heeft een spiraal 31 die het droog homogeen mengsel van de inlaat naar de eigenlijke mengkamer stuwt. Het deel van de rotor dat zich in de eigenlijke mengkamer bevindt is voorzien van meng schoepen 32. De rotor wordt opgehangen aan as 33.
Figuur 3 toont hoe de mengkamer 22 in een uitvoeringsvorm een metalen lichaam 40 omvat, waarin een kunststof buis 41 worden geschoven. In die buis is opening 42 voorzien om boven de uitlaatklep van de mengmachine te komen, alsook een opening (niet getoond) die onder de inlaat voor het droog homogeen mengsel te komen. De bekleding 41, wanneer die op zijn plaats is gebracht binnen het lichaam 40, wordt bij voorkeur verankerd door bij voorbeeld een bout aan te brengen doorheen bekleding en lichaam, op een geschikte plaats zoals op plaats 43 aangeduid op figuur 3. Wanneer de bekleding is verankerd, wordt bij voorkeur dan pas een opening geboord in de bekleding voor het doorlaten van de vloeibare ingrediënten via inlaten 11 en 12 (aangeduid op figuren 1 en 4).
Figuur 4 toont hoe de mengkamer volgens de huidige uitvinding, na aanbrengen van de interne bekleding, kan worden afgesloten. Het lichaam 40 kan aan beide uiteinden worden afgesloten met telkens één deksel 45 en 50. Deze deksels zijn voorzien van rollagers 46 en 51 om de rotor binnen in de mengkamer te dragen. Deze rollagers zijn van het gesloten type, om geen storende materie van binnen de mengkamer toe te laten om binnen te dringen en de rollager onklaar te maken. De deksels zijn bij voorkeur voorzien van ogen 47, 48 en 52, 53, waardoor twee draadstangen kunnen worden aangebracht (niet getoond) en door aantrekken van de moeren op deze draadstangen de deksels op het lichaam van de mengkamer kunnen worden getrokken. Figuur 4 toont ook nog de inlaten 10, 11 en 12, en uitlaatklep 23, alle al vroeger besproken als deel van figuur 1. Uitlaatklep 23 is bij voorkeur ook bekleed met een bekleding met dezelfde kenmerken als de bekleding van de mengkamer.