CH642903A5

CH642903A5 - Verfahren zum herstellen von formkoerpern aus geschaeumtem kunststoff, wie z.b. geschaeumtem polystyrol.

Info

Publication number: CH642903A5
Application number: CH14680A
Authority: CH
Inventors: Joachim Teubert
Original assignee: Joachim Teubert
Priority date: 1979-01-30
Filing date: 1980-01-09
Publication date: 1984-05-15
Also published as: ES8100153A1; GB2040788B; FR2447803A1; ES488064A0; FR2447803B1; GB2040788A; SE8000748L

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Formkörpern aus geschäumtem Kunststoff, wie z.B. geschäumtem Polystyrol, bei dem das Kunststoff-Rohmaterial in Gestalt von ein Treibmittel enthaltenden, vorgeschäumten Perlen in eine teilbare Form eingebracht sowie in dieser von einem heissen gasförmigen Schäummittel beaufschlagt wird, das die Perlen unter weiterer Expansion miteinander zum Verschmelzen bringt, worauf der so erhaltene Schaum vor Entnahme des Formkörpers aus der Form stabilisiert wird.

Üblicherweise wird ein solches Verfahren in der Weise durchgeführt, dass man die vorgeschäumten Perlen des betreffenden Rohmaterials, beispielsweise durch einen Luftstrom, in eine Form einbringt, dort mit Wasserdampf beaufschlagt, wodurch die Perlen zum weiteren Expandieren 4md miteinander zum Verschmelzen gebracht werden, sodann zur Stabilisierung des so gebildeten Schaumes die Form mittels Wasser kühlt und schliesslich öffnet, um den so erhaltenen Formkörper mittels Luft oder eines mechanischen Auswerfers auszuwerfen. Die entsprechende Form weist hierzu gewöhnlich mindestens eine sogenannte Dampfkammer auf, aus der heraus der Dampf und gegebenenfalls auch die zum Auswerfen dienende Luft durch eine Mehrzahl von Düsen hindurch in den Formhohlraum eintritt. Diese Dampfkammer enthält darüberhinaus ein Sprührohrsystem, aus dem heraus die den Formhohlraum begrenzende Forminnenwand mit Kühlwasser besprüht wird. Naturgemäss führt das abwechselnde Aufheizen und Abkühlen der Form mit jedem Arbeitsspiel zu einem hohen Energieverbrauch.

Dem hat man gemäss französischer Offenlegungsschrift 2 338 124 bereits dadurch zu begegnen gesucht, dass man den Formkörperrohling, welcher durch das Bedampfen der Schaumstoffperlen erhalten wird, zum Zweck der Stabilisierung und Kalibrierung in eine kalte Form überführt, die aus der gleichen, inzwischen auf der Seite des Formhohlraumes oberflächlich gekühlten oder aber, vorzugsweise, aus einer eigenen Form besteht. Beide Verfahren wie auch die betreffenenden Ausrüstungen sind jedoch verhältnismässig aufwendig und, sofern mit einer oberflächlichen Wasserkühlung gearbeitet wird, führen sie zu nassen Produkten.

Der Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde ein Verfahren der eingangs genannten Art so zu gestalten, dass es bei zumindest annähernd gleicher Energiewirtschaftlichkeit einfacher sowie mit praktisch jeder herkömmlichen Form und Anlage durchzuführen ist und dazu noch trockene Produkte liefert.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Stabilisierung des Schaumes durch Hindurchdrücken eines Stabilisierungsmittels in Gestalt eines Gases durch den Formkörper erfolgt.

Es hat sich nämlich überraschenderweise gezeigt, dass die Schaumstabilisierung durch die herkömmliche Kühlung der Formwand bei eher geringeren Taktzeiten durch Hindurchdrücken eines Gases durch den Formkörper ersetzt werden kann, wovon die Form selbst weitgehend unbeeinflusst bleibt. Mit dem Wegfall einer Wasserkühlung fallen von verneherein •nahezu trockene Werkstücke an, ohne dass es dazu besonderer Massnahmen in der Formkonstruktion bedarf, wie sie

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beispielsweise durch die deutsche Patentschrift 22 37 397 bekanntgeworden sind. Dazu noch kann die Form aus einem verhältnismässig billigen Material ohne spezielle Korrosions-sowie Wärmeleiteigenschaften bestehen. Da auch wasserbedingte Ablagerungen entfallen, können die üblichen Düsen oder Schlitze in den Forminnenwänden durch Herstellung dieser Forminnenwände aus einem porösen Material ersetzt werden, wodurch der Formkörper eine ununterbrochene, gleichmässige Oberfläche erhält und auch die Struktur des Schaumes noch regelmässiger sein wird.

Das als Stabilisierungsmittel verwendete Gas wird im allgemeinen Luft sein, die mit Umgebungstemperatur angesaugt wird. Eine besondere Kühlung ist nicht erforderlich, da die Wirkung des Stabilisierungsmittels massgeblich darauf beruht, die Zellstruktur des vorausgehend geschäumten Kunststoffes durchlässig zu machen, wodurch die darin eingeschlossenen Treib- und Schäummittel entweichen können. Der Druck des Stabilisierungsmittels darf, sofern die Wandstärke des Formkörpers aufrechterhalten werden soll, den Druck des vorausgehend aufgebrachten Schäummittels nicht überschreiten.

Ein zwischenzeitliches Öffnen der Form kann hinzutreten, wird jedoch zumeist entbehrlich sein. Die beim Wieder-schliessen der Form erfolgende Stauchung des nachexpandierten Schaumstoffs führt im allgemeinen zu einem in der Stauchrichtung etwas weicheren Produkt, während jedoch durch das zwischenzeitliche Entspannen die Durchlässigkeit verbessert wird. Ein auch von Kondenswasser völlig freies Produkt kann erhalten werden, wenn als Schäummittel anstatt Wasserdampf ein heisses Gas wie z.B. Heissluft verwendet wird.

Das gasförmige Stabilisierungsmittel, im allgemeinen Luft, kann auch zugleich als Auswurfmittel verwendet werden, wozu die Form lediglich noch vor Beendigung der Kühlmittelzufuhr geöffnet zu werden braucht.

Aufgrund ihrer besonderen Herstellungsweise werden die erfindungsgemässen Produkte im Vergleich zu entsprechenden herkömmlich hergestellten Produkten im allgemeinen eine perliger strukturierte Oberfläche aufweisen, die ein eigenes, ansprechendes Erscheinungsbild ergibt. Eine gewisse Glättung der Oberfläche kann im Bedarfsfall dadurch erzielt werden, dass der Schäum- und Stabilisierungsvorgang innerhalb des gleichen Arbeitsspiels wiederholt wird. Zum Erhalt einer ähnlich glatten und geschlossenen Oberfläche, wie sie bei nach den herkömmlichen Schäumverfahren hergestellten Produkten unter Verwendung einer Wasserkühlung der Form üblich ist, kann im Laufe der Stabilisierangsphase ein Vakuum an den Formkörper angelegt werden. Neben der Ober-flächenglättung wird damit zugleich ein gegenüber einem Gas- oder Flüssigkeitsdurchtritt dichteres Produkt erhalten, welches auch insofern weitere Ähnlichkeit mit den auf herkömmliche Weise hergestellten Produkten aufweist.

In diesem Sinne geben die abhängigen Ansprüche gegebenenfalls zweckmässige Ausgestaltungsmöglichkeiten der Erfindung an. Nachfolgend werden die in den Ansprüchen angegebenen Massnahmen anhand einer in der Zeichnung schematisch angegebenen Anlage erläutert.

Die Zeichnung zeigt schematisch eine geschlossene Form, wie sie für die erfindungsgemässe Herstellung eines Schaumstoff-Formkörpers in Betracht kommt, einschliesslich der wesentlichen Zu- und Ableitungen samt zugehörigen Steuerorganen.

Die dargestellte Form 2 besteht aus den beiden voneinander trennbaren Formteilen 4 und 6, die zwischen sich den Formhohlraum 8 einschliessen. Jedes Formteil setzt sich im wesentlichen aus zwei Elementen, 10 und 12 bzw. 14 und 16, zusammen, die mittels nicht weiter gezeigter Schrauben und Dichtungseinlagen oder dgl. dicht miteinander verbunden sind und zwischen sich eine Dampfkammer 18 bzw. 20 enthalten. Über einen Injektor 22 steht der Formhohlraum 8 mit einer Zuleitung 24 zur Einführung des perlenförmigen Kunststoffrohmaterials mittels Luft in Verbindung. Über-5 dies ist jede der beiden Dampfkammern 18 und 20 mit dem Formhohlraum über eine Mehrzahl möglichst gleichmässig verteilter Düsen 26 verbunden, die einem gasförmigen Medium, wie z.B. Dampf und Luft, Durchtritt gewähren, jedoch dem Kunststoff ein Eindringen in die Dampfkammern ver-10 wehren. Anstelle der Düsen 26 können die Elemente 12 und 14 auch Forminnenwände 28 bzw. 30 aus einem porösen Material, wie z.B. Sintermetall, aufweisen.

Die Dampfkammer 18 besitzt Dampf- und Luftzutrittsöffnungen 32 bzw. 34, von denen die Dampfzutrittsöffnun-15 gen 32 über ein taktgesteuertes Ventil 36 mit der Dampfzuleitung 38 in Verbindung steht. Die Luftzutrittsöffnung 34 ist über ein taktgesteuertes Zweiwegventil 40 wahlweise mit der Luftzuleitung 42 oder der Atmosphäre verbindbar. Ebenso weist die Dampfkammer 20 Dampf und Luftzutrittsöff-20 nungen 44 bzw. 46 auf, von denen die Dampfzutrittsöffnung 44 über ein taktgesteuertes Ventil 48 mit der Dampfzuleitung 38 und die Luftzutrittsöffnung 46 über ein taktgesteuertes Zweiwegventil 50 wahlweise mit der Luftzuleitung 42 bzw. der Atmosphäre verbindbar ist.

25 Alle so weit beschriebenen Teile sind herkömmlich. Es fehlen hingegen die herkömmlichen Wassersprührohre im Inneren der Dampfkammern 18 und 20 oder auch Wasserkanäle in den Forminnenwänden. Zudem besitzen die beiden Zweiwegventile 40 und 50 in der hier beschriebenen vorteil-30 haften Ausführungsform der Erfindung jeweils eine Sperrstellung, und an den beiden die Luftzutrittsöffnung 34 mit dem Zweiwegventil 40 bzw. die Luftzutrittsöffnung 46 mit dem Zweiwegventil 50 verbindenden Leitungsabschnitten treten Zweigleitungen 52 bzw. 54 auf, die über ein taktge-35 steuertes Ventil 56 bzw. 58 und eine daran anschliessende Leitung 60 zu einer Vakuumquelle führen.

Zur Herstellung eines Formkörpers, wie des gezeigten Formkörpers 62, kann nun folgendermassen verfahren werden:

40 Bei geschlossener oder im wesentlichen geschlossener Form wird das Kunststoffrohmaterial in Gestalt vorgeformter Perlen mittels Luft durch den Injektor 22 in den Formhohlraum 8 eingeblasen, wobei die Luft entweder durch die Düsen 26 oder dgl. und die Dampfkammern oder aber durch 45 einen Spalt zwischen den beiden Formteilen 4 und 6 Aus-lass findet. Sodann wird über das Ventil 36 und wenig später auch über das Ventil 48 als Schäummittel Wasserdampft in die Dampfkammern eingeführt, welcher durch die Düsen 26 oder dgl. in den Formhohlraum 8 gelangt und das dort be-50 findliche, perlenförmige Kunststoffrohmaterial zum weiteren Expandieren und zum Verschmelzen bringt, worauf der Dampf bei wiedere geschlossenen Ventilen 36 und 48 durch eines oder beide der Zweiwegventile 40 und 50 in die Atmosphäre ausgelassen wird.

55 Auch diese Verfahrensschritte sind herkömmlich. Im Gegensatz zur herkömmlichen Verfahrensweise wird nun jedoch zur Stabilisierung des Formkörpers über eine der Dampfkammern, beispielsweise 18, Luft durch den Formkörper hindurchgeblasen, die in die andere Dampfkammer, 60 beispielsweise 20, entweicht. Dabei kann das Ventil 50 dieser zweiten Dampfkammer so gesteuert werden, dass es die Luft, wenn überhaupt auf diesem Wege, erst nach einer gewissen Zeit entweichen lässt, wodurch sich zunächst ein Gegendruck aufbaut. Um ein Ablösen des Formkörpers von 65 den Forminnenwänden zu vermeiden, darf der sich im Formhohlraum 8 einstellende Luftdruck den Druck des vorausgehend eingegebenen Schäummittels nicht überschreiten.

Sodann kann bei noch anstehendem Luftdruck die Form

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geöffnet werden, wodurch der gebilde Formkörper 62 von den Formteilen 4 und 6 aus- bzw. abgeworfen wird. Sofern der Luftdruck auf Seiten eines Formteils bereits abgebaut wurde, kann von dort ein nochmaliger kurzer Luftstoss aufgegeben werden.

Bei Formkörpern verhältnismässig grosser Wandstärke oder auch solchen stark unterschiedlicher Wandstärke kann es sich empfehlen, die Form noch vor oder während der Luftkühlung kurzzeitig etwas zu öffnen, wodurch sich die Luftdurchlässigkeit des Formkörpers verbessert.

Da der erfindungsgemäss hergestellte Formkörper 62 mit keinerlei Kühlwasser in Berührung kommt, verlässt er die Form sogleich nahezu trocken. Um auch noch letzte Feuchtigkeitsreste in Form von Kondenswasser auszuschalten, kann jedoch anstelle des üblichen Wasserdampfes als Schäummittel auch ein heisses Gas, wie z.B. Heissluft, treten, insbesondere wo ein solches ohnedies anfällt.

Als vorteilhaft hat es sich in manchen Fällen erwiesen, das Stabilisierungsmittel abwechselnd von beiden Seiten her durch den Formkörper hindurchzuleiten, was durch abwechselnde Belüftung und Entlüftung der beiden hier gezeigten Dampfkammern 18 und 20 geschehen kann.

Eine gewisse Glättung der Oberfläche des Formkörpers 5 kann gewünschtenfalls dadurch erreicht werden, dass der Bedampfungs- und Stabilisierungsvorgang innerhalb des gleichen Arbeitsspiels, gegebenenfalls mit etwas anderen Temperaturen und Drucken und/oder Taktzeiten, wiederholt wird. Darüberhinaus kann bei geschlossenen Ventilen 40 und 50 io über die Ventile 56 und 58 sowie die beiden Dampfkammern 28 und 20 Vakuum an den Formhohlraum angelegt werden, wodurch die vorausgehend miteinander verschweissten Perlen des Kunststoffschaumes noch zum weiteren Expandieren gebracht werden, bevor die Form endgültig geöffnet wird. 15 Sofern der Bedampfungs- und Stabilisierungsvorgang innerhalb des gleichen Arbeitsspiels wiederholt wird, kann sich auch die Vakuumaufgabe über die Ventile 56 und 58 wiederholen, die dann vorzugsweise am Ende eines jeden einzelnen Stabilisierungsvorganges erfolgt.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Verfahren zum Herstellen von Formkörpern aus geschäumtem Kunststoff, wie z.B. geschäumtem Polystyrol, bei dem das Kunststoff-Rohmaterial in Gestalt von ein Treibmittel enthaltenden, vorgeschäumten Perlen in eine teilbare Form eingebracht sowie in dieser von einem heissen gasförmigen Schäummittel beaufschlagt wird, das die Perlen unter weiterer Expansion miteinander zum Verschmelzen bringt, worauf der so erhaltene Schaum vor Entnahme des Formkörpers aus der Form stabilisiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Stabilisierung des Schaumes unter Hindurchdrücken eines Stabilisierungsmittels in Gestalt eines Gases durch den Formkörper erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck des aufgegebenen Stabilisierungsmittels denjenigen des vorausgehend aufgegebenen Schäummittels nicht überschreitet.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abfluss des Stabilisierungsmittels in der Weise gesteuert wird, dass sich im Laufe der Stabilisierungsphase ein Gegendruck von zumindest annähernd der Grösse des Druckes des aufgegebenen Stabilisierungsmittels einstellt.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stabilisierungsmittel mit einer geringeren Temperatur als derjenigen des vorausgehend aufgegebenen Schäummittels, vorzugsweise etwa mit Umgebungstemperatur, aufgegeben wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stabilisierungsmittel Luft ist.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufgabe des Stabilisierungsmittels abwechselnd von verschiedenen Seiten des Formkörpers her erfolgt.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Form vor oder während der Stabilisierungsphase kurzzeitig geöffnet wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schäummittel Wasserdampf ist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Schäumittel ein heisses Gas, vorzugsweise Heissluft, ist.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schäum- und Stabilisierungsvorgang innerhalb desselben Arbeitsspiels, gegebenenfalls mit abweichenden Temperaturen, Drucken und/

oder Taktzeiten, wiederholt wird.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stabilisierungsmittel zugleich als Auswurfmittel verwendet wird, mit dem der fertige Formkörper aus der Form ausgestossen wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zum Zweck des Ausstossens die Form noch während der Stabilisierungsmittelaufgabe geöffnet wird.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Laufe der Stabilisierungsphase ein Vakuum an den Formkörper angelegt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Vakuum am Ende der Stabilisierungsphase angelegt wird.

15. Verfahren nach den Ansprüchen 10 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass auch das Vakuum wiederholt angelegt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Vakuum am Ende eines jeden einzelnen Stabilisierungsvorganges angelegt wird.

17. Form zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bestehend aus mindestens zwei voneinander trennbaren Formteilen, von denen mindestens einer eine mit dem Formhohlraum über Durchtrittsquerschnitte in einer Forminnenwand in Verbindung stehende Dampfkammer enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Forminnenwand (28, 30) aus einem porösen Werkstoff, besteht.