(57)【要約】  装置（１０）は、たとえばシリコン樹脂のような特に高粘性の液体を、空気またはその他の気体により負荷する役目を果たす。この装置は、液体（１１）および気体を収容する圧力容器（１２）を有していて、その中に、圧力容器（１２）を少なくとも部分的に貫通する駆動シャフト（１６）を備えた攪拌装置（１５）が配置される。液体（１１）と気体の混合を特別に迅速かつ均一に可能にするために、駆動シャフト（１６）は搬送管（２０）の中に配置されるとともに、搬送管（２０）を通して少なくとも１つの排出部（２２）まで液体（１１）を運ぶ搬送機構、特に搬送スクリュー（１９）を駆動し、搬送管（２０）からの排出部の下方に、排出部から流れてくる液体（１１）のための流出面（２５）が設けられている。攪拌装置（１５）が操作されると、液体（１１）がその中にすでに取り込まれている空気と良好に混合されるだけでなく、それと同時に、搬送管（２０）を通して流出面（２５）へと搬送されて、その上で薄い層として流出することができ、それによって特別に広い気体との交換面積を有している。
2018501948.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特に高粘性の液体を気体により、特に空気により負荷する装置であって、
液体（１１）および気体を収容する圧力容器（１２）と、
前記圧力容器（１２）を少なくとも部分的に垂直方向に貫通する駆動シャフト（１６）を備えた、前記圧力容器（１２）の中に配置される攪拌装置（１５）とを有している、そのような装置において、
前記駆動シャフト（１６）は搬送管（２０）の中に配置されるとともに、前記搬送管（２０）を通して少なくとも１つの排出部（２２）まで液体（１１）を運ぶ搬送機構（１９）を駆動し、前記搬送管（２０）からの前記排出部（２２）の下方に前記排出部（２２）から流れてくる液体（１１）のための流出面（２５）が設けられていることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記搬送機構（１９）は前記搬送管（２０）の中に配置されて前記駆動シャフト（１６）と回転しないように連結された搬送スクリューによって形成されることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記搬送スクリュー（１９）は前記搬送管（２０）の下側端部のところでこれから若干突き出していることを特徴とする、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記流出面（２５）は前記搬送管（２０）の周りに配置された円錐面または円錐台面によって形成されることを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
前記流出面（２５）の傾斜角を好ましくは最大値と最小値の間で無段階に調整可能であることを特徴とする、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記圧力容器（１２）は前記流出面（２５）の上方に配置された少なくとも１つの液体流入部（３９）を有していることを特徴とする、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
少なくとも１つの圧縮気体接続部（２７２９）を有していることを特徴とする、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
前記または１つの圧縮気体接続部（２７）は液面（２８）の上方で前記圧力容器（１２）に連通することを特徴とする、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記または１つの圧縮気体接続部（２９）は液面（２８）の下方で前記圧力容器（１２）に連通することを特徴とする、請求項７または請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記圧縮気体接続部（２９）は、複数の気体出口（３１）を備える、容器（１２）の下側に配置された気体負荷リング（３０）を有していることを特徴とする、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
液面（２８）の下方で前記圧力容器（１２）に接続された液体導出配管（３３）と、一方で液体導出配管（３３）および他方で少なくとも１つの液体流入部（３９）と接続可能な再循環配管（３８）とを有していることを特徴とする、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２】
液面（２８）の下方の測定点（３５）または前記液体導出配管（３３）に接続された気体負荷測定装置（３６）を有していることを特徴とする、請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３】
前記流出面（２５）には少なくとも１つのオーバーフロー開口部（４０）が配置されていることを特徴とする、請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１４】
前記オーバーフロー開口部（４０）はバルブ部材によって、好ましくは弾性的なバルブプレート等によって、上から下への貫流に対して遮蔽されていることを特徴とする、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記流出面（２５）の下側縁部に好ましくは垂直方向の、特に円筒状の案内面（２６）が後続しており、該案内面は好ましくは少なくとも液面（２８）のレベルまで達していることを特徴とする、請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１６】
特に高粘性の液体を気体により、特に空気により負荷する方法において、圧力容器（１２）でその中に収容された液体が攪拌装置（１５）によって攪拌され、容器内部で搬送管（２０）を通して液面（２８）の上方のレベルまで搬送され、排出部（２２）を通って流出面（２５）へと搬送されて、該流出面の上で液体が薄い層として配分されて流出し、その際に液面（２８）の上方で圧力のもとにある気体により負荷される方法。
【請求項１７】
容器内部の圧力レベル、単位時間あたりに前記搬送管（２０）を通る搬送量、および／または前記流出面の傾斜を調整可能であることを特徴とする、請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に高粘性の液体を気体により、特に空気により負荷する装置に関するものであり、本装置は液体および気体を収容する圧力容器を備えており、圧力容器の中には圧力容器を少なくとも部分的に垂直方向に貫通する駆動シャフトを備えた攪拌装置が配置されている。さらに本発明は、本発明による装置を利用して特に高粘性の液体を気体により負荷する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シール材等を製造するためのポリウレタン原料やシリコン原料のような高粘性の液体が処理されるとき、このような粘性材料の前処理は、そこから後に製造される製品の品質にとって大きな意義がある。処理されるべき原料は多成分系の１つまたは２つの成分であることが多く、これらがミキサで集中的に互いに混合され、次いで、多くの場合に二酸化炭素である気体を形成しながら化学的に相互に反応し、ミキサから吐出されて基材に塗布された後で発泡される。それにより、たとえばコンポーネントに直接的に一体成型される発泡ガスケット（Ｆｏｒｍｅｄ  ｉｎ  Ｐｌａｃｅ−Ｆｏａｍｅｄ  Ｇａｓｋｅｔｓ，ＦｉＰＦＧ）を製造することができる。
【０００３】
特に、このような種類の発泡ガスケットや積層材を製造するためのシリコン材料を処理するとき、良好な発泡品質にとって、比較的高粘性の出発材料中の空気含有率は特別な意義がある。処理される素材、特にシリコン素材は二次処理の前に、たとえばミキサで第２の成分と混合される前に、できる限り正確に制御された空気量により、すなわち、引き上げられた液体圧力のもとで液体に溶解した空気により負荷されるのがよく、この空気が、後の化学反応で生じる気泡のための核を材料中で形成し、化学反応により生じる気体がこの核に付着し、それによって品質的に特別に良好なフォームを形成することができる。
【０００４】
本発明により、気体が液体に特定の濃度で溶解し、好ましくは使用される気体で材料がほぼ飽和するまで、高粘性のシリコン材料あるいはポリウレタン材料を、圧力のもとで的確にコントロールしながら空気またはその他の気体により負荷することのすることができる装置および方法が提案される。ただし本装置および本方法は、気体が液体に溶解することが重要となる他の利用分野でも適用することができる。
【０００５】
当分野に属する装置はそのために、液体および気体を収容する圧力容器を有しており、その中に、圧力容器を少なくとも部分的に貫通する駆動シャフトを備えた攪拌装置が配置されており、この攪拌装置が容器内の液体の常時の攪拌によって、液面の上にある圧縮空気との交換のために作用し、それにより、程度の差こそあれ長い攪拌時間の後、気体による液体の飽和が起こる。公知の装置では多くの場合、空気が下方から容器内へ（ノズル、リングなどを介して）吹き込まれ、次いで、これが細かい泡となって粘性液体の中で分散する。別の公知の構造は外部の再循環ポンプの利用を意図していて、この再循環ポンプによって粘性材料がタンクから引き出され、タンクへと戻る循環路へ搬送され、次いで、そこで一種のフードを介して搬送配管から外に出て、タンクの下側にある液体貯留部へと戻るようにフードに沿って流れていく。
【０００６】
公知の装置、特に外部の再循環ポンプを備える装置が非常に複雑に構成されることを度外視するとしても、このような種類の公知の装置で気体処理をするときの処理時間は比較的長く、これに加えて、液体中に比較的大きい気泡が形成され、すなわち２相材料が点状に存在するという事態が容易に起こりやすく、このことは後続する二次処理で問題をもたらしかねない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、特別にコンパクトな設計形態で、信頼度が高く従来技術に比べて迅速な気体による液体の負荷が飽和に至るまで可能であり、その際に液体に未溶解の気泡が形成されることがない、冒頭に述べた種類の装置および方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題は本発明によると、駆動シャフトが搬送管の中に配置されるとともに、搬送管を通して少なくとも１つの排出部まで液体を運ぶ搬送機構を駆動し、搬送管からの排出部の下方に排出部から流れてくる液体のための流出面が設けられていることによって解決される。
【０００９】
本発明に基づく装置により、圧力容器での本発明に基づく方法の実施において、その中に収容された液体を攪拌装置によって攪拌し、容器内部で搬送管を通して液面の上方のレベルまで搬送し、少なくとも１つの排出部を通して流出面の上に移すことができ、その上で液体が薄い層として分散して流出し、その際に液面の上方で圧力のもとにある気体により負荷され、それと同時に、たとえば液体中に泡の形態で含まれる未溶解の気体が気体雰囲気中へとガス抜きされる。攪拌装置の駆動シャフトが搬送機構を同時に駆動し、搬送機構によって液体が圧力容器の内部にある搬送管の中で上方に向かって流出面を介してポンプ搬送されることにより、特別にコンパクトな、かつ攪拌装置と搬送ポンプのためのただ１つの共通の駆動装置を含むローメンテナンスな設計形態が得られる。攪拌装置は液体中での気体の均等な配分のために作用するのに対して、それと同時に、気体と液体の間に広い交換面積が生じ、それに伴い、気体が容器内での短い滞留時間の後に液体と混合されてその中に溶解する可能性が生じるようにも作用する。このことは、攪拌装置による液体の攪拌と並行して行われる流出面への液体の搬送によって実現され、この流出面を介して液体が薄い層として流出し、それにより、液面の上にある圧縮空気と接触することができる。
【００１０】
搬送機構は、搬送管の中に配置されて駆動シャフトと回転不能に連結された搬送スクリューによって構成されるのが好ましく、この場合、搬送スクリューが搬送管の下側端部のところで搬送管からさらに若干突き出していると好ましいことが判明している。それにより、高粘性の、すなわち粘り気のある材料の場合でも、搬送管の中へ吸引／ポンプ搬送されるときに流れの失速が起こらないことが保証される。搬送管よりも搬送スクリューが突出していることは、高粘性の液体の場合でも良好な吸込作用およびこれに伴う高い信頼度の液体搬送を保証する。搬送管の下側端部の管壁部が円周にわたって配分されて配置された破断部を有していて、これらの破断部を通過して搬送スクリューの半径方向への流れ込みを搬送されるべき粘性材料により行うことができる実施形態も、この解決法と同意義である。
【００１１】
流出面は、搬送管の周りに配置された円錐面または円錐台面によって形成されるのが好ましく、その直径は、一般的な円筒状の圧力容器の直径よりもわずかに小さいのが好ましい。圧力容器は、たとえば単純なケースでは、液体が中へ供給されるバレル型容器であってよい。このようなバレル型容器に、上側の蓋を取り外した後、本装置を完全なものにするアタッチメントを気密に組み付けることができ、このアタッチメントは、バレル型容器への装着時に液体中へ沈み込む攪拌装置と、本発明による装置のその他すべての構成要素とを担持する。
【００１２】
流出面の傾斜角を好ましくは最大値と最小値の間で無段階に調整可能であることが可能である。傾斜角を変えることで、流出面へとポンプ搬送される液体の滞留時間とその層厚を調整することができる。多くの場合、粘性の低い液体を処理する場合には、高粘性の液体の場合よりも低い傾斜角を優先して、液体の早すぎる流出を防止する。
【００１３】
圧力容器は、流出面の上方に配置された少なくとも１つの液体流入部を有することができ、このことが特に好ましいのは、気体による液体の負荷が液体の搬送用容器そのもので行われるのでなく、定置の圧力容器で行われるケースである。本発明による装置は、少なくとも１つの圧縮気体接続部を有しているのが好ましく、この圧縮気体接続部または１つの圧縮気体接続部は本発明の第１の実施形態では液面の上方で圧力容器へ連通する。その代替または補足として、この圧縮気体接続部または１つの圧縮気体接続部が液面の下方で圧力容器へ連通することも可能であり、その場合、圧力容器は容器の下側に配置された複数の気体出口を有する気体負荷リングを有するのが好ましく、そこから液体が負荷されるべき気体が直接その中へ吹き込まれる。このような方式で回避することができない液体中での気泡の形成は、気体・液体・混合物が引き続いて流出面へ搬送されることで中和することができ、次いで流出面で気泡がガス抜きされて、液体に溶解した気体だけが後に残る。
【００１４】
圧力容器における液面の下方には、液体導出配管が接続されているのが好都合である。そして液体導出配管と再循環配管が接続されていてよく、この再循環配管は他方の端部で、容器への液体流入部と接続されている。気体で飽和した液体を、導出配管を介して圧力容器からその後の処理のために導出することができ、および／または選択的に再循環配管を介して容器の中へと流し戻すことができる。液面の下方にある測定点に、または液体導出配管に、気体負荷測定装置が接続されていて、これにより液体中の気体の飽和の程度を判定することができると特別に好ましい。このような測定装置を用いて、特定の空気負荷値に合わせた本装置の簡単な制御も具体化することができ、すなわちそれは、導出配管を介して導出された材料が、気体負荷測定装置により判定される値が事前に設定された目標値に、たとえば特定の処理圧力のもとでの飽和値に相当するようになるまで、容器に戻るように再循環されることによる。このとき考えられる制御パラメータは、たとえば圧力容器の予圧、追加的に吹き込まれる空気の量、および／または攪拌装置のタイミング制御ないし回転数およびこれに伴って搬送スクリューから搬送される液体量の容積などであり得る。
【００１５】
本発明の別の好ましい実施形態では、流出面に少なくとも１つのオーバーフロー開口部が配置されていて、これを通って空気および／または液体が下方から上方に向かって貫流することができる。オーバーフロー開口部はバルブ部材によって、好ましくは弾性的なバルブプレート等によって、上方から下方に向かっての貫流に対して遮蔽されていてよい。このような種類のオーバーフロー開口部により、そうでない場合に容器内へ機構を沈降させるときに生じる大きい材料の押除け、およびこれと結びついた液面の上昇を防止することができる。少なくとも１つのオーバーフロー開口部により、たとえば圧力容器の制御された再充填のために必要となる正確な充填水準測定を普通であれば難しくすることになる気泡が、流出面の下に形成し得ないことが保証される。
【００１６】
流出面の下側縁部から、好ましくは垂直方向の、特に円筒状の案内面が後続してよく、この案内面は少なくとも液面のレベルにまで達しており、液体が、流出面から液滴を形成しながら流出することなく、この案内面に沿って案内されながら流出し得るのが好ましい。
【００１７】
本装置および本方法は、容器内部の圧力レベル、単位時間あたりに搬送管を通る搬送量、および／または流出面の傾斜を調整可能であるように構成されていてよく、それは、処理される材料によって規定される条件に合わせて気体処理条件を最適化できるようにするためである。
【００１８】
本発明のその他の構成要件や利点は以下の説明および図面から明らかとなり、図面中には本発明の好ましい実施形態が一例を参照しながら詳しく説明されている。図面は次のものを示す。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明による装置の一実施形態を示す垂直方向断面図である。
【図２】本発明による装置の変形例を示す簡略化した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図面には全体として符号１０により、高粘性の液体１１を、たとえば発泡ガスケットを製造するために利用されるシリコン材料を加圧下で空気により負荷する役目を果たす装置が表されている。空気負荷は、このような種類のガスケット材料では、発泡ガスケットのその後の品質に対して、特にその表面積や小孔構造に対して、著しい影響を及ぼす。一般に、液体すなわちガスケット原料を飽和限界まで空気で負荷するが、その際に自由な気泡が液体中に存在しないようにされる。本発明の装置１０により、液体中での空気の迅速で均等な溶解、およびそれに伴って材料の後の二次処理のときの卓越した発泡品質が実現される。
【００２１】
装置１０は、圧縮空気接続部１４が蓋１３に配置された、液体１１を収容する圧力容器１２を有している。容器内部に攪拌装置１５が設けられていて、圧力容器１２を垂直方向に貫通するその駆動シャフト１６が、容器蓋１３に中央で回転可能に支承されている。容器蓋１３から上に突き出すシャフト端部は、場合により伝動装置を介在させた上で、図２では模式的に図示されている符号１７が付された駆動モータと連結されている。
【００２２】
攪拌装置１５の駆動シャフト１６はその下側端部のところで、液体１１の中に全面的に沈み込むミキサ１８を担持している。ミキサ１８の上方では、駆動シャフト１６に搬送スクリューの形態の搬送機構１９がシャフト１６と回転不能に連結されている。駆動シャフト１６およびこれに配置された搬送スクリュー１９は、圧力容器を垂直方向に貫通し、下側で搬送スクリューの下側端部から若干上方に離れて終わる搬送管２０の中に収容されている。搬送管２０の上側端部には、駆動シャフト１６のための支承部のすぐ下方に、円周にわたって配分された複数の出口２１を搬送管が備えており、これらの出口が液体１１の排出部２２を形成し、駆動シャフトが回転すると液体は搬送スクリューにより下から上に向かって搬送管２０を通して運ばれる。
【００２３】
排出部２２の下方には、搬送管２０の外部に、テーパ状に傾いた周回する流出板２３が配置されていて、その外側の下側縁部に、駆動シャフト１６の軸と平行に下方に向かって延びる案内円筒２４が後続している。流出板２３はその上面で液体１１の流出面２５を形成し、液体は出口２１から流れ出し、それによって流出板２３の上に達し、そこで上側の流出面２５の上で薄い層をなすように配分され、その厚みは、一方では材料の粘性に依存するとともに、他方では流出板２３の上側の円錐台面の傾斜に依存する。液体は流出面２５の下側縁部を介して流れ、それに続いてさらに案内円筒２４の外側の円筒状の案内面２６に沿って、圧力容器１２の下側にある、そこでミキサ１８により混合される液体貯留部へと戻る。
【００２４】
圧力容器１２の蓋１３に設けられた圧縮空気接続部１４を介して圧力容器１２に圧縮空気を入れて、所望の圧力レベルを容器１２内で調整することができる。図１に示す実施形態では、容器蓋１３にある圧縮空気接続部１４は液面２８の上方で、液体１１に溶解されるべき気体が容器１２の中に到達する唯一の接続部である。これとは異なり図２の実施形態では、複数の気体出口３１を有する、容器の下側でミキサ１８よりも下方に配置された気体負荷リング３０の形態の追加の圧縮気体接続部２９が液面２８の下方にあり、これらの気体出口を通って圧縮空気が気泡として液体１１の中へ直接到達することができる。上側の空気接続部１４は、この実施形態ではまず第１に、圧力容器１２の圧力レベルを所望のレベルに保つための調節接続部ないし制御接続部としての役目を果たす。
【００２５】
圧力容器１２の容器底面３２には液体導出配管３３がこれに接続されていて、これを介して、気体により負荷された材料を搬送ポンプ３４によって容器から導出することができる。搬送ポンプ３４の手前で測定点３５に接続された気体負荷測定装置３６が、液体１１における空気の飽和度を判定し、この測定を、容器１２内の圧力、ミキサ１８の回転数などのような本装置で変更可能なパラメータを制御するために利用することができ、このことはデータ回線３７によって示唆されている。導出配管３３には搬送ポンプ３４の後に、再循環配管３８が３ウェイバルブを介して接続されていて、これも同じく気体負荷測定装置により調節信号を受け取ることができ、それは、たとえば判定された飽和度が要求事項を（まだ）満たしておらず、したがって材料が空気によるさらなる負荷のために圧力容器１２に戻るように循環させられるべき場合である。再循環配管３８は液体流入部３９に連通していて、これを介して未処理の、すなわちまだ気体で負荷されていない液体を、圧力容器１２の中に入れることができる。
【００２６】
図示している上述の装置１０を用いて気体を、特に空気を、処理されるべき液体１１、たとえば粘性シリコン材料の中に短い処理時間で特別に細かく配分し、溶解させることができる。攪拌装置１５のミキサ１８は、スクリューコンベヤ１９，２０により搬送管の内部で上方に向かって液面２８の上方へポンプ搬送され、そこで傾斜した流出面２５の上に達し、その上で薄い層として再び下方に向かって流出する材料の均質化のために作用する。このとき液体と、液面の上方にある圧縮気体との間には広い交換面があり、これを介して圧縮空気が液体１１に溶解することができ、あるいは他方において、局所的な濃度超過の帰結であり得る気泡も特別に迅速に液体から再びガス抜きすることができる。圧力容器１２内での薄層のガス取込と脱ガスにより、液体中での気体の特別に迅速な均質化と溶解が得られ、次いで、これの液体を以後の処理のために導出配管を介して導出することができる。
【００２７】
液面２８が案内円筒２４の下側縁部の上まで上昇したときに、流出板２３の下方で案内円筒２４の内部に気泡が形成されるのを防止するために、上側の円錐状の流出板２３には、案内円筒の内部と外部における圧力平衡およびそれに伴う均等に高い液面のために作用するオーバーフロー開口部４０が設けられている。流出面２５を介して流れる液体が、上からオーバーフロー開口部４０を通って上から貫流できないようにするために、オーバーフロー開口部４０は流出板の上面で、弾性的またはリンク式に接合されたバルブプレートまたはその他の適当なバルブ部材により、上から下に向かっての貫流に対して遮蔽されていてよい。
【００２８】
本発明は、図示して上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の枠組みから外れることなく種々の改変や補足が可能である。たとえば流出面２５の傾きを可変に構成し、それにより、流出面２５の上を流れる液体材料の流速と層厚を変えることが考えられる。本装置は、気体による液体のロットごとの負荷のために適用することができ、あるいは、未負荷の液体と圧縮気体とが同じ質量で圧力容器へあらたに供給され、気体によりすでに負荷されている材料が下側の容器端部のところで導出される連続式の動作も考えられる。本装置は、特に、発泡シリコンガスケットを製造するためのシリコン原料を処理するのに適しているが、あるいは、たとえばポリウレタン樹脂等のようなその他の素材にも好適である。
【図１】
2018501948.tif 000003
【図２】
2018501948.tif 000004
【国際調査報告】
2018501948.tif 000005
2018501948.tif 000006
2018501948.tif 000007
2018501948.tif 000008
2018501948.tif 000009
2018501948.tif 000010