DE1629541C3 - Verfahren zur Herstellung eines Schaumstoff-Formkörpers aus verschäumbarem, thermoplastischem Kunstharz durch Extrudieren und Extrudlervorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Schaumstoff-Fonnkörpers aus verschäumbarem, thermoplastischen Kunstharz durch Extrudieren, wobei der Harzstrom unter einem die Verschäumung verhindernden Druck zunächst in mehreren voneinander getrennten Einzelströmen 2, 7 in Richtung auf eine Auslaßöffnung geführt wird und die Hai/ströme 2 vor dem Verschäumen in einem gemeinsamen Harzstrom vereinigt werden, der durch Schlitzdüsen so extrudiert wird, daß er die Maschen eines Hohlkörpers mit netzförmigen Querschnitt bildet.

Geschäumte Harze sind begehrte Industrieprodukte, weil sie ausgezeichnete wärmeisolierende Eigenschaften aufweisen. Sie werden oft durch Formpressen hergestellt, doch ist auch die Herstellung geschäumter Harze durch Extrusion bekannt, wobei ein mit einem Gas oder Dampf gemischtes Harz unter Druck durch beispielsweise eine Düse von runder Form gepreßt wird und wobei die Expansion des Gases oder Dampfes die Schaumbildung bewirkt. Derartige Verfahren sind jedoch nicht für alle Zwecke geeignet, und es ist beispielsweise schwierig, durch Extrusion geschäumte Polystyrolplatten herzustellen, weil die extrudierte Platte eine faltige bzw. unebene Oberfläche hat und dazu neigt, sich zu verziehen.

Es ist nun aus der US-Patentschrift 31 21 130 ein Verfahren zur Herstellung von Schaumstoff-Formkörpern bekannt, bei weichem getrennte Stränge eines verschäumten Kunststoffes aus einer Vielzahl von AustriitsöffniMigen extrudien werden, die so nahe /!;:.·>;;.:!:'k-r ;·::!>:<.·;irJ:-.-·· ■■!■:.:. hLi sich die extrudieren Stränge anschließend miteinander vereinigen. Diese Vereinigung tritt erst ein, nachdem die einzelnen Stränge die Austrittsöffnung verlassen haben, d. h. es besteht unmittelbar hinter der Austrittsöffnung noch keine Verbindung zwischen den einzelnen Strängen und die Vereinigung findet erst statt, nachdem ein bestimmter Verschäumungsgrad erreicht ist. Bei derartigen Extrudaten ist allerdings eine Neigung zur Ablösung der einzelnen Stränge voneinander zu to beobachten, wodurch die Festigkeit des erhaltenen Schaumstoff-Formkörpers erheblich beeinträchtigt wird.

Das deutsche Patent 15 04 573 schlägt ein Verfahren vor zur Herstellung eines Schaumstoff-Formkörpers aus versehäumbaren. thermoplastischem, synthetischem Harz durch Extrudieren, wobei der Harzstrom unter einem die Verschäumung verhindernden Druck zunächst in mehreren voneinander getrennten Einzelströmen in Richtung auf eine Auslaßöffnung geführt wird, und bei dem der Harzstrom durch Schlitzdüsen so extrudiert wird, daß er die Maschen eines Hohlkörpers mit netzförmigem Querschnitt bildet.

Auch hier ist jedoch die Formfestigkeit von beispielsweise auf diese Weise hergestellten Platten nicht immer zufriedenstellend.

Der Erfindung liegt daher die Aulgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Schaumstoff-Formkörpers mit verbesserten Eigenschaften, insbesondere mit geringer Dichte und gutem äußeren Aussehen und Formbeständigkeit, zu schaffen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung daher bei einem Verfahren der eingangs genannten Gattung vorgeschlagen, die Harzströme 7 zwischen die Maschen dieses Hohlkörpers zu extrudie^rcn;

Es wird bei dem Verfahren gemäß der Erfindung

bevorzugt, daß etwa 20 bis 30% des gesamten Kunstharzes durch die Harzströme 7 geführt wird.
Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Extrudiervorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, die an der Harzeintrittsseite Kanäle 2, die am Auslaßende in Schlitzdüsen 3, 4, 5, 6 übergehen, aufweist. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß außerdem Kanäle 7 vorgesehen sind, die mit den Schlitzdüsen nicht direkt in Verbindung stehen und deren Austrittsende jeweils innerhalb des durch die Schlitzdüsen 3, 4, 5, 6 gebildeten Netzwerkes liegt.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist der Querschnitt der Düsen der Harzkanäle 7 der Form der Maschen ähnlich.

Das erfindungsgemaße Verfahren ist besonders zur Herstellung einer geschäumten Platte, beispielsweise aus geschäumtem Polystyrol brauchbar. Die Bezeichnung Platte wird in der vorliegenden Beschreibung zur Bezeichnung eines Flächenfolien- bzw. Phittenmaterials von einiger Dicke, gewöhnlich von wenigstens 19 mm, und oftmals von einer Dicke von 38 mm bis 101,6 mm verwendet. Eine derartige Platte ist als Isoliermediuni für eine Vielzahl von Verwendungen brauchbar.

Eine gemäß der Erfindung hergestellte Platte kann beispielsweise aus geschäumtem, thermoplastischem Polystyrol hergestellt sein. Eine derartige Platte besteht aus einem Extrudat mit einem Querschnitt (im rechten Winkel zur Länge der Platte), der ein Netzwerk von extrudiertem Materia! zeigt, wobei innerhalb einer jeden Masche des Netzwerks ein Strang von extrudiertem, geschäumten Material eingeschlossen Ki. Die Piano ha: ',oinii :,ί:, Cji::^ einen hü ν,;-.,·ι;;ί;.-Ιν.·ϋ

einheitlichen Querschnitt, wobei sie eine Stärke von wenigstens 19 mm, eine Dichte von 0,014418 bis 0,024030 oder 0,03204 g/cm³, und im wesentlichen ebene Ober- und Unterseiten aufweist.

Es ist für das erfindungsgemäße Verfahren wesentlieh, daß zur Erzielung guter Ergebnisse der Druck innerhalb der Extrusionsvorrichtung ausreichend hoch gehalten wird, um das Harz vor dem Verlassen der Schlitzdüsen am Verschäumen zu hindern. Das Verhältnis der Abmessungen der Kanäle und der Abmessungen der Schlitzdüsen sollte derart sein, daß die aus den Kanälen ausfließenden Harzströme sich zur Ausfüllung der Schlitzdüsen zwecks Vereinigung ausdehnen können, während sie noch in nichtverschäumtem Zustand sind.

Für die erfindungsgemäße Herstellung einer einheitlichen und regelmäßigen, bzw. symmetrischen Platte wird normalerweise die Verwendung einer Extrudiervorrich-, tung vorgezogen, die Schiitzdüsen aufweist, die in einem symmetrischen Netzwerk von Maschen angeordnet sind, die durch eine einheitlich angeordnete Reihe von Kanälen unterstützt werden und die bei jeder Masche einen eigenen, im wesentlichen zentral gelegenen Kanal für einen Harzstrom hat. Oftmals wird es vorgezogen, das Netzwerk aus Netzquadraten zusammenzusetzen. Düsen der bevorzugten Typen sind besonders zur Herstellung geschäumter Polystyrolplatten geeignet.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist Kanäle auf, die im Querschnitt vorzugsweise rund sind. Die andere Dimension der Kanäle verläuft entlang der Fließrichtung des Harzes. Die Kanäle müssen jedoch nicht unbedingt einen runden Querschnitt aufweisen, sondern es ist auch irgendeine andere Form durchaus möglich. Beispielsweise können die Kanäle einen hexagonalen oder auch einen quadratischen Querschnitt besitzen. Vorzugsweise sind die Kanäle in symmetrischer Weise hinter dem Netzwerk der Schlitzdüsen angeordnet.

Wie bereits erwähnt, ist das Verhältnis zwischen den Abmessungen der Kanäle und den Abmessungen der Schlitzdüsen vorzugsweise derart, daß die aus den Kanälen ausfließenden, bzw. herausgepreßten Harzströme sich zur Füllung der Schlitzdüsen und zur Vereinigung ausdehnen, während sie noch in nichtverschäumtem Zustand sind. Beispielsweise sind, zur Unterstützung der Sicherstellung der Vereinigung vor dem Verschäumen, sowohl der durch die Schlitzdüsen gebotene Fließwiderstand als auch die Verweilzeit des verschäumbaren Harzes innerhalb derselben, verhältnismäßig hoch und obgleich diese Werte teilweise durch die Theologischen Eigenschaften des verschäumbaren Harzes bestimmt werden, werden sie am besten mittels einer geeigneten Auswahl von Abmessungen der Schlitzdüsen und der Kanäle gesteuert.

Die Abmessungen der Schlitzdüsen werden ihrerseits von den Abmessungen der Kanäle entlang der Richtung des Harzflusses und dem Querschnitt bestimmt, welcher wiederum durch die Weite und Länge bestimmt wird, wobei die Länge die größere dieser beiden linearen Abmessungen ist. Im allgemeinen ist die Weite der Schlitzdüsen geringer als der Durchmesser der hinter ihnen angebrachten Kanäle; beispielsweise liegt der Durchmesser der Kanäle oftmals im Bereich des 1,3- bis lOfachen, besonders im Bereich des 1,3- bis 5fachen der Weite der Schlitzdüsen. Im allgemeinen wird das Netzwerk der Schlitzdüsen von einer Anzahl gerader, sich kreuzender Schlitzdüsen gebildet und die Gesamtform des Netzes entspricht der Querschnittsform des extrudierten Produktes. Vorzue-sweisc sind eine Anzahl von geraden Sclilitzdüsen parallel zueinander angeordnet, wobei sie von anderen parallelen Reihen unter Bildung eines Netzwerks gekreuzt werden, und wobei jede Schlitzdüse ihre zugeordnete Reihe von Kanälen besitzt. Ein Netzwerk von Schlitzdüsen kann ebenso beispielsweise in der Form eines rechtwinkligen oder dreieckigen Gitters, beispielsweise einer Reihe von Quadraten oder eines sechseckigen Sterns innerhalb eines Hexagons sein. Die Länge des Netzwerkes (von der Auslaßöffnung der Düse her gesehen) kann je nach Wunsch kleiner oder größer sein und beispielsweise im Bereich von wenigen Zentimetern bis zu einer Länge von 152 Zentimetern oder darüberliegen, je nach den gewünschten Abmessungen des fertiggestellten Schaumstoff-Formkörpers. Die Weite einer jeden Schlitzdüse steht ebenfalls in einem gewissen Verhältnis zur Dicke des Extrudates, wird aber auch noch bis zu einem gewissen Grade durch die maximale praktische Extrusionsgeschwindigkeit und den Grad des Zusammenfließens bzw. der Vereinigung bestimmt, die zwischen den Strömen des nichtverschäumten, aus den Kanälen ausfließenden Harzes erreicht werden kann. Im allgemeinen wurde eine Schlitzdüsenweite zwischen 0,254 mm und 6,35 mm, beispielsweise von 0,508 bis 2,54 mm und insbesonders ungefähr 8,98 mm als geeignet gefunden. Die Länge der Schlitzdüsen kann beispielsweise zwischen 1,27 und 50,8 mm insbesonders zwischen 2,54 und 12,7 mm betragen.

Vorzugsweise liegt die formgebende Länge der Kanäle zwischen dem '/2- bis 20-fachen der formgebenden Länge der Schlitzdüsen (Führungsschlitze). Wenn beispielsweise Polystyrol extrudiert werden soll, kann die Länge der Kanäle beispielsweise im Bereich des 1,6-bis 3fachen der Länge der Schlitzdüsen liegen. Bei der Extrusion von Polyäthylen kann beispielsweise die Länge der Kanäle das 2- bis 6fache der Länge der Schlitzdüsen betragen. Bei anderen Harzen kann das Verhältnis größer oder kleiner sein, je nach dem, ob das viskoelastische Verhalten des Harzes niedrig oder hoch ist, und um den Memory-Effekt klein zu halten und ein gutes Zusammenfließen zwischen den aus den Kanälen austretenden Harzströmen zu bewirken.

Die Kanäle innerhalb der Maschen des Netzwerks der Schlitzdüsen können einen Querschnitt haben, der der Form der umgebenden Maschen ähnlich ist, jedoch müssen die Querschnitte nicht identisch sein. Beispielsweise kann zu einem Netzquadrat ein Kanal zugeordnet sein, der einen quadratischen, runden oder polygonalen Querschnitt besitzt; ein dreieckiges oder rechteckiges Netzwerk kann Kanäle haben, deren Querschnitte dreieckig bzw. rechteckig sind. Darüber hinaus muß der Querschnitt des Kanals durchaus nicht in seiner ganzen Länge gleich sein, und es kann beispielsweise der Kanal an seinem Ausgangsende einen verringerten Querschnitt haben, oder es kann der Querschnitt während des größten Teils seiner Gesamtlänge rund sein und nur sein Ausgangsende eine ähnliche Formgebung wie die ihn aufnehmende Masche besitzen. Es kann, falls gewünscht, auch mehr als ein Kanal, beispielsweise zwei oder drei Kanäle, innerhalb jeder Masche vorhanden sein. Ebenso ist es möglich, daß, obgleich es vorgezogen wird, daß jede Masche in einem Netzwerk einen Kanal aufweist, eine bestimmte Verteilung vorliegt, in der Maschen ohne Kanäle angeordnet sind.

Vorzugsweise verlaufen die Kanäle geradlinig von der Vorderseite zur Rückseite der Strangpreßform, so daß sie mit verschäumbarem Harz von der Schnecke der Exirudierpresse beschick: werden können. In der

Praxis ist die Querschnittsfläche eines Kanals nicht größer als 1,29032 cm², so daß der Druck in der Strangpresse nicht zu stark herabgesetzt wird. Der Durchmesser der Kanäle kann zwischen 0,508 und 2,5 mm, wie zwischen 0,7620 und 1,778 mm, beispielsweise ungefähr 1,27 mm sein. Das aus den Kanälen und dem Netzwerk der Schlitzdüsen austretende, verschäumende Harz expandiert in die Atmosphäre, und es wird vorgezogen, daß die Größe der Kanäle etwas größer ist als die Abmessungen, die es dem aus den Kanälen austretenden, verschäumenden Harz unter Extrudieren gerade ermöglichen würden, die Zwischenräume zu füllen, die durch das aus den Schlitzdüsen austretende, verschäumende Harz gebildet werden. Zum Beispiel ist geeigneterweise die Querschnittsfläche eines jeden _t5 Kanals oftmals so groß, daß von 15 bis 40%, vorzugsweise von 20 bis 30% des gesamten extrudierenden Polymerisates durch die Kanäle hindurchgeht. Wo innerhalb jeder Masche mehrere Kanäle vorhanden sind, muß natürlich ihre vereinigte Querschnittsfläche berücksichtigt werden.

Die Gesamtgröße der Strangpreßform, beziehungsweise der Düse wird durch den Querschnitt des verschäumten Profils, das durch Extrudieren hergestellt werden soll, bestimmt. Im allgemeinen findet eine Expansion sowohl über die Breite als auch über die Länge der Düsenöffnung (dem Netzwerk der Schlitzdüsen) statt, wenn auch die Expansion in Richtung der Breite die größere ist. So kann beispielsweise eine Platte mit einer Stärke von 38,1 mm mit einer Düse hergestellt werden, die in der Breite verhältnismäßig eng, wie 12,7 mm, ist.

Eine erfindungsgemäße Extrudiervorrichtung bzw. eine Extrudierdüse wird in den Zeichnungen in beispielhafter Weise (jedoch nicht maßstabsgetreu) dargestellt. Hierbei ist

Fig. 1 eine Vorderansicht der Extrudiervorrichtung, und

F i g. 2 ein Schnitt längs der Linie 11-11 in F i g. 1.

Die Extrudiervorrichtung gemäß der Erfindung ^₀ besteht aus einem Flußstahlblock 1, in welchem, ausgehend von einer Seite, 82 zylindrische Kanäle 2 vorgesehen sind. Die Kanäle sind so angeordnet, daß sie mit einem rechtwinkligen Netzwerk von drei horizontalen und siebzehn vertikalen, miteinander verbundenen Schlitzdüsen, beispielsweise 3, 4, 5 und 6, verbunden sind. Jede horizontale Schlitzdüse hat daher sechzehn Kanäle, die mit ihr verbunden sind, und jede vertikale Schlitzdüse hat zwei Kanäle. Es sind ebenso 32 zylindrische Kanäle 7 vorhanden, die sich vollständig durch den Block, wie angezeigt, erstrecken, wobei jeder Kanal zentral in einer der quadratischen Maschen 8 des Netzwerks von Schlitzdüsen angebracht ist. Die Extrudiervorrichtung umfaßt ferner Mittel (nicht eingezeichnet) zu ihrer Befestigung an dem Vorderende eines Extruders, so daß im Betrieb ein schäumbares, thermoplastisches, synthetisches Harz in die Extrudiervorrichtung in Richtung der Pfeile von F i g. 2 eingeführt werden kann.

Die Kanäle können beispielsweise eine Länge von 15,875 mm mit einem Durchmesser von 1,32 mm besitzen. Die Schlitzdüsen können beispielsweise eine Weite von 0,889 mm und eine formgebende Innenfläche von 9,525 mm aufweisen, wobei die drei horizontalen Schlitzdüsen jede 101,6 mm lang und durch Zwischenräume von 6,35 mm getrennt sind und die siebzehn vertikalen Schlitzdüsen jede 12.7 mm lang und mit Zwischenräumen von 6,35 mm getrennt, längs der Länge der horizontalen Schlitzdüsen angeordnet sind. Jeder Kanal kann beispielsweise einen Durchmesser von 1,32 mm haben. Selbstverständlich sind die obigen Angaben nur als beispielhaft aufzufassen. Es wurde bereits erwähnt, daß der Querschnitt der Kanäle nicht nur rund, sondern auch quadradisch, bzw. rechteckig mit einer Seitenlänge von beispielsweise 1,32 mm sein kann. Ebenso muß das Netzwerk der Schlitze nicht quadratisch, wie angegeben, sein.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann das angewandte Harz ein Polymerisat oder Copolymerisat eines Vinyl- oder Vinyliden-Monomeren oder eines substituierten Monomeren sein. Bevorzugt wird ein Polymerisat oder Copolymerisat eines vinylaromatischen Monomeren, wie Styrol, Chlorstyrol, Vinyltoluol oder ot-Methylstyrol eingesetzt.

Das in dem Verfahren gemäß der Erfindung eingesetzte Harz enthält ein Treibmittel, welches vorzugsweise eine flüchtige Substanz, beispielsweise eine flüchtige Flüssigkeit, ist. In vielen Fällen ist das ! Treibmittel unter normalen, atmosphärischen Bedin- ' gungen (20⁰C und 1 Atmosphäre Druck) ein Gas oder i Dampf, das jedoch unter dem Extrusionsdruck in dem geschmolzenen oder halbgeschmolzenen thermoplastisehen Harz gelöst sein kann. Beispiele verwendbarer flüchtiger Substanzen sind niedere, aliphatische Kohlen- ' Wasserstoffe, niedere Alkylhalogenide und anorganische Gase. Das Treibmittel kann auch ein chemisches Treibmittel sein. Ein Zusatz von 3 bis 35%, insbesondere von 7 bis 30 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des Harzes, an Treibmittel ist im allgemeinen geeignet. Beispielsweise wurden bei Verwendung von 7 bis 15 Gewichtsprozent Butan oder Isobuten, zusammen mit Polystyrol, ausgezeichnete Ergebnisse erhalten. Mitunter enthält das Harz ebenso ein keimbildendes Mittel, welches die Bildung einer großen Anzahl feiner Zellen unterstützt. Es kann eine große Vielzahl von keimbildenden Mitteln verwendet werden, einschließlich feinverteilter, inerter Feststoffe.

Das Treibmittel wird, besonders wenn es eine flüchtige Substanz ist, vorzugsweise mit dem Harz durch Einspritzen desselben in den Zylinder des in dem Verfahren verwendeten Extruders gemischt; wahlweise j kann dem Extruder eine vorgemischte, das Treibmittel | enthaltende Zubereitung, beispielsweise verschäumbare ^: Polystyrolperlen mit Pentan, zugeführt werden.

Die Extrusionstemperatur (d. h. die Temperatur der Extrudiervorrichtung und des in derselben befindlichen Harzes) hängt in gewissem Ausmaß von dem Erweichungspunkt des Harzes ab, jedoch sind im allgemeinen Temperaturen zwischen 95 und 180°C, vorzugsweise zwischen 100 und 160°C, geeignet. Beispielsweise kann, wenn ein verschäumbares Polystyrol extrudiert werden soll, eine Temperatur im Bereich von 130 bis 16O⁰C eingestellt werden, während für Polyäthylen etwas niedrigere Temperaturen, beispielsweise 95 bis 110⁰C geeignet sind.

Der Druck innerhalb der Extrudiervorrichtung ist gewöhnlich ausreichend, um ein Verschäumen des Harzes vor dem Austritt aus den Schlitzdüsen zu verhindern. Falls das Treibmittel eine kondensierbare, flüchtige Substanz ist, ist der Druck größer als der Sättigungsdampfdruck der flüchtigen Substanz bei der Extrusionstemperatur. Es können Drucke, beispielsweise von höher als 17,5 kg/cm², und insbesondere zwischen 17,5 und 105 kg/cm² eingestellt werden. Vorzugsweise liegt der Druck zwischen 21.0 und 70,0 kg/cm².

Es wurde bereits erwähnt, daß das erfindungsgemäße Verfahren von besonderem Wert für die Herstellung von extrudiertem, geschäumten Material, beispielsweise von plattenförmigem Material, ist, das eine geringe Dichte, z. B. von 0,014418 bis 0,024030 g/cm³ besitzt und eine Dicke von wenigstens 19,05mm bis z.B. bis zu !01,6 mm aufweist. Bei dem gemäß Erfindung hergestellten Material kann aber auch ein größerer Dichtebereich eingestellt werden, obgleich mit einer Erhöhung der Dichte über 0,03204 oder 0,04806 g/cm³ oft nur ein geringer Vorteil verbunden ist. Eine Dichte von etwa 0,01602 g/cm³, z.B. zwischen 0,0!602 und 0,024030 g/cm³, oder etwa 0,019244 g/cm³ ist gewöhnlich vorzuziehen. Die Dicke des erfindungsgemäß hergestellten Materials kann ebenso aber auch außerhi)lb der obigen Grenzen liegen und beispielsweise so niedrig wie 12,7 mm sein; eine Dicke von 25,4 bis 63,5 mm, z. B. im Bereich von 50,8 mm. ist oftmals gut brauchbar. Falls das Produkt eine Platte ist, kann die Breite derselben bis zu 50 cm und darüber beiragen, wie z.B. 0,60 oder 1,21m, und selbstverständlich bei beliebiger Länge. Es können neben den Platten auch andere Schaumstoff-Formkörper hergestellt werden, wie z. B. solche mit einem gebogenen Querschnitt, wenn beispielsweise Deckenwölbungen oder Rohrisolierungen gewünscht werden.

Nach dem Austritt aus der Extrudiervorrichtung hai das extrudierte Harz beispielsweise eine platte, im wesentlichen ebene obere und unter Oberfläche. Mitunter haben die Oberflächen eine leicht gewellte Struktur, was jedoch normalerweise die Verwendung des extrudierten Materials für viele Zwecke nicht behindert, in den Fällen, wo sonst eine leicht unebene Oberfläche gebildet würde, kann das exlrudterte Maieria! durch Mittel geleite) werden, die geringfügig auf die extrudierten Oberflächen einwirken und eine Glättung sicherstellen. Diese Mittel können beispielsweise Waizenpaare, bewegende Bänder oder formgebende Ansatzstücke, bzw. Lippen sein, die an der Vorderseite der Extrudiervorrichtung befestigt sind. Formgebende Ansatzstücke, die gekühlt werden und so ausgebildet sind, daß sie mit der Oberfläche des geschäumten Harzes übereinstimmen, stellen ein sehr wirksames Verfahren zum Sicherstellen einer glatten Oberfläche dar.

Die detaillierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Extrudiervorrichtung kann in vieler Hinsicht zur Erzielung eines extrudierten Materials, wie z. B. einer Platte mit glatten Oberflächen, modifiziert werden. Beispielsweise werden ausgezeichnete Ergebnisse erhalten, wenn sichergestellt wird, daß die Länge (gemessen von der Vorderseite der Düse) der Schlitzdüsen rund um den Rand der Düse länger ist als die der Schlitzdüsen, die die inneren Maschen des Netzwerks bilden. Die Länge der peripheren Schlitzdüsen kann beispielsweise zweimal, z. B. ungefähr 1 '/2-mal so lang sein, als diejenige der anderen Schlitzdüsen des Netzwerkes.

Im allgemeinen haben die extrudierten, geschäumten Materialien der Erfindung eine ausgezeichnete Biegefestigkeit (gemessen nach British Standard Specification Nr. 3837). Es wurden Festigkeitswerte entlang der Extrudierrichtung im Bereich von 1,26 bis 2,10, oder oft auch von 1,54 bis 1,96 kg/cm² und Festigkeitswerte quer zur Extrudierrichtung im Bereich von 1,75 bis 2,80, oder oftmals von 1,96 bis 2,24 kg/cm² gemessen.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird durch die nachfolgenden Beispiele erläutert.

Beispiel 1

Dieses Beispiel beschreibt die Herstellung einer verhältnismäßig dicken Platte von geschäumtem Polystyrol mit einer Dichte von 0,019224 g/cm³.

Die verwendete Extrudiervorrichtung war der oben beschriebenen, und in Fig. 1 und 2 erläuterten Vorrichtung ähnlich, hatte jedoch drei 38,1 mm lange, horizontale Schlitzdüsen und sieben 12,7 mm lange, vertikale Schlitzdüsen, wobei jede Schlitzdüse eine Weite von 8,89 mm hatte und die Schlitzdüsen ein quadratförmiges Netzwerk bildeten, bei dem jede Masche eine Seitenlänge von 6,35 mm aufwies. Die vier Schlitzdüsen, die am Rand des Netzwerks lagen, hatten eine Länge von 12,7 mm, wobei die Länge der anderen Schlitzdüsen 6,35 mm (beide gemessen von der Vorderseite der Form) betrug. Jede vertikale Schlitzdüse hatte zwei mit ihr in Verbindung stehende zylindrische Kanäle, während jede horizontale Schlitzdüse sechs Kanäle aufwies, mit Kanaldurchmessern von 1.3208 mm. Die Länge der mit der inneren Schlitzdüse verbundenen Kanäle war 19,05 mm und die der mit den peripheren Schlitzdüsen verbundenen Kanäle !2,7 mm. Im Zentrum von jeder »Masche« des Netzwerkes war ein Kanal mit einer Abquetschfläche von 25.4 mm, der durch die Extrudiervorrichtung durchlief und einen quadratischen Querschnitt mit einer Seitenlänge von 1,3208 mm hatte.

Die Extrudiervorrichtung war an einem Extruder mit einem Zylinderdurchmesser von 38,1 mm angebracht, der ferner mit einem einstellbaren Druckreduzier-Ventil hinter der Form und Mitteln zum Einspritzen von isobuten in den Zylinder versehen war. Tablettiertes Polystyrol wurde dann gemischt mit 0,5 Gewichtsprozent feinverteiltem Siliciumdioxid durch die Extrudiervorrichtung extrudiert, während Isobuten zur Herstellung einer verschäumbaren Zubereitung, die 13 Gewichtsprozent Isobuten enthielt, eingespritzt wurde. Der Druck innerhalb des Extruders lag bei ungefähr 141 kg/cm² und unmittelbar hinter der Extrudiervorrichtung bei ungefähr 42 kg/cm²; die Formtemperatur betrug 125°C und die Längengeschwindigkeit des geschäumten Polystyrols beim Austritt aus der Extrudiervorrichtung war ungefähr 3,0480 m/Min.

Auf diese Weise wurde eine gutverfestigte Platte aus geschäumtem Polystyrol mit im wesentlichen ebenen Oberflächen hergestellt, mit einer Breite von 88,9 mm, einer Dicke von 31,75 mm und einer Dichte von 0,019224 g/cm³.

Es wurde gefunden, daß das aus den Schlitzdüsen extrudierte, geschäumte Polystyrol eine zusammenhängende Matrix bildete, innerhalb welcher die Streifen aus dem geschäumten Harz angeordnet waren, die aus den Kanälen 7 extrudiert wurden.

Die Oberflächen der extrudierten Platte waren nur sehr gering gewellt. Sie konnten beim Durchlaufen des Materials nach dem Extrudieren durch eine »Verformungsvorrichtung«, die aus einem Paar flacher, an der Vorderseite der Form angebrachten und nach außen reichenden Stahiplatten besteht, korrigiert werden. Die Platten divergieren, und zwar jede in einem Winkel von 10° zur Horizontalen; sie erstrecken sich 50,8 mm von der Vorderseite der Extrudiervorrichtung und werden auf einer Temperatur von ungefähr 90⁰C gehalten.

Das vorstehende Beispiel beschreibt ein Verfahren, wobei nur eine kleine Extrudiervorrichtung verwendet wurde. Die Herstellung von breiteren Platten wird durch Verwendung eine·' Extrudiervorrichtung erreicht.

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bei welcher das Netzwerk aus den Schlitzdüsen in geeigneter Weise nach der Seite verlängert ist; in gleicher Weise kann man eine dickere Platte durch Ausdehnen des Netzwerks in vertikaler Richtung herstellen.

Die Platte (so wie sie lediglich durch gerades Extrudieren allein hergestellt worden war) wurde auf ihre Biegefestigkeit nach einem, in der British Standard Specification Nr. 3837 ähnlichen Verfahren geprüft, wobei jedoch unter Verwendung einer modifizierten Aufspannvorrichtung eine Probe von

76,2 χ 76,2 χ 25,4 mm verwendet wurde. Die Festigkeit entlang der Extrudierrichtung war 1,75 kg/cm² und quer zur Extrudierrichtung 2,03 kg/cm².

Beispiel 2

Dieses Beispiel beschreibt die Herstellung einer geschäumten Polystyrolplatte von größerer Breite und Stärke als die in Beispiel 1 hergestellte.

Die verwendete Extrudiervorrichtung war ähnlich der in Fig. 1 und 2 der Zeichnungen beschriebenen Vorrichtung gebaut. Jedoch hatte sie vier 43,18 cm lange, horizontale und 69 19,05 mm lange, vertikale Schlitzdüsen, wobei jede Schlitzdüse eine Weite von 8,89 mm hatte, und Schlitzdüsen, die am Netzwerk der quadratförmigen »Maschen« endeten, wobei jede Masche eine Seitenlänge von 6,35 mm aufwies. Die vier Schlitzdüsen, die am Rande des Netzwerkes endeten, hatten eine Länge von 12,7 mm, während die Länge der anderen Schlitzdüse 9,525 mm war. (Beides gemessen von der Vorderseite der Düse). Jede vertikale Schlitzdüse hatte drei mit ihr verbundene, zylindrische Kanäle, während jede horizontale Schlitzdüse 68 Kanäle besaß, wobei jeder Kanal einen Durchmesser von 1,3208 mm aufwies. Die Länge der Kanäle, die mit den inneren Schlitzdüsen verbunden waren, betrug 15,875 mm, und die der Kanäle, die mit den Außenschlitzdüsen verbunden waren, betrug 12,7 mm. Im Zentrum einer jeden »Masche« des Netzwerks lag ein Kanal mit einer Länge von 25,4 mm, der gerade durch die Extrudiervorrichtung lief und einen runden Querschnitt mit einem Durchmesser von 1,3208 mm hatte.

Die Extrudiervorrichtung war an einem Extruder angebracht, der einen Zylinderdurchmesser von 53,9 mm hatte, mit einem einstellbaren Druckreduzier-Ventil hinter der Extrudiervorrichtung versehen war und der Mittel zum Einspritzen von Isobuten in den Zylinder aufwies. Tablettiertes Polystyrol wurde im Gemisch mit 0,25 Gewichtsprozent feinverteiltem Siliciumdioxid durch die Extrudiervorrichtung extrudiert, während Isobuten zur Herstellung einer verschäumbaren Zubereitung, die 14 Gewichtsprozent Isobuten enthielt, eingespritzt wurde. Der Druck in dem Extrudierzylinder betrug ungefähr 246 kg/cm² und unmittelbar hinter der Düse lag er bei ungefähr 49 kg/cm²; die Düsentemperatur war 120°C und das geschäumte Polystyrol trat mit einer Längengeschwindigkeit von etwa 1,7374 m/Minute aus der Extrudiervorrichtung aus, bei einem Durchsatz von 63,5 kg pro Stunde. Das Produkt wurde von der Extrudiervorrichtung mittels einer Bandvorrichtung abgenommen.

Auf diese Weise erhielt man eine gut gefestigte Platte aus geschäumtem Polystyrol mit im wesentlichen flachen Oberflächen; sie hatte eine Breite von 66,4 cm, eine Dicke von 41,148 mm und eine Dichte von 0,022428 g/cm².

Es wurde gefunden, daß das aus den Schlitzdüsen extrudierte geschäumte Polystyrol eine zusammenhängende Matrix bildet, innerhalb der sich Bänder von geschäumtem Harz befanden, die aus den Kanälen 7 extrudiert worden waren. Das Produkt hatte über seine ganze Breite eine gleichmäßige Dichte und gleichmäßiges Querschnittsgefüge, und es wurde gefunden, daß seine, nur leicht gewellten Oberflächen unter Verwendung einer Verformungsvorrichtung korrigiert werden konnten. Diese Verformungsvorrichtung bestand aus einem Paar wassergekühlter Stahlplatten, die an der Vorderseite der Form angebracht und sich nach außen hin über eine Distanz von 19,05 mm erstreckten. Die Platten hatten glatte, konkave Oberflächen, die so ausgebildet waren, daß sie mit der Oberfläche des verschäumten Harzes übereinstimmten. Auf diese Weise wurde eine sehr glatte, flache Oberfläche auf jeder größeren Fläche der extrudierten Platte hergestellt.

Die Platte, so wie sie unter Verwendung der Verformungsvorrichtung hergestellt worden war, wurde auf ihre Biegefestigkeit hin nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren geprüft. Es wurde eine Standardgrößen-Probe von 203,2x50,8x41,148 mm Dicke verwendet. Die Festigkeit entlang der Extrudierrichtung betrug 1,26 kg/cm² und quer zur Extrudierrichtung 2,66 kg/cm². Diese Meßwerte stellen ein sehr gutes Ergebnis dar.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Schaumstoff Formkörpers aus verschäumbarem, thermoplastischen Kunstharz durch Extrudieren, wobei der Harzstrom unter einem die Verschäumung verhindernden Druck zunächst in mehreren voneinander getrennten Einzelströmen (2, 7) in Richtung auf eine Auslaßöffnung geführt wird und die Harzströme (2) vor dem Verschäumen in einem gemeinsamen Harzstrom vereinigt werden, der durch Schliizdüsen so extrudiert wird, daß er die Maschen eines Hohlkörpers mit netzförmigem Querschnitt bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Harzströme (7) zwischen die Maschen dieses Hohlkörpers extrudieri werden.

2. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 ,bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß etwa 20 bis 30'% des gesamten Kunstharzes durch die Harzströme (7) geführt werden.

3. Extrudiervorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, die an der Harzeintrittsseite Kanäle (2), die am Auslaßende in Schlitzdüsen (3, 4, 5, 6) übergehen, aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß außerdem Kanäle (7) vorgesehen sind, die mit den Schlitzdüsen nicht direkt in Verbindung stehen und deren Austrittsende jeweils innerhalb des durch die Schlitzdüse!! (3,4,5,6) gebildeten Netzwerkes liegt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Düsen der Harzkanäle (7) der Form der Maschen ähnlich ist.