DE10019893A1

DE10019893A1 - Mischer

Info

Publication number: DE10019893A1
Application number: DE10019893A
Authority: DE
Inventors: Ingo Wagner; Gerd Brandhorst
Original assignee: 3M Espe AG
Current assignee: 3M Deutschland GmbH
Priority date: 2000-04-20
Filing date: 2000-04-20
Publication date: 2001-10-31
Anticipated expiration: 2020-04-21
Also published as: DE50102677D1; DE10019893C2; JP2003531000A; EP1274501B2; EP1274501A1; ATE269754T1; US20030137898A1; EP1274501B1; WO2001080986A1; AU2001250422A1

Abstract

Vorrichtung, die beim Anmischen von pastösen Massen Verwendung findet, wobei der Elastizitätsmodul der Vorrichtung größer als 200 N/mm·2· und/oder die Reißdehnung des Materials der Vorrichtung im Bereich von 2 bis 1000% liegt, und wobei die Vorrichtung mindestens zwei nicht-kreisförmige Öffnungen aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung in Form eines Mischers, insbesondere eines dynamischen Mischers, und/oder in Form einer Kartuschenfront, die beim Anmischen von hochviskosen Pasten Verwendung findet. Die Erfindung betrifft somit auch eine Ausbringvorrichtung, umfassend einen Mischer in Kombination mit einer Kartuschenfront.

In EP-A-0232733 wird eine Zweikomponenten-Austragseinrichtung beschrieben. Solche Austragseinrichtungen werden auch als statische oder Strömungsmischer bezeichnet.

Diese Mischer eignen sich im wesentlichen nur zum Anmischen von verhältnismäßig kleinen Mengen leicht mischbarer Massen mit nicht allzu hoher Viskosität. Der Mischer wird auf eine Doppelkartusche aufgesetzt, in der sich zwei Kolben befinden. Die Kraftübertragung auf die Kolben erfolgt händisch. Die Qualität des Mischergebnisses ist letztlich abhängig von der Länge der Mischkanüle und der Anzahl der darin enthaltenen Wendel. Da das Volumen der Mischkanüle im Verhältnis zum Volumen der Kartusche nicht zu vernachlässigen ist, kommt es beim Wechseln der Mischkanüle zu unerwünschtem Materialverlust an anzumischender bzw. angemischter Masse.

Ein Teil dieser Probleme lässt sich durch Verwendung eines dynamischen Mischers umgehen, wie er in WO-98/43727 beschrieben ist.

Ein im wesentlichen idealer Mischer erlaubt zum einen einen hohen Materialdurchsatz bei gleichbleibender Mischqualität, zum anderen weist er eine geringe Baugröße auf, um Materialverlust beim Anmischen zu vermeiden und die Fertigungskosten gering zu halten.

Ein typischer dynamischer Mischer weist zwei runde Einlassöffnungen für die anzumischenden Massen auf, sowie eine Öffnung zur Aufnahme einer Antriebswelle, die die Mischflügel antreibt. Die anzumischenden Massen werden üblicherweise über elektrisch angetriebene Kolben aus entsprechenden Kartuschen ausgebracht.

Gewünscht ist ein hoher Durchsatz bei gleichbleibender Mischqualität.

Die Menge an anmischbarer Masse pro Zeiteinheit wird allerdings beschränkt zum einen durch die Größe der Einlassöffnungen, zum anderen durch die auf die Kolben übertragbare Kraft.

Die Vergrößerung des Durchmessers der runden Einlassöffnungen führt notgedrungen zu einer Vergrößerung des Mischers insgesamt und damit auch zur unerwünschten Vergrößerung des Totvolumens.

Eine Änderung der Geometrie der Einlassöffnungen führt zu Problemen hinsichtlich der Dichtung an dieser Steile und wird zudem durch die notwendige Öffnung für die Antriebswelle beschränkt.

Alternativ könnte die Kraft auf die Stempel erhöht werden. Diese Maßnahme wird allerdings durch die Materialeigenschaften der Vorrichtung in Verbindung mit der Größe der Einlassöffnungen begrenzt.

Folglich ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Anmischen bereitzustellen, die einen höheren Materialdurchsatz bei im wesentlichem gleicher Mischqualität und vorzugsweise gleichem Stempeldruck ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gelöst, wie sie in den Ansprüchen beschrieben ist.

Durch eine Gestaltung der Eintrittsöffnungen abweichend von der Kreisform ist es möglich, bei gleicher Baugröße des Mischers oder der Kartuschenfront größere Eintrittsöffnungen für die anzumischenden Massen bereitzustellen.

Bei Einhaltung der genannten Parameter, die kennzeichnend für das Material des Mischers oder der Kartuschenfront sind, erübrigt sich gegebenenfalls auch die Anbringung zusätzlicher Dichtungen, wie Dichtlippen und/oder Dichtungsringe.

In diesem Fall ist die Vorrichtung in der Form eines Mischer bzw. einer Kartuschenfront einerseits ausreichend elastisch und flexibel, um als ihre eigene Dichtung zu wirken, zum anderen ausreichend stabil, um die beim Ausbringen der anzumischenden Masse bzw. beim Anmischen auftretenden Kräfte verarbeiten zu können.

Als vorteilhaft hat sich ein Material erwiesen, das einen E-Modul gemessen nach DIN 53455 von größer 200 N/mm², vorzugsweise im Bereich von 200 bis 3600 N/mm², besonders bevorzugt im Bereich von 500 bis 1500 N/mm² ganz besonders bevorzugt von 800 bis 1400 N/mm² aufweist.

Als günstig hat sich auch ein Material erwiesen, das eine Reißdehnung [%] gemessen ebenfalls nach DIN 53455 im Bereich von 2 bis 1000, vorzugsweise im Bereich von 100 bis 800 aufweist.

Vorzugsweise ist das Material derart beschaffen, das es einen E-Modul und eine Reißdehnung, wie oberhalb beschrieben, in Kombination aufweist.

Materialien, die mindestens eine der oben genannten Eigenschaften nicht aufweisen, haben sich als ungeeignet erwiesen für Mischer, insbesondere dynamische Mischer, und/oder Kartuschenfronten mit Öffnungen, die von der Kreisform abweichen.

Unter dem Begriff Öffnung im Sinne der vorliegenden Erfindung sind sowohl Einlassöffnungen als auch Auslassöffnungen zu verstehen. Dies ist abhängig davon, in welcher Richtung die anzumischenden Substanzen fließen bzw. gepresst werden und abhängig davon, ob Öffnungen im Mischer oder der Kartuschenfront betrachtet werden.

Üblicherweise weist eine Kartuschenfront mindestens eine Einlassöffnung auf, die mit der mindestens einen Auslassöffnung korrespondiert.

Ein Mischer weist hingegen üblicherweise zwei Einlassöffnungen und nur eine Auslassöffnung auf.

Vorteilhaft sind ovale Öffnungen und/oder Öffnungen in Nieren- oder Sichelform, insbesondere Öffnungen mit abgerundeten Kanten und Ecken.

Eine derartige Gestaltung ermöglicht eine optimierte Anordnung der Einlassöffnungen um die sich üblicherweise im Zentrum eines dynamischen Mischers befindliche Öffnung für die Antriebswelle. Ferner erlaubt diese Gestaltung die Ausnützung nahezu der gesamten für die Eintrittsöffnungen zur Verfügung stehenden Oberfläche eines dynamischen Mischers.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist vorzugsweise mindestens zwei, gegebenenfalls aber auch drei oder vier Öffnungen auf.

Diese Öffnungen sind üblicherweise symmetrisch um die Öffnung für die Antriebswelle angeordnet.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung in der Form eines dynamischen Mischers umfasst üblicherweise mindestens drei Bauteile, insbesondere eine Basisplatte (1), in die die nicht-kreisförmigen Einlassöffnungen (2, 3) und die Öffnung (4) für die Antriebswelle (nicht gezeigt) eingelassen sind und einen in der Basisplatte (1) drehbar gelagerten Rotor (5), an den die Mischflügel (6) angebracht sind und eine Formnut (7) zur Aufnahme der Antriebswelle, sowie das Gehäuse (8) in dem der Rotor (5) läuft.

Gegebenenfalls weist die Vorrichtung zusätzlich mindestens eine Dichtung im Bereich der Einlassöffnungen (2, 3) auf.

Die Form der Nut (7) für die Antriebswelle ist beliebig, unter der Vorraussetzung, dass eine zum Anmischen ausreichende Kraftübertragung von der Antriebswelle auf die Mischflügel (6) erfolgen kann.

Öffnungen in kantiger Form haben sich zur Übertragung des Drehmoments von der Antriebswelle auf den Rotor als günstig erwiesen. Vorzugsweise ist die Formnut (7) für die Antriebswelle dreieckig, viereckig, quadratisch, fünfeckig, sechseckig, siebeneckig oder achteckig aber auch sternförmig oder als Hohlritzel ausgebildet.

Um eine homogene Durchmischung der anzumischenden Substanzen sicherzustellen, ohne die Vorrichtung oberflächlich im Außenbereich zu kontaminieren, ist es erforderlich, dass Mischer und die mit dem Mischer zusammensteckbare Kartuschenfront (9, 9') aufeinander abgestimmt sind.

Üblicherweise wird diese Abstimmung durch Anpassung der Geometrien der Öffnungen (10, 11) der Kartuschenfront (9, 9') auf die Einlassöffnungen (2, 3) des Mischers erreicht.

Alternativ oder kumulativ kann die Abstimmung auch durch Anpassung der Materialien erfolgen.

Es wurde gefunden, dass sich gute Dichtwirkungen insbesondere dann erzielen fassen, wenn das Material des Mischers einen E-Modul im Bereich von 800 bis 1400 N/mm² und/oder eine Reißdehnung im Bereich von 200 bis 800% und das Material der Kartuschenfront einen E-Modul im Bereich von 2000 bis 3000 N/mm² und/oder eine Reißdehnung im Bereich von 50 bis 200% aufweisen.

Eine vergleichbar gute Dichtwirkung lässt sich erreichen, wenn das Material des Mischers einen E-Modul im Bereich von 2000 bis 3000 N/mm² und/oder eine Reißdehnung im Bereich von 50 bis 200% und das Material der Kartuschenfront einen E-Modul im Bereich von 800 bis 1400 N/mm² und/oder eine Reißdehnung im Bereich von 200 bis 800% aufweisen.

Geeignete Materialien für die Vorrichtung, insbesondere in der Form eines Mischer und/oder einer Kartuschenfront mit zwei nicht-kreisförmigen Einlass- bzw. Auslassöffnungen umfassen PE, OPP, PP, PTFE, PC, PA und/oder POM. Vorzugsweise werden die Materialien in faserverstärkter und/oder gefüllter Form verwendet.

Geeignete Fasern und Füllstoffe umfassen Glasfasern/-partikel und Kohlenstofffasern/-partikel.

Geeignete Mischer und/oder Kartuschenfronten lassen sich beispielsweise im Spritzgussverfahren, gegebenenfalls in einem 2-K-Spritzgussverfahren herstellen.

Die erfindungsgemäßen Mischer und Kartuschenfronten lassen sich auf allen Gebieten der Technik, insbesondere zum Anmischen von hochviskosen, pastösen und/oder dickflüssigen Massen einsetzen.

Hierunter sind allgemein Stoffe zu verstehen, die im Lagerzustand getrennt in mindestens zwei Komponenten aufbewahrt werden und vor der Verwendung angemischt werden müssen.

Beispielhaft seien genannt: Kleber, Fugendichtmassen, Lacke.

Vorzugsweise lassen sich die erfindungsgemäßen Mischer und Kartuschen fronten im Dentalbereich einsetzen. Besonders eignen sich die erfindungs gemäßen Vorrichtungen zum Anmischen hochviskoser Abformmaterialien, die beispielsweise aus Schlauchbeuteln, die in geeignete Kartuschen eingeschoben sind, mit elektrisch angetriebenen Kolben ausgepresst werden. Denkbar und möglich ist auch die Ausbringung der Materialien aus geeigneten Kartuschen, die direkt mit dem Material befüllt sind ohne dass ein Schlauchbeutel verwendet wird.

Der Begriff hochviskose Massen umfasst alle Massen mit einer Viskosität bestimmt durch Konsistenzprüfung nach DIN 4823 Klasse 0 bis 3, die mit einem Durchmesser von kleiner 80 mm gemessen werden.

Als Materialien seien beispielhaft genannt Silikone, Polyether, Epoxide und Polyurethane.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden nachstehend anhand der Zeichnungen erläutert.

Fig. 1 zeigt die Vorrichtung in der Form eines dynamischen Mischers im Längsschnitt.

Fig. 2 zeigt die Vorrichtung in Form eines dynamischen Mischers in der Aufsicht.

Fig. 3 zeigt die Vorrichtung, umfassend einen Mischer und eine Kartuschenfront.

Fig. 4 zeigt die Ausführung in Form einer Kartuschenfront in der Aufsicht.

Fig. 5 und 6 zeigen weitere Ausführungsformen eines dynamischen Mischers in der Aufsicht.

Fig. 1 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung in der Form eines dynamischen Mischers mit den drei Bauteilen, Basisplatte (1), in die die nichtkreisförmigen Einlassöffnungen (2, 3) und die Öffnung (4) für die Antriebswelle eingelassen sind, einen in der Basisplatte (1) drehbar gelagerten Rotor (5), an den die Mischflügel (6) angebracht sind, wobei die Öffnung eine Formnut (7) zur Aufnahme der Antriebswelle aufweist, sowie das Gehäuse (8) in dem der Rotor (5) läuft.

Fig. 2 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung in der Form eines dynamischen Mischers mit zwei nierenförmigen Einlassöffnungen unterschiedlicher Größe (2, 3) und einer runden Öffnung (4) mit sechseckiger Formnut (7) für die Antriebswelle. Angedeutet ist auch der hier in Öffnung (2) zu sehende Mischflügel (6).

Fig. 3 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung, umfassend den Mischer gemäß Fig. 1 in Verbindung mit zwei Kartuschenfronten (9, 9'). Die beiden unterschiedlich großen Einlassöffnungen (2, 3) des dynamischen Mischers korrespondieren mit den beiden Auslassöffnungen der Kartuschenfront (10, 11).

Fig. 4 zeigt eine Kartuschenfront in Aufsicht mit einer nierenförmigen Öffnung (10), die beispielsweise mit der Öffnung (2) in Fig. 2 korrespondiert.

In den Fig. 5 und 6 sind weitere Gestaltungsmöglichkeiten für die nicht- kreisförmigen Öffnungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Form eines dynamischen Mischers zu sehen.

Der Mischer in Fig. 5 weist zwei Öffnungen in ovaler Form auf, der Mischer in Fig. 6 zwei Öffnungen in Halbkreisform mit abgerundeten Ecken.

Bezugszeichenliste

1

Basisplatte

2

,

3

Einlassöffnungen

4

Öffnung für Antriebswelle

5

Rotor

6

Mischflügel

7

Formnut

8

Gehäuse

9

,

9

' Kartuschenfront

10

,

11

Öffnungen der Kartuschenfront

Claims

1. Vorrichtung, die beim Anmischen von pastösen Massen Verwendung findet, wobei der Elastizitätsmodul des Materials der Vorrichtung größer als 200 N/mm² und/oder die Reißdehnung des Materials der Vorrichtung im Bereich von 2 bis 1000% liegt, und wobei die Vorrichtung mindestens eine nicht-kreisförmige Öffnung und gegebenenfalls eine weitere Öffnung zur Aufnahme einer Antriebswelle aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Elastizitätsmodul des Materials der Vorrichtung im Bereich von 800 bis 1400 N/mm² und/oder die Reißdehnung des Materials der Vorrichtung im Bereich von 200 bis 800 % liegt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 in der Form eines Mischers, insbesondere in der Form eines dynamischen Mischers, oder einer Kartuschenfront.

4. Vorrichtung in Form eines Mischers nach Anspruch 3 mit drei oder vier nicht-kreisförmigen Öffnungen.

5. Vorrichtung, die beim Anmischen von pastösen Massen Verwendung findet, umfassend einen Mischer und mindestens zwei Kartuschenfronten, wobei der Mischer mindestens zwei nicht-kreisförmige Öffnungen und die Kartuschenfront mindestens eine nicht-kreisförmige Öffnung aufweisen, und wobei entweder das Material des Mischers oder das Material der Kartuschenfront einen Elastizitätsmodul von größer als 200 N/mm² und/oder eine Reißdehnung im Bereich von 2 bis 1000% aufweisen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Elastizitätsmodul der Vorrichtung im Bereich von 800 bis 1400 N/mm² und/oder die Reißdehnung des Materials der Vorrichtung im Bereich von 200 bis 800% liegt.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine nichtkreisförmige Öffnung nierenförmig, oval oder sichelförmig ausgebildet ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich in der gegebenenfalls vorhandenen Öffnung für die Antriebswelle eine Formnut befindet, die dreieckig, viereckig, fünfeckig, sechseckig, siebeneckig, achteckig, sternförmig oder als Hohlritzel ausgebildet ist.

9. Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche durch Spritzgießen.

10. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7 zum Anmischen von hochviskosen, pastösen und/oder dickflüssigen Massen.

11. Verwendung eines Materials mit einem Elastizitätsmodul im Bereich von größer als 200 N/mm² und/oder einer Reißdehnung im Bereich von 2 bis 1000% zur Herstellung einer Vorrichtung mit mindestens zwei nicht- kreisförmigen Öffnungen.