DE1629759A1 - Verfahren zur Herstellung von Koerpern aus Schaumstoff - Google Patents

Description

DIE PATENTANWÄLTE DlPL.-lNG. E. JOURDAN, DlPL.-lNG. WBUSBKBSUBi W. BEYBR FRANKFURT/MAIN ^^ ' KRONBERGER STRASSE

in sad._en; 1MB International AB a*.=

Regerings gat an 86 I O 2 3 7 5 9 ,

Stockholm 0 / Schweden

Patentanmeldung

"Verfahren zur Herstellung von Körpern aus Schaumstoff"

Priorität der schwedischen Patentanmeldung ■ Nr. 11743/62 vom 1. November 1962

Es ist "bekannt, zusammenhängende Körper aus Schaumstoff dadurch herzustellen, daß Körper des Kunststoffes, die ein !reibmittel enthalten^ unter· Ausnützung eines Teils der Treibkraft dieses Mittels aufgetrieben werden,, Die so erhaltenen porigen Körner werden dann in eine Form gebracht, wo eine zweite Auftreibung der Körner durchgeführt wird, wobei sie zu einem zusammenhängenden Körper zusammensintern. I?ür die beiden Treibprozesse wird Wärme zugeführt, vorzugsweise mit Hilfe von Dampf. "Ein Beispiel für derartige thermoplastische Kunststoffe ist Polystyrol, während das Treibmittel Petroleumäther sein kann.

Ein Zweck der Erfindung ist, ein Verfahren zur Herstellung derartiger poriger Kunststoffkörper zu schaffen ^ ohne allein von der Zusammensinterung, die gleichzeitig mit der zweiten Treibstufe v>r sich geht, abhängig zu sein» Dies ist besonders wertvoll ₉ wenn ein vorhandener Hohlraum^ wie das hohle mehr oder weniger unregelmäßig geformte Innere einer Wand mit einem Kunststoffkörper ₉ z_oB_e für Isolierzwecke, gefüllt werden soll und eine -derartige Zusammensinterung in dem Hohlraum oder ©ine Ven^endimg im voraus fertiger Körper nicht möglich oder

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nur schwer durchführbar ist« Die Erfindung läßt sich mit Vorteil auch in solchen Pällen anwenden;, wo die Herstellung des porigen Körpers in einer kontinuierlich arbeitenden Maschine oder in ortsfesten Formen erfolgt. Ein weiterer Zweck der Erfindung ist, ein Herstellungsverfahren zu schaffen, das u.a. ein in Bezug auf Schrumpferseheinungen erheblich verbessertes und billigeres EndergetigMs ergibt, als bisher herzustellen möglich gewesen ist.

Als Beispiel für die Anwendung der Erfindung soll ein Verfahren beschrieben werden, bei dem der Aus gangs werkst off aus kompakten Körnern von Polystyrol besteht, in die ein Treibmittel eingebracht worden ist» Die Körner werden zunächst dadurch aufgetrieben, daß Wärme zugeführt wird, was auf übliche Weise mittels Dampf oder Warmluft geschehen kann. Der Treibprozeß wird so lange fortgesetzt, bis die Körner endgültig aufgetrieben sind und somit alles Treibmittel von ihnen entwichen ist. Diese Auftreibung kann in zwei Stufen durchgeführt werden, so daß das Raumgeivicht der kompakten Körner zunächst von etwa 1000 auf 50 kg/m sinkt. Nachdem die Körner stabilisiert und der Unterdruck in ihnen ausgeglichen worden ist, erfolgt eine zweite Auftreibung zu einem Enderzeugnis, dessen Baumgewicht etwa 15 kg/nr betragen kann» Die Körner sind nun im höchsten Grade porig, aber sie sind "tot", d_sh« sie können nicht von selbst bei festgesetzter Erwärmung zur Vergrößerung ihres Raumgehaltes gebracht werden» Darnach erfolgt eine Vereinigung der endgültig aufgetriebenen Körner ₉ wofür man vorzugsweise ein organisches Bindemittel verwendete

Es ist besonders vorteilhaft _g die Körner zunächst zu einem . Volumengewicht auf zutreiben j, das niedriger und vorzugsweise erheblich niedriger ist, als das gewünschte Volumengewicht des fertigen Ender Zeugnisses. In solchem. Fall wird also eine Herabsetzung des Volumengewiehts stattfinden, wenn die

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aufgetriebenen Körner miteinander zu einem zusammenhängenden Körper vereinigt werden. Dies "bedeutet, daß die Körner während der Stufe der Zusammenfiigung umgelagert werden, so daß sie zwischen ihnen vorhandene Zwischenräume mehr oder weniger vollständig ausfüllen. Die erste Auftreibstufe kann bei dieser Alternative zu einem Volumengewicht von etwa 15 kg/m getrieben werden, und nach einer gewissen Stabilisierzeit etwa von 24 Stunden wird eine zweite Auftreibung auf ein noch geringeres Volumengewicht, vorzugsweise von etwa 7 bis 8 kg/m , vorgenommen. Gegebenenfalls kann die Auftreibung in drei Stufen erfolgen. Die Körner können zu einem Schlußvolumengewicht aufgetrieben werden, das etwa die Hälfte oder zwischen einem und zwei Dritteln des Volumengewichts des fertigen Körpers ausmacht.. Dementsprechend wird die vorherige Auftreibung vorzugsweise bis zu einem Volumengewicht der Körner getrieben, das um ungefähr so viel niedriger ist als das Volumengewicht des fertigen Körpers, als dem Anteil der Zwischenräume am Gesamtvolumen der losen aufeinander gelagerten? endgültig aufgetriebenen Körner entspricht.

Die Erfindung soll nunmehr unter Bezugnahme auf in den Zeichnungen beispielsweise dargestellte Ausführungsformen von für die Durchführung des Verfahrens besonders geeigneten Maschinen, und zwar für die Zusammenfügung der Körner zu einem zusammenhängenden Körper, näher beschrieben werden.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen mehr oder weniger schematische lotrechte längs schnitte durch Maschinen gemäß drei verschiedenen Ausführungen. In den verschiedenen Figuren sind für gleichartige Teile dieselben Bezugszeichen benutzt worden.

In der Fig.1 bezeichnet 10 einen langgestreckten, im Querschnitt zweckmäßig rechteckigen XaiiÄl, der oben von einer Wand 12 und

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unten von einer Wand 14 sowie seitlich zwei weiteren (nicht dargestellten) Wänden "begrenzt wird«, Bei dieser Ausführungsform sind die Wände 12 ₉ 14 von zwei endlosen Förderbändern '16, 18 gebildet;, die auf Umkehrwalzen 2Q, 22/bzw. 24, 26'laufen.' innerhalb der einander gegenüberliegenden Teile des Förderbandes 16 ist ein Kasten 28 angeordnet/der über Leitungen mit einem Vakuum_P z₀B_o einem nicht dargestellten Sauger, in Verbindung steht_o Ebenso ist zwischen den einander gegenüberliegenden Teilen des unteren Bandes 18 ein Kasten 32 angebracht, in welchem mittels einer an Leitungen 34 angeschlossenen Väkuumquelle ein Unterdrück erzeugt wird» Wenn derartige Saugkasten 28j, 32 zur Anwendung kommen, sind die Bänder 16,. 18 perforiert.

Das Band 18 erstreckt sich nach rechts in der Fig. 1 über das Band 16 hinaus und bildet dadurch eine Aufbringzone, die durch einen Zufuhrtrichter 36 im voraus aufgetriebene Körner aufnimmt. Ein auf einer Stange sitzender Kolben 38 führt, von einem Servomotor 40 betätigt j eine hin-= und hergehende Bewegung über dem Endteil des Bandes 18 aus_p so daß auf das Band aufgebrachte Kornmasse 42 von dem Kolben 38 zwischen die Teile 12, 14 der Bänder 16'und 18 eingeführt wird» Ein Aufbringen durch den Trichter 36 auf die freiliegendem AuStaingzone des Bandes 18 erfolgt somit ρ wenn der Kolben 38 die mit ausgezogenen Liniendargestellte Lage einnimmt ₉ woraufhin die Kornmasse 42 solange zwischen die Bänder eingeführt" wird, bis der Kolben bei Erreichen der mit -gestrichelten Linien angedeuteten Endlage umkehrt ο

In den Trichter 36 werden im voraus aufgetriebene Körner und ein Bindemittel eingeführt, welches in einem flüchtigen Lösungsmittel gelöst sein kann_o Ein Beispiel hierfür ist in Äthylalkohol gelöstes Polyvinylacetat ο Die Menge an Bindemittel kann nur ein oder einige Gewichtsprozente der im voraus aufgetriebenen Kornmasse aufmachen_o Das Bindemittel wird mit den im voraus aufgetriebenen Körnern gemischt„ bevor diese dem Trichter 36

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BAD ORlQWAL

zugeführt werden _β Der KoIId en 38 tritt "bei dem Intermittent en "Verfahren In die Körnermasse zwischen den Zufuhrbändern 16 ₉. ein? wobei gleichzeitig eine UmIagerung und gegebenenfalls Zusammendrückung der Körner herbeigeführt wird» so daß die Zwischenräume zwischen den Körnern'in erheblichem &raä ausgefüllt werden^ Die Zusammendrücfcurig der Körner erfolgt schichtweise senkrecht zur Bewegungsrichtung der Bänder, was zur Folge hat_s daß das Enderzeugnis eine hochgradig homogene Struktur erhält» Die auf der Oberfläch© der Körner haftende Bindemittellösung verbindet die Körner miteinander«. Beim weiteren Durchgang durch den Kanal Io tritt eine Stabilisierung des erhaltenen zusammen·=» hängenden Körpers ein_f und das lösungsmittel entweicht durch die Yakuumkästen 28_S 32> wobei das Bindemittel seine volle Bindekraft erhält_o ·

Gleichzeitig mit der Bildung des zusammenhängenden Körpers aus den im voraus aufgetriebenen Körnern können Bahnen aus Papierj Gazegewebe ₉ Kunststoff= oder Metallfolie mit der oberen und/oder der unteren Oberfläche des Körpers vereinigt ?ierdsn_ö Eine Bahn oder ein Streifen eines solchen Werkstoffes wird von einer Boll« 46 abgewickelt und.unmittelbar oberhalb des Oberteils 14 dös Bandes 18 dem Kanal 10 zugeführt <> line weitere Bahn 48 iirird von einer RoIDs 50 abgewickelt und über Eichtimlzea 52_? 54 In den Kanal 10 unmittelbar unterhalb fies Unterteile d<ss Bandes 16 hineingeführt „" 3PaIIs ein Aus-= saugen-von Eiösuagsmitteldämpfen oder dergleichen aus dem Kanal durch die Baader 16₅ 18 hindurch erfolgen soll _} werden die 3?olieabahnen 44p 46-aus einem Werkstoff ausgeführt ₉ der in sich selbst HSr die iosimgBmltteldaapfe oder dergleichen Äiarciiläesig ist oder für diesen Zweck mit feinen Perforieriaigea. ¥©rs©lisa wlrd_o -Di© Batoien könaen mit dem porigen Kunststoff-Isörp©!? mit Hilf© qIhlös besonderen Bindemittels verbunden werden oder sbör mit Hilfs desselben Bindemittels ₉ durch welches die miteinander vereinigt werden*, Der lolieabelag auf den

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T-ö*>fS

Seitenwänden des Kunststoff körpers' kann auch dazu beitragen, dessen Hantierbarkeit und Festigkeit zu erhöhen«,

Es leuchtet ein_? daß. die Yakuumkästen und die Durchlässig-* keit der lörderbänder bzw_o D^ckbahnen nicht erforderlich sindj, wenn das Bindemittel ohne Hilfe von Lösungsmitteln härtet, wie es bei vielen härtbaren Leimen bzw« bei Kontaktleim der Fall ist_o Die Leitungen 30/34 können beide mit einer Druckquelle für Z₀B₀ Luft in Verbindung stehen? oder es kann-auch Luft der einen von ihnen unter Überdruck und der anderen unter Unterdruck zugeführt werden_o Die Kästen 28_p 32 können auch für das Einleiten eines die Temperatur beeinflussenden Mittels ₉ d_oh_o eines wärmenden oder kühlenden Mittels au dem Körper in dem Kanal to benutzt .werden_o.

Die Ausführungsform nach der Fig» 2 unterscheidet sich von der vorherigen hauptsächlich dadurch;, daß die Kolbenvor= richtung 37? 38 „ 40 durch von oben wirkende_? zusammenpackende Glieders, wie zylindrische-.Druckwalzen 56_? 5S₅, 60 ersetzt ist_o Hinter ihnen sind,- gesehen in der Yorschubrichtmig des Körner=*» materials ρ "Beschicktrichter- 62, 64 land 66 für das im voraus aufgetriebene Körnermaterial und" das Bindemittel vorgesehen_o Die ffelzen 56 _s 58₉- 60 sind. in. d©s genannten Ordnung in wachsendem Abstand von dsa unteren Baad angebrachte Durch den ersten Trichter- 62 werden Körner zn einem- Spiegel aufgeschichtet ρ der höher liegt als öie Unterst gslagsa© Irzeugende der Walze 56_o Herrn somit die Kösnemasse von dem Band 18 der-"Walze 56 entgegengefahrt Tärd_f findet Q in© erste Zusammenpressung der -Masse statte Daaach wird ein© neu© Schicht durch den Trichter 64 zu einem höheren Spiegel.als der untersten Erzeugenden -der Walz© 58 aufgebrachte- - Dies hat zur folge _s daß auch die jetst aufgQteaehte Hass© beim Torschub in Richtung zur Walze 58 eine Grste Zusammen«= pressung erfährt_o Derselbe Verlauf wiederholt sich_p wenn.eine dritte Schicht von aufgetriebenen Körnern durch den Trichter

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aufgebracht -und von der Wälze 60 zusammengepreßt wird_o Durch, den Trichter 36 schließlich, erfolgt eine letzte Zufuhr Ton auf getriebenen Kömern ρ bevor die Masse in den Kanal Ί0 zwischen den beiden Wänden 16 und 18 eintritt _ö Auf diese Weise erfolgt eine schichtweise Aufbringung imd Zusammenpressung der Körnermasse parallel zur Vorschub» richtung der Bänder _o Auch in diesem lalle wird weitgehend siehergestellt j daß das Enderzeugnis zu einer möglichst _: gleichförmigen Struktur umgelegt bzw_Q zusammengepreßt wird_o

Die Ausführungsfora nach Figo 3 hat ein Band 16 _s däsjan der Umlenkwalze 20 zu einer höher gelegenen Umlenkwalze 68 gezogen ist _v so daß ein Bandteil 70 gebildet wird₉ der in der Torschubrichtung der Körnermasse zwischen den Bändern zu dem unteren Band 18 hin konvergiert _β Der zum Band 18 hin. verlaufende Bandteil 70 sorgt in diesem lall für die Erhöhung des Tölumengewichts der Masse_ö '· - . - - ."

Wenn die Binbringung mittels eines Kolbens oder einer ähnlichen Vorrichtung intermittent erfolgt _? können die den Kanal 10 begrenzenden Wände ganz oder teilweise ortsfest sein_s wobei der erforderliche Zusammenbindedruck durch Heibung an den Wänden erzeugt wird_o Ein sqlcher Eeibungsdruck wird selbst« verständlich auch bei beweglichen Bändern erzeugt₉ sobald sich der Kolben oder ein anderes intermittent wirkendes Zusammenpressorgan schneller als die Ränder bewegte "-. ' .

Ein schiehtweiser Aufbau des zusammenhängenden Körpers läßt sich auch durchführen^ wenn dieser diskontinuierlich in Formen hergestellt -wird_o

Das für die Zusämaenfügung der· hochporösen Kunstst off körner miteinander benutsts Bindemittel ksam ein gewöhnlicher _g härtbarer Leimj, wie Phenol=^ Harsxstoff« oder Epoxyharz sein_o

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Das Bindemittel kann an sieh auftreibbar sein, so daß es gleichzeitig mit seiner "bindenden Wirkung eine porige Ausfüllung zwischen den aufgetriebenen Körnern bildet. Ein Beispiel für ein solches Bindemittel ist Urethan, das durch das Zusammenführen zweier flüssiger Komponenten, nämlich Isοcyanat und mehrwertigem Alkohol, hergestellt wird. Diese Komponenten reagieren miteinander, so daß eine sehr porige Masse erhalten wird, die in die Zwischenräume zwischen den Körnern eindringt_o

Der Auftreibungsverlauf für das Bindemittel läßt sich in bekannter Weise mit Hilfe von Katalysatoren bzw. Beschleunigern regeln. Während des Auftreibens des Bindemittels wird Wärme erzeugt, und es ist deswegen zweckmäßig, nur eine geringe Menge wie bis zu zwischen 10 und 15 Gewichtsprozent Bindemittel anzuwenden, um zu verhindern, daß die aufgetriebenen Körner dadurch, daß sie weich werden, zusammenfallen. Man kann jedoch der Masse vor oder während des Auftreibens des Bindemittels ein Kühlmittel zuführen. Ein solches Kühlmittel kann Wasser sein, mit welchem die Körner angefeuchtet werden. Gegebenenfalls läÄt sich der Verlauf unter Unterdruck durchführen,, um durch Verdampfen etwa gegenwärtigen Wassers eine Temperatursenkung herbeizuführen.

Vielfach is"t es nur notwendig, die eigentlichen Berührungspunkte zwischen den einzelnen Körnern zu verbinden. Dem fertigen Körper kann hierdurch ein sehr niedriges spezifisches Gewicht gegeben werden, und er hat dann obendrein ein sehr gutes Isoliervermögen.

Die endgültigen aufgetriebenen Körner des Kunststoffes können auch mit Hilfe Hochfrequenzstromes miteinander verschmolzen werden,, Wenn sie zunächst angefeuchtet werden, wird oft der Wasserfilm eine partielle Wärmeentwicklung an den Berührungspunkten hervorrufen.

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Bindemittel in flüssiger" Form, gegebenenfalls von auftreibbarer Beschaffenheit, kann'auf die Körner von oder, während deren Auf tr eibung aufgespritzt werden.

Die Körner können beim Zusammenfügen mittels des Bindemittels ihre Ireibkraft noch, besitzen, was insbesondere denkbar ist, wenn das- Bindemittel Wärme entwickelt, die dann für die abschließende Auftreibung der Körner ausgenutzt wird. In diesem lall ist also keine Wärmezufuhr von außen erforderlich.,- um die Körner, zu ihrer luftigen Porigkeit zu bringen. '

Die aufgetriebenen Körner oder kleinere Stücke des Kunststoffes können in verschiedene Größengruppen gradiert werden, so daß die Zwischenräume zwischen größeren Körnern teilweise von kleineren Körnern ausgefüllt werden.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   ο Verfahren zur Herstellung zusammenhängender Körper aus Schaumkunststoff, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst kleinere Stücke .oder Körner des Kunststoffes in aufgetriebene ÜForm gebracht und dann mittels eines Bindemittels miteinander verbunden werden.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

   daß kompakte Körner des Kunststoffes, die ein Treibmittel enthalten, für sich zu poriger Form aufgetrieben werden, und ^/l danach mittels eines gesonderten Bindemittels vereinigt zu werden.

   J5ρ Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftreibung der kleineren Stücke oder Körner so weit fortgeführt, bis alles oder im wesentlichen alles Treibmittel verbraucht worden ist.

   4« Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 5? dadurch gekennzeichnet, daß die Auftreibung der Körner in zwei Stufen durchgeführt wird«, · . ·

   5ο Verfahren nach einem der Toransprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die im voraus erfolgende Auftreibung zu einem Volumenge— wicht fortgeführt wird₉ das niedriger und vorzugsweise wesentlich niedriger ist als das gewünschte Volumengewiekt des fertigen Körpers ρ so daß gleichseitig mit· der Zus-aiamenfügimg dar Körner miteinander das ν,οη ihnen angenommene Volumen verringert wird_o

   β Verfahren aach. Anspruch 5_B dadurch gekennzeichnet^ daS der zusammenhängende Körper stufenweis© dadurch aufgebaut daß ein® kleinere M.®nge ia voraus aufg@tri©"b@2i@r jeweils aufgebracht und gegen eine bereits zusammengefügte

   ,Schicht des Körpers an- und dabei zusammengepreßt wird-, -

   ■ ■ BAD ORIGINAL

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   7. Verfahren nach einem der Voransprüehe^ dadurch gekennzeichnet, daß die aufgetriebenen Stücke oder Körper miteinander mittels eines Bindemittels verbunden werden, das selbst auftreibbar ist und das den Stücken oder Körpern vorzugsweise in Flüssigkeitsform zugeführt wird.

   8. Verfahren nach einem der Voransprüche«, bei denen das Bindemittel während der Erstarrung Wärme entwickelt, dadurch gekennzeichnet, dass die Stücke ader Körner während des Zusammenbindes gekühlt werden, wie etwa durch ein Einmischen eines Kühlmittels., beispielsweise Wasser, und/oder durch Behandlung von Vakuum.

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