專利名稱：靜態(tài)混合器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種塑料制的靜態(tài)混合器，該靜態(tài)混合器包括用于安裝在混合器管狀
殼體中的安裝主體。所述安裝主體具有縱軸線，所述縱軸線沿流體流入安裝主體的方向排列，以使得所述安裝主體能跨越混合空間。所述混合空間在垂直于縱軸線的平面上具有橫剖的流動面積(或區(qū)域)，該橫剖的流動面積基本上對應于混合器管狀殼體的橫剖的流動面積。所述安裝主體包括壁狀部件，用于將流體流分開和/或使所述流體流偏轉到偏離所述縱軸線的方向上。本發(fā)明還涉及一種用于制造這種靜態(tài)混合器的方法。
背景技術：
例如從專利文件EP1426099B1已知這種靜態(tài)混合器。在這種靜態(tài)混合器中，在由三部分組成的混合過程中通過相同類型的多個混合部件使兩種成分或組分彼此混合，在該混合過程中，首先將物質分開，然后使物質擴散并移位。取決于各成的物理性質，這種混合過程必須實施多次。為此，多個相同構造的安裝主體或裝置主體順序地布置在所述靜態(tài)混合器中，這些混合器特別地用于少量成分，即幾個毫升至大約IOOO毫升，的混合。因而，這些混合器的混合空間具有小于10mm的直徑和大于50mm的長度。這具有下列結果，即該混合器的壁狀部件的壁厚可能達到小于lmm，甚至常常小于0. 5mm。 根據專利文件EP1426099B1的塑料制的混合器優(yōu)選地以注塑過程制造。利用注塑過程制造小于3mm壁厚的30mm長度的混合器以前是不可能的，因為從注塑工具的注入點到混合器的相對設置的端部的流動路徑需要非常高的內部工具壓力。所以要確保的是，最遠離注入點的混合器的壁狀部件也完全充滿聚合物熔體，必須提供大于1000巴的內部工具壓力。當必須以所上述的尺寸制造薄壁的靜態(tài)混合器時，傳統(tǒng)的注塑工具以前經受不起這些高的內部工具壓力。因而，至今在注塑過程中，經濟地制造壁厚小于3mm且混合器長度與壁厚之比大于10的混合器，特別是塑料制的混合器，是不可能的。在通過注塑過程制造混合器長度與壁厚之比大于10的已知靜態(tài)混合器時，必須把縮痕的形成看作進一步的問題。甚至在大于1000巴的內部工具壓力的情況下，也不能預防具有如專利文件EP1426099B1中的幾何形狀的靜態(tài)混合器具有縮痕。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種對現(xiàn)有的靜態(tài)混合器以及現(xiàn)有的方法的改進，以使得能通過注塑過程制造具有較薄壁厚和較大長度的靜態(tài)混合器。 本發(fā)明的目的通過一種用來通過注制或注塑過程制造靜態(tài)混合器的方法得以實現(xiàn)的，所述方法包括以下步驟在注入點或注入部位以小于500巴的注入壓力將包含發(fā)泡劑的聚合物熔體注入通道中；用包含發(fā)泡劑的聚合物熔體充填所述通道，所述包含發(fā)泡劑的聚合物熔體在所述通道中至少部分起泡，其中流動路徑與壁厚之比達到至少10。
相對于傳統(tǒng)的注制過程，包含發(fā)泡劑的聚合物用于靜態(tài)混合器的制造，其在注入過程中或直接在注入之后起泡。
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根據本發(fā)明的注制方法特別地包括以小于300巴，特別優(yōu)選地小于200巴，的注入 壓力將包含發(fā)泡劑的聚合物注入到注制工具中的步驟。 所述方法接著包括下列步驟直到從靜態(tài)混合器移除冷卻在所述通道中的包含發(fā) 泡劑的至少部分起泡的聚合物熔體；使所述聚合物熔體凝固以形成靜態(tài)混合器；擴大所述 通道的截面；移除所述靜態(tài)混合器。 包含發(fā)泡劑的聚合物的注入有利地開始于單個注入點或部位。 包含發(fā)泡劑的聚合物至少在最遠離所述注入點的區(qū)域中起泡。通過泡沫塑料減少
每個制造的混合器所需的聚合物數量，因為所述泡沫塑料包含有氣泡。這些氣泡的平均直
徑有利地不大于100 ii m，優(yōu)選地不大于50 ii m，特別優(yōu)選地不大于10 y m。 —種用包含發(fā)泡劑的聚合物熔體制造用于靜態(tài)混合器的安裝主體的注制工具包
括通道和用于將包含發(fā)泡劑的聚合物熔體弓I入所述通道中的注入口 ，通道基本上具有用于
靜態(tài)混合器的安裝主體的各尺寸且通道具有比率至少為10的流動路徑與壁厚之比。流動
路徑與壁厚之比特別地可以大于50，優(yōu)選地大于140，特別優(yōu)選地大于180。注入口的區(qū)域
內的注入壓力小于500巴。注入壓力優(yōu)選地小于300巴，特別優(yōu)選地小于200巴。 注制工具的通道具有縱軸線，所述縱軸線基本上與所述部件的縱軸線相對應并且
具有橫截面通道面積(或橫剖的通道區(qū)域)，所述橫截面通道面積布置成基本上垂直于所
述聚合物熔體的流動方向，所述橫截面通道面積具有寬度尺寸和厚度尺寸。厚度尺寸基本
上對應于靜態(tài)混合器的壁厚，并且通道具有靜態(tài)混合器的幾何形狀。 厚度尺寸達到不大于2. 5mm，優(yōu)選地不大于2. 3mm，特別優(yōu)選地不大于2mm。 取決于靜態(tài)混合器的幾何形狀，所述通道可以具有主通道和多個側通道。 第一側通道具有板狀件的形狀，所述板狀件由所述側通道的長度、寬度尺寸和厚
度尺寸確定。所述第一側通道的所述板狀件的長度基本上沿所述通道的縱軸線的方向延
伸，由寬度尺寸和厚度尺寸跨越的橫截面通道面積被布置成基本上垂直于長度。 可設置具有板狀件的形狀的第二側通道，其厚度尺寸基本上沿縱軸線的方向延伸
并且由縱向尺寸和寬度尺寸跨越的平面布置成相對于縱軸線成一定角度。所述平面特別地
能以90°角布置。 板狀件可以包括一定的曲率或彎曲，即縱向尺寸和寬度尺寸之一包括有彎曲形 狀。 根據注制工具的優(yōu)選實施例，混合噴嘴能布置在到達通道的進口的上游，以便于 包含發(fā)泡劑的聚合物熔體的均質化。 本發(fā)明的目的是通過一種靜態(tài)混合器得到實現(xiàn)的，所述靜態(tài)混合器包括用于安 裝在混合器管狀殼體中的安裝主體，所述安裝主體具有縱向方向和徑向尺寸或直徑，對于 非圓形的混合器管狀殼體來說，所述直徑對應于當混合器管狀殼體的橫截面積是正方形 時的邊長，對于其他形狀的混合器殼體來說，例如具有矩形或橢圓形橫截面的混合器殼 體，等效直徑Da在下列假設條件下進行確定如果橫截面積是圓形的，即利用公式Da = 2*(A/TI)1/2。其中Da代表等效直徑；A代表實際的橫截面積?？v向尺寸與直徑之比至少是 l，必須用圓形橫截面的直徑或非圓形橫截面的等效直徑作為直徑。安裝主體至少部分地由 泡沫塑料制成。如果提供單個安裝主體，則縱向尺寸對應于安裝主體的縱向側。如果多個 安裝主體彼此前后布置，則縱向尺寸得自縱向側之和。縱向尺寸與直徑之比特別地可以大
5于3，優(yōu)選地大于5，特別優(yōu)選地大于7。由于相當低的內部工具壓力，所以大構造的長度的 靜態(tài)混合器特別地能進行經濟地制造。較低的內部工具壓力是由于下列事實導致所用的 塑料以包含發(fā)泡劑的聚合物形式出現(xiàn)，所述聚合物在注制過程期間起泡，以使得至少部分 地由泡沫塑料制成的安裝主體出現(xiàn)在注制過程結束之后。對于用作靜態(tài)混合器的這種安裝 主體來說，流動路徑與壁厚之比至少是10。流動路徑與壁厚之比特別地可以大于50，優(yōu)選 地大于140，特別優(yōu)選地大于180。 由于能呈現(xiàn)為物理或化學發(fā)泡劑的發(fā)泡劑降低了聚合物的粘性，所以包含發(fā)泡劑 的聚合物具有比沒有發(fā)泡劑的類似聚合物更低的粘性。特別地能使用這樣一種聚合物熔 體，所述聚合物熔體包含物理氣體，特別是超臨界氣體如(A，或化學發(fā)泡劑，并且其呈現(xiàn)為 單相溶液。泡沫塑料具有微孔或微腔，所述微孔可提供有小于lOOym的微孔尺寸，至少大 于大約106微孔/cm3的微孔密度。為了用泡沫塑料制造靜態(tài)混合器，在壓力下將可流動的 材料引入到注制工具。所述注制工具界定出具有靜態(tài)混合器的形狀的空腔。為了在起泡的 聚合物中獲得超臨界流體的溶液，需要特定的混合時間，靜態(tài)混合器的壁越薄，所述混合時 間越少。 為了制造靜態(tài)混合器，在第一過程步驟中，使塑料粒在擠壓機中熔化。然后加入發(fā) 泡劑，例如添加呈超臨界氣體形式的發(fā)泡劑，特別是(A。 一方面，能通過致動合適的通流調 節(jié)閥在增塑螺桿的選定位置加入發(fā)泡劑。調節(jié)發(fā)泡劑的溫度和壓力以使得發(fā)泡劑變化到其 超臨界狀態(tài)。也能在引入發(fā)泡劑之前預熱發(fā)泡劑，以避免在較高溫度的突然壓力增高。作 為其備選方案，能在塑化筒外面加入發(fā)泡劑，特別是作為超臨界流體。隨后通過增塑螺桿使 發(fā)泡劑在塑化筒中與聚合物熔體混合。這種混合過程增大了發(fā)泡劑隨后向聚合物中的擴散 直到發(fā)泡劑在聚合物中飽和。通過混合過程擴大了兩種材料的接觸面積，因而對于擴散過 程所需的透入深度減小。因此，通過增塑螺桿的運動使發(fā)泡劑與熔化的聚合物混合，這有助 于在聚合物中產生發(fā)泡劑的溶液。只要增塑螺桿旋轉，它就在待混合的發(fā)泡劑/聚合物系 統(tǒng)中產生二維的剪切場。在這方面，由發(fā)泡劑形成的氣泡在剪切方向上拉伸，層流的擾動使 被拉伸的氣泡分解成較小的球形氣泡。增塑螺桿有利地具有不規(guī)則布置的葉片，以使得發(fā) 泡劑/聚合物的分界面的取向在流線的關系上發(fā)生改變，籍此層狀混合的效率提高。在能 使用靜態(tài)混合器的混合過程中，氣泡的擴散也在包圍每個氣泡的聚合物熔體中發(fā)生。二相 混合物向單相溶液的轉化隨后僅僅發(fā)生在擴散室中。在單相溶液中，發(fā)泡劑的濃度是基本 上一致的，所以可將溶液視為均質的。 在擴散之后，快速加熱溶液，籍此在飽和溶液中發(fā)生成核現(xiàn)象。成核現(xiàn)象被理解為 一種核生成，其代表具有100iim的最大值的平均微孔尺寸的泡沫的形成基礎。由于聚合物 中的發(fā)泡劑在這個較高的溫度的溶解性降低，所以加熱產生了熱力學的不穩(wěn)定性。當溫度 增高時溶解性降低得越多，成核速率就越大，且成核的微孔的數量越多。維持高壓以使得這 些微孔不會在塑化筒中已經生成，然后將具有成核的微孔的溶液引入到注制工具的中空的 模制空間中。例如通過引入壓縮空氣在注制工具中控制壓力。由于當注制工具中的壓力快 速下降時的壓力不穩(wěn)定性，所以僅僅在注制工具中發(fā)生微孔生長，因而使用包含發(fā)泡劑的 聚合物時的流阻減小。因此，降低內部工具壓力以使得工具的壓力負荷處于允許的范圍內 才變得可能，在允許的范圍內，不再會促使工具的過早破壞。然而，由于各種原因，迄今已 經預見到用包含發(fā)泡劑的聚合物制造這種長的、薄壁的靜態(tài)混合器。 一方面，根本沒有預料到能通過注入速度的降低來生產這種具有復雜幾何形狀的薄壁混合器，其中注入速度的降 低由于內部工具壓力的降低而導致。從注制過程得知的這種現(xiàn)象行業(yè)圈中被稱為冷凝或凝 固。在這個過程中，注入到注制工具中的聚合物熔體的凝固或固化發(fā)生在靠近相應的壁的 注制工具的區(qū)域中，能通過熔體和壁之間的溫度梯度引起這種凝固，但這種凝固也可能發(fā) 生在具有聚合物熔體的溫度的工具中，因為聚合物熔體的流速在注制工具的靠近壁比靠近 中間區(qū)域的區(qū)域要低。通過注制工具的聚合物熔體的流動與通過封閉通道的流動相對應， 這種流動的速度的流量型線基本上是拋物線的。所述拋物線的對稱軸線基本上與通道的中 心縱軸線相對應。流速在注制工具的壁處具有值O。由于這個流量型線(或流動曲線圖)， 聚合物在注制工具所形成的通道中具有不同的保壓時間。因此，聚合物熔體的較大的保壓 時間造成流速低的壁區(qū)域，其具有下列結果反應，例如交聯(lián)反應，甚至在沒有冷卻的情況 下也能發(fā)生在聚合物熔體內部。因此發(fā)生壁區(qū)域中聚合物熔體的凝固。這具有下列結果
減小了仍可用于聚合物熔體的通流的通道橫截面。在相應的部件具有3mm以上壁厚的情況 下，通道橫截面的這個減小幾乎不重要，這是因為凝固局限于通道的靠近壁的小區(qū)域，所以 聚合物熔體能在基本上沒有阻礙的情況下流過注制工具以制造具有3mm以上的壁厚的部 件。 每個橫截面積都具有一定的壁厚，縱向尺寸與壁厚之比達到至少40，優(yōu)選地至少 50，特別優(yōu)選地至少75。橫截面積能與多個壁狀部件相交，所以壁厚不必由橫截面積的指示 單獨清楚地確定。然而，實際的壁厚對于注制工具的設計是決定性的。這個壁厚越薄，在聚 合物熔體注入到注制工具時前述的壁效應越顯著。由此得出結論，比較高的內部工具壓力 將被提供給小的壁厚。在不超過允許的內部工具壓力的情況下，靜態(tài)混合器的壁厚可能小 于3mm，優(yōu)選地小于2mm，特別優(yōu)選地小于1. 5mm。 特別地能將多個安裝主體沿著縱軸線彼此前后布置。這些安裝主體能具有相同 的構造或不同構造的安裝主體能彼此相互組合，從而產生一種混合器裝置，如專利文件 EP1312409B1中所示的。相鄰的安裝主體有利地彼此相連，從而將由所述多個安裝主體構 成的混合器制成一整體式零部件或部分。這意味著混合器其整體在單個注制工具中進行制 造。 安裝主體或全體安裝主體的縱向尺寸可可以在5至500mm之間，優(yōu)選地在5至 300mm之間，優(yōu)先在50至100mm之間。 靜態(tài)混合器有利地如此設計，使得安裝主體具有一縱軸線，所述縱軸線沿流體流 入所述安裝主體的方向定向，以使得所述安裝主體能跨越或橫跨混合空間，其中所述混合 空間在垂直于縱軸線的平面上具有橫剖的流動面積(或過流區(qū)域)，所述橫剖的流動面積 基本上對應于混合器管狀殼體的橫剖的流動面積。所述安裝主體包括壁狀部件，用于將流 體流分開和/或使所述流體流偏轉到偏離縱軸線的方向上，能通過壁狀部件與所述平面的 相交產生橫截面積，并且所述橫截面積的最大值達到混合空間的橫剖的流動面積的1/5，優(yōu) 選地達到1/10，特別優(yōu)選地達到1/20。安裝主體至少部分地由泡沫塑料制成，在使用泡沫 塑料時，令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，能用低得多的內部工具壓力實現(xiàn)相同的流動路徑。因此，與現(xiàn)有 技術相比，泡沫塑料的使用使得延長流動路徑變得可能，所以能制造具有更大縱向尺寸的 混合器。 根據第一實施例的壁狀部件的橫截面積形成第一寬向邊，能通過第一寬向邊將混合空間分成兩個部分區(qū)域，從而將混合產品流、流體物質流分成兩個部分流，取決于混合空 間中的寬向邊的位置，所述兩個部分流可以具有相同尺寸或不同尺寸。自然也能形成兩個 以上的寬向邊，從而相應地出現(xiàn)兩個以上的部分流。由于靜態(tài)混合器的復雜的幾何形狀，導 致包含發(fā)泡劑的聚合物熔體將流過的注制工具橫截面的頻繁變化。這些變化由形成靜態(tài)混 合器的安裝主體的壁狀部件的幾何形狀和布置所引起，相對于壁狀部件，必須在注制工具 中設置相應的空腔和通道。在這個特殊情況下進行注制工具中壓力調節(jié)，以使得在注入過 程開始時提供內部工具壓力，包含發(fā)泡劑的聚合物熔體在所述內部工具壓力仍呈現(xiàn)為單相 溶液，并且在充填用于靜態(tài)混合器的注制工具的中空模制空間的過程中降低這個壓力。壓 力降低的發(fā)生使得在注入過程中形成泡沫，特別是形成微孔直徑小于100 i！ m和/或微孔密 度大于至少大約1(f微孔/cm3的泡沫。由于泡沫已經在注入的過程中形成，所以聚合物熔 體的粘性降低，這是因為出現(xiàn)的微孔在二相狀態(tài)中作為包含可壓縮氣體的氣泡而產生。因 而，這種降低的粘性使得能相對于用于不起泡成分的傳統(tǒng)注制過程在低得多的內部工具壓 力下降低注入速度。由于較低的粘性，壁效應上的變化，特別是在聚合物熔體偏轉的區(qū)域中 的壁效應的變化，也出現(xiàn)了。 已知對于具有基本上矩形橫截面的簡單幾何形狀而言，靠近注入工具的壁的區(qū)域 較少地或根本不起泡。如果靜態(tài)混合器特別地由如在下面更準確描述的幾何形狀之一所述 的安裝主體構成，則流體流的大的偏轉產生或導致在壁狀部件的每個邊緣處和在通向后面 的壁狀部件的過渡部分處的聚合物熔體的流動路徑，使得在第一壁狀部件中設置在注制工 具的孔口的邊緣區(qū)域中的聚合物熔體在下面的第二壁狀部件中流入所述第二壁區(qū)域的中 心區(qū)域，并且發(fā)生二相泡沫的成形。因而，當注入壓力如上所述而降低時，由于相鄰的壁狀 部件彼此成一定角度的布置，特別是相鄰的壁狀部件的交叉布置，泡沫成形沿著混合器的 整個縱向尺寸發(fā)生。 根據第二實施例的壁狀部件具有基本上矩形的形狀和第二寬向邊，所述第二寬向 邊與第一寬向邊相對地設置并且根據優(yōu)選實施例，所述第二寬向邊相對于第一寬向邊旋轉 一定的角度，從而形成螺旋形結構。 根據第三有利的實施例，壁狀部件包括條狀件，所述條狀件的第一寬向邊形成分 流邊緣，所述條狀件的第二寬向邊與偏轉件相鄰，所述偏轉件用于將來自混合空間的第一 部分區(qū)域的流體流偏轉到混合空間的第二部分區(qū)域中。由第一寬向邊和第二寬向邊界定出 的壁狀部件的表面基本上沿縱軸線的方向排列并且所述偏轉件的表面基本上布置在橫向 平面中，所述橫向平面特別地相對于縱軸線成45。至90°角排布，優(yōu)選地成60。至90° 角，特別優(yōu)選地成75。至90°角。 根據具有小的死區(qū)和降低的壓降以及高混合性能的混合器的第四、特別優(yōu)選的實
施例，安裝主體包括多個壁狀部件，每個壁狀部件具有基本上矩形的橫截面，基本上矩形的
橫截面包括第一寬向邊、第二寬向邊以及第一縱向側邊和第二縱向側邊。 壁狀部件布置在安裝主體中，使得所述縱向側邊基本上沿縱軸線的方向延伸且所
述第一寬向邊和所述第二寬向邊相對所述縱軸線的方向橫向地延伸。安裝主體包括第一壁
狀部件，所述第一壁狀部件將混合空間分成兩個部分。與所述第一壁狀部件相交的至少兩
個壁狀部件鄰接第一壁狀部件，所述第一壁狀部件有利地通過至少一個過渡件與第二壁狀
部件和第三壁狀部件相連。
通過過渡件使混合產品流偏轉，使得進入靜態(tài)混合器的各成分或組分成流股地在 它們經過所述靜態(tài)混合器成為多個寬度減小的條帶的路徑期間被連續(xù)地分開，籍此也能用 這個靜態(tài)混合器處理難以混合或具有高粘性的各種成分。 相鄰的安裝主體有利地通過至少一個連接件彼此相連。靜態(tài)混合器的構造由于所 述連接件而變得更加剛性，所以混合器相對于其縱軸線的彎曲較不容易發(fā)生并且混合器能 配裝到包圍混合空間的管中。 根據前述實施例的安裝主體可以按照需要彼此相互組合或結合。 —旦相對應的注制工具被制造出來，由于上述的靜態(tài)混合器的制造和材料成本就
低，所以上述的靜態(tài)混合器可適合作為一次性的混合器。此外，在計量和/或混合設備中使
用靜態(tài)混合器。特別地，能將含多成分(或組分)的筒(cartridge)視為一個示例，所述
示例包括排出裝置和聯(lián)接到所述排出裝置的管，并且含有根據前述實施例之一的靜態(tài)混合器。 所述靜態(tài)混合器可以安裝到排出單元或排出筒，特別地連接到含多成分的筒上。 所述靜態(tài)混合器可以用來將各個可流動的成分混合成硬化混合產物。靜態(tài)混合器的進一步 可能的用途是在齒科領域中的鑄造復合物的混合或多成分粘合劑的混合。


下面將結合

本發(fā)明，其中
圖1是根據本發(fā)明的混合器的第一實施例；
圖2是根據本發(fā)明的混合器的第二實施例；
圖3是根據本發(fā)明的混合器的第三實施例；以及
圖4是根據本發(fā)明的混合器的第四實施例。
具體實施例方式
在圖1中示出了根據本發(fā)明的靜態(tài)混合器的第一實施例。所述靜態(tài)混合器包括安 裝在未示出的管狀殼體中的安裝主體或裝置主體1 ，所述管狀殼體起位于所述管狀殼體的 內部的混合空間20的邊界的作用。通常由至少兩種不同成分(或組分)構成的待混合的 流體流過所述混合空間20。在大多數情況下，所述成分或這些成分以流體狀態(tài)或作為粘性 物質存在，這例如包括糊狀物、粘合劑，但也包括在醫(yī)療部門中使用的包含藥劑的流體或用 于化妝用途以及食物的流體。這種靜態(tài)混合器還被特別地用作一次性混合器，用于可流動 成分的硬化混合產物的混合，如多成分(或組分)粘合劑的混合。另一種優(yōu)選的用途是在 齒科領域中鑄造復合物的混合。 安裝主體1本身沒有移動部件(或移動部分)，所以混合過程通過流體本身的流 動來實現(xiàn)。缺少移動式安裝件(或運動裝置)被看作是這種混合器作為靜態(tài)混合器的設計 的主要理由。所述安裝主體1具有縱軸線IO，所述縱軸線10同時也是管狀殼體的縱軸線。 縱軸線IO沿著流體的主流動方向設置，即處在沿著存在于沒有任何安裝件(或裝置)或歧 管的管狀殼體中的流動的方向上。此外，所述安裝主體具有直徑或徑向尺寸36。如果在任 何所希望的點處，垂直于這個縱軸線地施加平面21、 121使其通過混合空間20、120，則產生 的橫剖的流動面積(或過流區(qū)域)22、 122基本上與沒有安裝件的混合器管狀殼體的橫剖的流動面積一致。在這方面必須注意到，安裝主體1與平面21、121相交，籍此產生出橫截面 積(或橫截面)或橫剖的區(qū)域23、123。 因而，橫剖的流動面積22、122在壁狀部件或壁元件的區(qū)域內的值要小于混合器 管狀殼體的橫剖的流動面積的值。橫截面積(或橫截面)的最大值達到橫剖的流動面積 22、 122的1/5。在壁狀部件的設計中盡力把它們設計成具有盡可能薄的壁，從而盡可能地 降低用于制造安裝主體的聚合物的材料需求。對于必須要在高壓下經過所述混合器傳送的 流體如粘性流體或糊狀物來說，橫剖的流動面積的1/5的橫截面積的比例是必需的。在這 種情況下，混合器的一定程度的機械穩(wěn)定性是必需的。對于粘性較低的流體或較短的混合 器來說，可以將該比例降低到1/10或更小或者甚至降低到1/20或更小。
對于具有基本上將混合空間分成兩個相等部分的至少一個對稱面的安裝主體l 來說，縱軸線大致沿這個對稱面設置。安裝主體1包含至少一個壁狀部件2、3、4、S、9，這些 壁狀部件用于將流體流分開和/或使所述流體流偏轉到偏離所述縱軸線的方向上。通常， 流體在所述壁狀部件的兩側流動。 壁狀部件2具有第一寬向邊或第一側邊5，所述第一寬向邊5基本上在混合空間的 整個寬度上或整個直徑上延伸，即通常延伸到管狀殼體的壁。壁狀部件2具有布置在第一 寬向邊5下游的第二寬向邊或第二側邊6。根據圖1，第二壁狀部件8鄰接所述第二寬向邊 6且后面跟著的是第三壁狀部件3，第四壁狀部件9布置在所述第三壁狀部件3的下游并且 又與第五壁狀部件4相鄰接。壁狀部件2相對于縱軸線IO具有傾斜角，從而兩個部分的流 體流的偏轉通過第一寬向邊5來形成。 根據圖中未詳細示出的較簡單的變型，相鄰的安裝主體101的壁狀部件102可鄰 接第一壁狀部件2(或者相鄰的安裝主體101鄰接安裝主體1)，相鄰的安裝主體1、101優(yōu)選 地布置成相對于彼此旋轉或偏轉，特別地相對于彼此轉動90。的角。因而，根據圖1的安裝 主體1、101包括一系列的壁狀部件2、3、4、102、103、104和中間件8、9、 108、 109，所述壁狀 部件2、3、4、 102、 103、 104相對于縱軸線10以一定的角度被交替地順序布置，而所述中間段 8、9、108、109基本上平行于縱軸線排列。安裝主體101也可相對于安裝主體1轉動180° 。
在圖2中示出了第二實施例的靜態(tài)混合器的安裝主體或裝置主體1。所述安裝主 體用于安裝到管狀殼體中，在這種情況下，可以選擇地將管狀殼體制造成具有矩形或菱形 的橫剖的流動面積或也可以將其制造成具有圓形或橢圓形的橫剖的流動面積。這種安裝主 體1包括單個壁狀部件2，所述壁狀部件2被制造為具有矩形表面或/和橫截面積(或矩形 橫截面)23的板形部件，所述橫截面積23與壁厚7相對應。所述橫截面積23是利用平面 21而得到的作為板形部件的橫截面積或橫截面，所述平面21相對于縱軸線10垂直設置，所 述縱軸線10在主流動方向上對應于所述板形部件的對稱軸線。 在沒有使流動偏轉的安裝件如安裝主體的情況下，流體穿過混合空間的流動又被 定義為主流動方向。板形部件具有第一寬向邊5和第二寬向邊6以及連接所述兩個寬向邊 的兩個縱向側邊25、35，第一寬向邊和第二寬向邊將由壁狀部件2所跨越的混合空間20分 成兩個部分，在圖2的情況下將所述混合空間分成兩個半部。為了能使流體沿著壁狀部件 2的流動偏轉，第一寬向邊5相對于第二寬向邊6繞縱軸線10扭轉，使得兩個縱向側邊25、 35各自形成螺旋線或螺旋結構的表面。在圖2示出的壁狀部件中，第一寬向邊5相對于第 二寬向邊6被旋轉180。。所述縱向側邊25、35優(yōu)選地接觸包圍它們的管狀殼體或布置成
10離管狀殼體至多有一小間隔，從而避免流體的部分流體流沿著管狀殼體的內壁不受阻礙地 流動并被排除在混合過程之外。 至少一個另外的安裝主體101可以依次鄰接安裝主體1 ;僅僅示出了其橫截面積 或橫截面123。橫截面積123的第一寬向邊105布置成相對于安裝主體1的第二寬向邊成 一角度。在圖2的表示中，在橫剖的流動面積122上測量，相對角度達到90。。
圖3示出靜態(tài)混合器的另一個實施例，所述靜態(tài)混合器包括用于安裝在管狀殼體 中的多個安裝主體或裝置主體1、101、201、301、401、501。第一安裝主體l由具有矩形橫截 面的板形壁狀部件2構成，所述壁狀部件2包括第一寬向邊5、第二寬向邊6、第一縱向側邊 25以及第二縱向側邊35。第一寬向邊5設置在平面21中，所述平面21代表橫剖的流動面 積22，橫剖的流動面積22設置成垂直于結合圖1定義的主流動方向。兩個縱向側邊25、35 在這種情況下也接觸未示出的管狀殼體，或者離管狀殼體至多有小的間隔。
壁狀部件2具有條狀件26的功能，所述條狀件26將流體流分成兩個部分，除了在 第一寬向邊5的邊緣處的偏轉之外，這兩個部分的偏轉可以忽略不計。為此，偏轉件27在 條狀件的下游鄰接條狀件26。偏轉件27優(yōu)選地設置在平行于平面21排布的平面中或相 對于所述平面以一定的傾斜角布置，所述傾斜角達到不大于60。，優(yōu)選地不大于45。，特 別優(yōu)選地不大于30。。在所述偏轉件27的表面與平面21之間的傾斜角越小，所需的構造 長度越小，但壓力損失增加得越多?；驌Q句話說偏轉件的表面基本上設置在橫向平面內， 所述橫向平面相對于縱軸線成45。至90°角排布，優(yōu)選地成60。至90°角，特別優(yōu)選地成 75°至90°角。也可以理解偏轉件27作為壁狀部件3與圖l一致；然而，與圖1的壁狀部 件相對比，混合空間20被分成4部分空間。所述偏轉件將所流經的橫截面局部地減小到4 部分空間中的兩個。根據圖3，這些部分空間中的每一個都是一扇(形)區(qū)，當橫剖的流動 面積是圓形時，所述扇區(qū)具有90。的開度角。作為其備選方案，當偏轉件也被設計成用于具 有正方形橫截面的混合器殼體時，所述部分空間中的每一個也可具有正方形的橫截面。在 這種情況下，代替所示的偏轉件的彎曲，四邊形的偏轉件因而必須設有與管狀殼體的未示 出的內壁相鄰的(各)邊緣。 圖4中示出了靜態(tài)混合器的另一個實施例，其中可以在截面方向上將流體流分成 兩個以上的部分流。根據圖4的塑料制的靜態(tài)混合器包括用于安裝在混合器管狀殼體中的 安裝主體(或裝置主體)1，其中安裝主體1、101具有縱軸線10，所述縱軸線10沿流入安裝 主體1、101的流體的方向排布，以使所述安裝主體1、101能跨越混合空間20、120，其中混 合空間20、120在垂直于縱軸線10的平面21、121上具有橫剖的流動面積22、122，所述橫 剖的流動面積22、122基本上對應于混合器管狀殼體的橫剖的流動面積，其中安裝主體1、 101包括壁狀部件2、3、4、 102、 103、 104，用于將流體流分開和/或使所述流體流偏轉到偏離 縱軸線的方向上。能通過使壁狀部件2、3、4、102、103、104與平面21、 121相交來產生橫截 面積23、123，并且所述橫截面積23、123的最大值達到混合空間20、120的橫剖的流動面積 22、 122的1/5，優(yōu)選地是其1/10，特別優(yōu)選地是其1/20。安裝主體1包括多個壁狀部件2、 3、4，每個壁狀部件2、3、4都具有基本上矩形的橫截面，每個所述壁狀部件包括第一寬向邊 5、第二寬向邊6以及第一縱向側邊和第二縱向側邊25、35。壁狀部件2、3、4中的每一個都 布置在安裝主體1中，以使得縱向側邊25、35基本上沿縱軸線10的方向延伸且第一寬向邊 5和第二寬向邊6相對于縱軸線橫向地延伸。所述安裝主體包括將混合空間分成兩個部分的第一壁狀部件2，與第一壁狀部件2相交的至少兩個壁狀部件3、4鄰接第一壁狀部件2。 在根據圖4的實施例中相交角達到90。，但相交角可采用與之不同的值。根據圖4，第一壁 狀部件2通過至少一個過渡件11 、 12、 13、 111 、 112、 113與第二壁狀部件3和第三壁狀部件4 相連。如已經在圖3中示出的，可將所述過渡件設計為將流體流從橫剖的流動面積的一個 部分區(qū)域偏轉到另一個部分區(qū)域中的偏轉件。 相鄰的安裝主體1、101能通過至少一個連接件14、 15、 114、 115彼此相連，這種連 接件增大了靜態(tài)混合器的抗彎剛度。此外，通過所述連接件確保了聚合物熔體能從第一安 裝主體1流到第一安裝主體101 (和布置在下游的任何其他另外的安裝主體)。如果不存在 這些連接件，則從壁狀部件3或4到設置在下游的壁狀部件102的過渡明確地由唯一的公 共相交表面構成，所述公共相交表面在這種情況下由兩個正方形構成，所述正方形的邊長 等于壁厚7。用于設置在下游的安裝主體的全部聚合物熔體必須通過這些限制點，這將在工 具中導致局部壓力峰值。另外，聚合物熔體的長的保壓時間將導致壁狀部件的在使用時位 于管狀殼體附近的某些區(qū)域出現(xiàn)這樣的情況，會使聚合物熔體發(fā)生變化，且在某些情況下， 導致材料的物理性質的劣化和不均勻性。特別是當使用含有發(fā)泡劑的熔體產生泡沫結構 時，這種死區(qū)將不利于注塑過程。 與圖4中所示的方式相似，這些連接件也可設在根據圖1或2的實施例中，然而， 其被省略以簡化圖1和2的描繪。圖3的過渡件27同樣可滿足連接件的功能。
根據圖4，將相鄰的安裝主體1、101繞縱軸線10旋轉180°角。根據前述實施例 中任一個的安裝主體能按照需要彼此相互組合或結合。特別地，也可提供另外的連接件以 將不同實施例的安裝主體彼此組合或結合，以形成混合結構來改進混合效果。
根據前述實施例中任一個的靜態(tài)混合器由塑料制成，通過塑料甚至能在注塑過程 中獲得甚至更為復雜的幾何形狀。特別地對于包括多個安裝主體的靜態(tài)混合器，全體安裝 主體(1， 101,201,301，...)都具有縱向尺寸24，并且橫截面積23、123中的每一個都具有 壁厚7。所述縱向尺寸24與所述壁厚7之比達到至少40，優(yōu)選地至少50，特別優(yōu)選地至少 75。對于用于小流體量的靜態(tài)混合器的優(yōu)選應用，壁厚7小于3mm，優(yōu)選地小于2mm，特別 優(yōu)選地小于1. 5mm。全體安裝主體1、101的縱向尺寸24在5至500mm之間，優(yōu)選地在5至 300mm之間，優(yōu)先在50至100mm之間。 經過實驗，根據第四實施例的靜態(tài)混合器能以泡沫結構制造成具有60mm的縱向 尺寸和0.42mm的平均壁厚。因而，流動路徑與壁厚之比達到143 : 1。這種混合器由12個 安裝主體組成。 此外，根據第三實施例的靜態(tài)混合器能以泡沫結構制造成具有100mm的縱向尺寸 和0.42mm的平均壁厚。因而，流動路徑與壁厚之比達到238 : 1 。所述混合器由24個安裝 主體組成。
1權利要求
一種以注塑過程制造用于靜態(tài)混合器的安裝主體的方法，所述方法包括下列步驟在注入點以小于500巴的注入壓力將包含發(fā)泡劑的聚合物熔體注入通道中；用所述包含發(fā)泡劑的聚合物熔體充填所述通道，所述包含發(fā)泡劑的聚合物熔體在所述通道中至少部分起泡，其中流動路徑與壁厚之比達到至少10，所述方法還包括下列步驟冷卻在所述通道中的包含發(fā)泡劑的至少部分起泡的聚合物熔體；使所述聚合物熔體凝固以形成所述靜態(tài)混合器；擴大所述通道的橫截面；移除所述靜態(tài)混合器。
2. —種用包含發(fā)泡劑的聚合物熔體制造用于靜態(tài)混合器的安裝主體的注塑工具，所述 注塑工具包括通道和用于將所述包含發(fā)泡劑的聚合物熔體弓I入所述通道中的注入口 ，所述 通道具有用于所述靜態(tài)混合器的安裝主體的尺寸并且所述通道具有比率至少為10的流動 路徑與所述安裝主體的壁厚之比，其中所述注入口的區(qū)域中的注入壓力小于500巴。
3. 如權利要求2所述的注塑工具，其特征在于，所述通道具有縱軸線，所述縱軸線與所 述用于靜態(tài)混合器的安裝主體的縱軸線相對應并且具有橫截面通道面積，所述橫截面通道 面積布置成基本上垂直于所述聚合物熔體的流動方向，其中所述橫截面通道面積具有寬度 尺寸和厚度尺寸，其中所述厚度尺寸對應于用于所述靜態(tài)混合器的所述安裝主體的平均壁 厚，并且所述通道具有用于所述靜態(tài)混合器的所述安裝主體的幾何形狀。
4. 如權利要求3所述的注塑工具，其特征在于，所述厚度尺寸達到不大于2. 5mm。
5. 如前述權利要求中任一項所述的注塑工具，其特征在于，所述通道具有主通道和多 個側通道。
6. 如權利要求5所述的注塑工具，其特征在于，第一側通道具有板狀件的形狀，所述板 狀件由所述側通道的長度、所述寬度尺寸和所述厚度尺寸確定，其中所述第一側通道的所 述板狀件的長度沿所述通道的縱軸線的方向延伸，其中由所述寬度尺寸和所述厚度尺寸跨 越的所述橫截面通道面積被安排成基本上垂直于所述長度。
7. 如權利要求5或6所述的注塑工具，其特征在于，提供具有板狀件的形狀的第二側通 道，其中所述厚度尺寸沿所述縱軸線的方向延伸并且由所述縱向尺寸和所述寬度尺寸跨越 的平面布置成相對于所述縱軸線成一定角度。
8. —種用來安裝在混合器管狀殼體中的用于靜態(tài)混合器的安裝主體(1，101)，其中， 所述安裝主體(I，IOI)具有縱向尺寸(24)、橫向尺寸(36)和壁厚(7)，且所述縱向尺寸 (24)與直徑之比達到至少1 ;其中所述縱向尺寸(24)與所述壁厚(7)之比達到至少10 ;其 中所述安裝主體(1， 101)至少部分地由泡沫塑料構成；和其中存在著比率至少為10的流動 路徑與所述安裝主體(I，IOI)的所述壁厚之比。
9. 如權利要求8所述的安裝主體，其特征在于，多個安裝主體(I，IOI)沿著所述縱軸線 彼此前后布置。
10. 如權利要求8或9所述的安裝主體，其特征在于，所述安裝主體(I，IOI)具有縱軸 線(IO)，所述縱軸線沿流體流入所述安裝主體(I，IOI)的方向排布，以使所述安裝主體(1， 101)能跨越混合空間(20,120);其中所述混合空間(20,120)在垂直于所述縱軸線(10) 的平面(21,121)上具有橫剖的流動面積(22，122)，所述橫剖的流動面積基本上對應于所 述混合器管狀殼體的橫剖的流動面積；其中所述安裝主體(I，IOI)包括壁狀部件(2，3，4， 8，9， 102， 103， 104， 108， 109)，用于將流體流分開和/或使所述流體流偏轉到偏離縱向方向 的方向上；其中能通過所述壁狀部件(2， 3， 4， 8， 9， 102， 103， 104， 108， 109)與所述平面(21，121)的相交產生橫截面積(23，123)，并且所述橫截面積(23,123)的最大值達到所述混合 空間(20,120)的橫剖的流動面積(22,122)的1/5。
11. 如權利要求10所述的安裝主體，其特征在于，所述壁狀部件(2， 3， 4， 8， 9， 102， 103， 104， 108， 109)的橫截面積(23,123)形成第一寬向邊(5)，能通過所述第一寬向邊將所述混 合空間分成兩個部分區(qū)域。
12. 如權利要求10或11所述的安裝主體，其特征在于，所述壁狀部件(1)具有基本上 矩形的形狀，并且與所述第一寬向邊(5)相對地設置的第二寬向邊(6)相對于所述第一寬 向邊(5)旋轉一定角度，以形成螺旋形結構。
13. 如權利要求12所述的安裝主體，其特征在于，所述壁狀部件(2)包括條狀件(26)， 所述條狀件的第一寬向邊(5)形成分流邊緣，所述條狀件包括第二寬向邊(6)，所述第二寬 向邊與偏轉件(27)相鄰，所述偏轉件用于將來自所述混合空間(20)的第一部分區(qū)域的流 體流偏轉到所述混合空間(20)的第二部分區(qū)域中。
14. 如權利要求13所述的安裝主體，其特征在于，由所述第一寬向邊和第二寬向邊(5， 6)以及縱向側邊(25,35)界定出的所述壁狀部件的表面基本上沿所述縱軸線的方向排列。
15. 如權利要求14所述的安裝主體，其特征在于，所述偏轉件的表面設置橫向平面中， 所述橫向平面相對于所述縱軸線成45。至90°角排列。
16. 如權利要求14所述的安裝主體，其特征在于，所述偏轉件的表面設置橫向平面中， 所述橫向平面相對于所述縱軸線成60。至90°角排列。
17. 如權利要求14所述的安裝主體，其特征在于，所述偏轉件的表面設置橫向平面中， 所述橫向平面相對于所述縱軸線成75。至90°角排列。
18. 如前述權利要求8至17中任一項所述的靜態(tài)混合器，其特征在于，多個安裝主體 (I，IOI)沿著所述縱軸線以串聯(lián)布置方式布置。
全文摘要
本發(fā)明提出一種在注塑過程用來制造靜態(tài)混合器的方法，該方法包括下列步驟在注入點以小于500巴的注入壓力將包含發(fā)泡劑的聚合物熔體注入通道中；用包含發(fā)泡劑的聚合物熔體充填通道；包含發(fā)泡劑的聚合物熔體在通道中至少部分起泡，其中流動路徑與壁厚之比達到至少10。一種靜態(tài)混合器，它包括用于安裝在混合器管狀殼體中的安裝主體(1，101)，通過適合于注塑過程的注塑工具制造靜態(tài)混合器，安裝主體(1，101)具有縱向尺寸(24)和直徑(36)，縱向尺寸與直徑之比大于1，且安裝主體(1，101)至少部分地由泡沫塑料制成?？v向尺寸(24)與壁厚(7)之比達到至少10，且其中至少為10的流動路徑與壁厚之比。
文檔編號B29C45/27GK101722616SQ20091017979
公開日2010年6月9日 申請日期2009年10月19日 優(yōu)先權日2008年10月17日
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