DE1629657C - Verfahren zum Herstellen einer Polystyrolschaumstoffplatte - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen Während der Verdichtung muß die Schaumstoffeiner Polystyrolschaumstoffplatte, bei dem die Platte platte auf beiden Seiten versiegelt sein, um das Entum mindestens 50% zusammengepreßt wird. weichen von Luft oder anderen Gasen aus dem Schaum

Platten aus Polystyrolschaumstoff werden vielfach zu verhindern. Zweckmäßigerweise wird die Schaumin der Verpackungsindustrie, für Isolierungszwecke 5 stoffplatte auf beiden Seiten mit einer Schicht eines oder als Baumaterial, z. B. in der Bauindustrie bei Materials bedeckt, das kaum oder gar nicht gasdurchder Herstellung von Bauplatten oder Wandfüllungen lässig ist. Die Deckschichten können vor oder auch verwendet. Auf Grund der Schaumstruktur ist jedoch während dem Zusammenpressen auf die Schaumstoffder Widerstand solcher Platten gegenüber Druck- platte aufgebracht werden. Im letzteren Falle werden kräften nicht immer zufriedenstellend, insbesondere io die Deckschichten zwischen der Schaumstoffplatte nicht bei Platten aus Polystyrolschaumstoff niederer und den Preßvorrichtungen, z. B. Druckwalzen, hin-Dichte. durchgeführt mit dem Ergebnis, daß die Deckschichten

Es ist bekannt, Schaumstoffe, denen organische mit der Schaumstoffplatte, deren Oberfläche bis zu thermoplastische Kunststoffe zugrunde liegen, bei ihrem Schmelzpunkt erhitzt wurde, fest verbunden Raumtemperatur oder Temperaturen unterhalb ihres 15 werden. Die Oberfläche der Schaumstoffplatte kann Erweichungspunktes um 50% oder mehr zusammenzu- mit Hilfe von Infrarotheizelementen oder anderen pressen. Durch diese Behandlung werden die Biegsam- Wärmequellen erhitzt werden, bevor die Platte durch keit und Duktilität, nicht aber die Druckfestigkeit die Preßvorrichtung geführt wird.
verbessert. Man erhält dabei ein elastisches und Es wurde festgestellt, daß sich die Deckschichten, w ckelbares Material, das sich z.B. zur Herstellung 20 z.B. Papierfolien, ausgezeichnet mit dem Schaum von Isolierungen von stromführenden Teilen, Einlege- verbinden, ohne daß das Papier oder der Schaum sohlen und von Wetterbekleidungen jeder Art eignet. mit Leim oder einem anderen Klebemittel bedeckt Diese bekannte, auch auf Polystyrolschaumstoff an- werden muß. Auf Grund der sehr guten Haftung wendbare, als »Biegsammachen« bekannte Behandlung zwischen den Deckschichten und der Schaumstoffbewirkt ein Reißen oder Brechen der Zellwände, die in 25 platte ist das Verfahren gemäß der Erfindung von unzusammenhängendem Zustande verbleiben, so daß besonderer Bedeutung für die Herstellung von Schaumkeine Verbesserung der Druckfestigkeit bewirkt wird. stoffplatten, die mit den Deckschichten dauerhaft

Es ist weiterhin bekannt, besondere Oberflächen- verbunden bleiben. Diese Deckschichten dienen in effekte durch Kombination von beschichteten Schaum- dem Endprodukt dann z. B. als Verstärkungsschicht, stoffen mit Deckschichten aus thermoplastischen Kunst- 30 um ein Biegen der Platte zu verhindern,
stoffen dadurch zu erzielen, daß das an sich bekannte Beispiele für geeignete Deckschichten sind Papiergleichzeitige Verdichten eines fertig geschäumten und bahnen, Gewebe, Metallfolien, thermoplastische Foausgehärteten Schaumstoffkörpers und Verschweißen lien, Kautschukfolien und Harzschichten. Wenn die mit den thermoplastischen Kunststoffen in besonderen, Deckschicht nicht genügend gasundurchlässig ist, nämlich dünnwandigen und verformbaren metallischen 35 kann sie noch einer besonderen Behandlung unter-Einsatzformen vorgenommen wird, die kalt in die auf worfen werden, um die Undurch'ässigkeit zu verbessern. Dauertemperatur gehaltenen Preßformen eingesetzt So kann sie z. B. mit einem flüssigen Material, das und nach beendeter Verdichtung und Verschweißung nach der Anwendung härtet, imprägniert oder beaus der Preßform genommen und getrennt von dieser schichtet werden. Das zum Imprägnieren oder Begekühlt werden können. Vorzugsweise wird hierbei 40 schichten verwendete Material muß selbstverständlich der Schaumstoffkern nicht zu sehr verdichtet. bei der Temperatur, auf die das Schaummaterial

Aufgabe der Erfindung ist die Herstellung einer erhitzt wird, beständig sein.

Platte aus Polystyrolschaumstoff mit senkrecht zur Eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens Plattenoberfläche orientierter Zellstruktur, so daß die besteht darin, daß man die Kanten der Schaumstoff-Festigkeit der Platte gegenüber senkrecht auf die Platte 45 platte entweder vom Preßvorgang ausnimmt oder vollwirkenden Druckkräften beträchtlich erhöht wird. Die ständig zusammenpreßt. Beim Zusammenpressen der Erfindung betrifft daher ein Verfahren zum Herstellen Schaumstoffplatte entweicht nur wenig Luft oder einer Platte aus Polystyrolschaumstoff, bei dem die sonstiges Gas an den Seiten der Platte. Dieser Verlust Platte um mindestens 50% zusammengepreßt wird, kann noch weiter vermindert werden, indem die und ist dadurch gekennzeichnet, daß man zur Erzielung 50 Kanten der Schaumplatte, die normalerweise eine einer senkrecht zur Plattenoberfläche orientierten geschlossene Zellstruktur aufweist, nicht zusammen-Zellstruktur die Schaumstoffplatte im heißplastischen gepreßt werden, so daß diese Kanten als seitlicher Zustand und mit versiegelter Ober- und Unterseite Verschluß der Platte wirken. Andererseits können die zusammenpreßt und anschließend expandieren läßt. Kanten der Schaumstoffplatte aber auch vollständig Durch diese Behandlung wird der Schaumstoff, der 55 zusammengepreßt werden, so daß diese Schicht eine ursprünglich eine mehr oder weniger kugelförmige dünne kompakte Schicht wird. Zu diesem Zweck ver-Zellstruktur aufweist, in einen Schaumstoff überführt, wendet man je nachdem konvex oder konkav ausin dem die Zellwände überwiegend senkrecht zur gebildete Druckwalzen, wie sie auch aus anderen Platte gerichtet sind. Diese orientierte Zellstruktur Arbeitsgebieten bekannt sind.

des Materials erhöht die Druckfestigkeit der Platte 60 Da beim Zusammenpressen der heißplastifizierten

merklich. Von dem als Biegsammachen bekannten Schaumstoffplatte die Gase kaum entweichen können,

Verfahren unteischeidet sich das erfindungsgemäße gewinnt die Platte nach dem Verdichten ihre urspüng-

Verfahren dadurch, daß bei hoher Temperatur ge- liehe Dicke zurück. Sie ist nach der Behandlung sogar

arbeitet wird, bei welcher sich das Material im plasti- häufig dicker als vor der Behandlung, infolge des

fizierten Zustande befindet, wodurch beim Zusammen- 65 sogenannten Nachexpansionseffektes, wobei das Vo-

pressen um mindestens 50% die Zellstruktur verändert lumen des Schaumstoffes durch die Expansion der

und die Platte in einer Richtung senkrecht zur Platte heißen Gase in den Zellen über das ursprüngliche

steifer wird. Volumen hinaus zunimmt.

Vorzugsweise soll die Schaumstoffplatte die für die Verdichtung erforderliche Temperatur erst kurz vor dem Zusammenpressen erreichen, wenn möglich unmittelbar bei Beginn des Zusammenpressens. Zu diesem Zweck können die verwendeten Druckwalzen oder Druckbänder mit internen Heizvorrichtungen, z. B. elektrischen Heizvorrichtungen versehen werden.

Die Deckschichten sind für gewöhnlich sehr dünn, so daß diese Schichten, z. B. Papierfolien, kein Hindernis für die Übertragung der Wärme von der Druckwalze zur Schaumstoffplatte darstellen. Jedoch soll die Geschwindigkeit, mit der die Schaumstoffplatte zwischen den Walzen hindurchgeführt wird, gering genug sein, um die Schaumstoffplatte aufheizen zu können. Andererseits soll aber diese Geschwindigkeit nicht zu niedrig sein, da bei niedrigen Geschwindigkeiten die komprimierten Gase leichter aus der Platte entweichen können. Die Platte kann mit höheren Geschwindigkeiten durch die Walzen hindurchgeführt werden, wenn die Deckschichten vor dem Durchführen durch die Druckwalzen vorerwärmt werden, wenn die Temperatur der Druckwalzen erhöht wird oder wenn Druckwalzen von größerem Durchmesser verwendet werden. Die besten Ergebnisse werden bei Geschwindigkeiten von 0,6 bis 6 m/Min, erzielt. Es wurde festgestellt, daß die Tiefe, bis zu der die Platte zusammengepreßt wird, kritisch ist. Bei einem Zusammenpressen von weniger als 50% wurde kaum eine Veränderung in der Zellstruktur beobachtet. Bei stärkerem Zusammenpressen wurde eine merkliche Verbesserung der Struktur erzielt. Sehr gute Ergebnisse wurden erreicht, wenn um etwa 85% der ursprünglichen Dicke zusammengepreßt wurde.

Das erhaltene Schaumstoffprodukt weist eine sehr charakteristische Struktur auf. Es wurde festgestellt, daß sich die feinen Zellen der ursprünglichen Schaumstoffplatten zu großen Zellen vereinigen. In und zwischen diesen großen Zellen können manchmal deformierte Teile der ursprünglichen Zellen unterschieden werden. Die Zellen haben eine gedehnte Form angenommen und erstrecken sich in einer Richtung senkrecht zur Oberfläche der Platte. Das Verfahren gemäß der Erfindung kann auf Platten verschiedener Dicke von 1 mm bis zu 1 cm oder mehr angewandt werden. Gegebenenfalls können mehrere übereinandergelegte Platten gleichzeitig behandelt werden. Das Verfahren ist von besonderer Bedeutung für die Herstellung von Schaumstoffplatten, die mehrere Millimeter dick und mit dünnen Papierauflagen versehen sind. Diese Platten sind sehr geeignet, um Wellpappe in der Verpackungsindustrie zu ersetzen.

Die Erfindung wird an Hand der folgenden Beispiele näher erläutert. In den Beispielen 1 bis 4 wurden Polystyrolschaumstoffplatten verwendet, die mindestens 2 Tage vorher durch Strangpressen hergestellt worden waren.

Die Biegefestigkeit wurde bei 2O⁰C in einem Dreipunktversuch gemessen, wobei in der Mitte zwischen den Auflagepunkten, die 60 mm voneinander entfernt waren, belastet wurde. Die Biegefestigkeit wird ausgedrückt als. die Last (in kg/cm Weite der Versuchsplatte), bei welcher die Versuchsplatte nachgab.

Die Druckfestigkeit wurde senkrecht zur Ebene der Versuchsplatte gemessen und als die Belastung pro Flächeneinheit angegeben, die notwendig ist, um die Platte um 12,5% zu verdichten.

In allen Beispielen wurde die Schlitzbreite des Walzenstuhls bestimmt bei über die Walzen gelegten Papierbahnen, so daß die gemessene Schlitzbreite tatsächlich die Dicke des zusammengepreßten Schaumstoffs angibt.

Beispiel 1

Eine Polystyrolschaumstoffpiatte mit einer Dicke von 1,8 mm, einem Gewicht von 85 g/l und einem Zellendurchmesser von 0,3 mm wurde zusammen mit

2,o jeweils einer Lage Kraftpapier auf jeder Seite zwischen zwei Walzen hindurchgeführt. Das Kraftpapier hatte ein Grundgewicht von 150 g/m², eine Dicke von 0,25 mm und war auf der Innenseite mit einer 0,05 mm dicken Polystyrolfolie mit einem Gewicht von 55 g/m² versehen. Die Durchzugsgeschwindigkeit betrug 0,7 m/ Sek. Die Walzen hatten einen Durchmesser von 200 mm und eine Temperatur von 15O⁰C. Der Walzenabstand betrug 1,6 mm.

Diese Behandlung ergab eine feste Bindung zwischen dem Kraftpapier und dem Polystyrolschaumstoff. Nach dem Durchgang durch den Walzenstuhl expandierte der Polystyrolschaumstoff auf ein Volumen, das größer war als das ursprüngliche Volumen, mit dem Ergebnis, daß die Gesamtdicke des erhaltenen Schicht-Stoffes 5,5 mm betrug. Die Schaumstoffschicht des erhaltenen Schichtstoffes bestand aus runden, nichtorientierten Zellen mit einem Durchmesser von etwa 0,4 mm.

Die Biegefestigkeit des Schichtstoffes betrug 0,48 kg/ cm.

Beispiel 2

Beispiel 1 wurde wiederholt mit dem Unterschied, daß der Zellendurchmesser des Polystyrolschaumstoffs 0,7 mm betrug. Der erhaltene Schichtstoff war ebenfalls 5,5 mm dick und enthielt gewöhnliche kugelförmige Zellen. Die Biegefestigkeit betrug in diesem Falle 1,06 kg/cm.

Beispiel 3

Das Verfahren und die Ausgangsmaterialien waren identisch mit denen im Beispiel 2, aber der Abstand zwischen den Walzen wurde jedesmal verändert. Die Eigenschaften der erhaltenen Schichtstoffe sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt:

Walzenabstand, mm

Dicke des Schichtstoffes, mm

Druckfestigkeit, kg/cm²

Biegefestigkeit, kg/cm

Zellstruktur

1,4 1,2 1,0

5,6 5,6 5,6

1,9 ' 1,9 2,1

1,08 1,00 1,00

kugelförmige Zellen

0,8
5,3
2,9
1,52

0,7
5,0
3,1
1,24

0,6
4,9
4,5
1,22

orientierte Zellen

Beispiel 4

Eine Polystyrolschaumstoffplatte ähnlich den im Beispiel 2 und 3 verwendeten wurde zusammen mit einer l'olie Kraftpapier auf jeder Seite zwischen zwei Walzen vom Abstand 0,5 mm, vom Durchmesser 250 mm und Temperatur 200^uC hindurchgeführt. Das Kraftpapier wog 220 g/m², war 0,40 mm dick und hatte keine Haftschicht oder andere Beschichtung. Die Durchzugsgeschwindigkeit betrug 5 m/Min. Nach dem Passieren der Walzen waren der PoIystyrolschaUmstoff und das Kraftpapier fest miteinander verbunden. Die Zellen in dem Schaumstoff waren senkrecht zum erhaltenen Schichtstoff orientiert. Die Dicke des Schichtstoffes betrug 5.2 mm. die Biegefestigkeit 1.32 kg/cm.

Beispiel 5

Eine Polystyrolsdiaumstoffplatte, Dicke 2,7 mm, Gewicht 75 g/l und Zellendurchmesser 0,5 mm, wurde unmittelbar nach dem Strangpressen zusammen mit einer 0,4 mm dicken Kraftpapierfolie vom Gewicht 220 g/m² auf jeder Seite zwischen zwei Walzen hindurchgeführt. Der Durchmesser der Walzen betrug mm und die Temperatur 150°C. Der Walzenabstand betrug 0,6 mm und die Geschwindigkeit der Platte 0,7 m/Min. Der erhaltene Schichtstoff wies eine Zellstruktur auf, die senkrecht zur Platte orientiert war. Das Papier und die Schaumstoffschicht waren fest miteinander verbunden. Die Dicke des Schichtstoffes betrug 5,4 mm, die Biegefestigkeit 1,20 kg/cm.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen einer Polystyrolschaumstoffplatte, bei dem die Platte um mindestens 50% zusammengepreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Erzielung einer senkrecht zur Plattenoberfläche orientierten Zellstruktur die Schaumstoffplatte im heißplastischen Zustand und mit versiegelter Ober- und Unterseite zusammenpreßt und anschließend expandieren läßt.

2. Vei fahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Kanten der Schaumstoffplatte entweder vom Preßvorgang ausnimmt oder vollständig zusammenpreßt.