DE1779415A1 - Verfahren zum Herstellen von Formkoerpern - Google Patents

Verfahren zum Herstellen von Formkoerpern

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DE1779415A1
DE1779415A1 DE19681779415 DE1779415A DE1779415A1 DE 1779415 A1 DE1779415 A1 DE 1779415A1 DE 19681779415 DE19681779415 DE 19681779415 DE 1779415 A DE1779415 A DE 1779415A DE 1779415 A1 DE1779415 A1 DE 1779415A1
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DE19681779415
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Arnold Dr Loechner
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BASF SE
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BASF SE
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C44/00Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles
    • B29C44/34Auxiliary operations
    • B29C44/36Feeding the material to be shaped
    • B29C44/38Feeding the material to be shaped into a closed space, i.e. to make articles of definite length
    • B29C44/44Feeding the material to be shaped into a closed space, i.e. to make articles of definite length in solid form
    • B29C44/445Feeding the material to be shaped into a closed space, i.e. to make articles of definite length in solid form in the form of expandable granules, particles or beads
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C44/00Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles
    • B29C44/34Auxiliary operations
    • B29C44/3415Heating or cooling
    • B29C44/3426Heating by introducing steam in the mould

Landscapes

  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Description

  • Verfahren zum Herstellen von Formkörpern Die Erfindung betrifft die Herstellung von Formkbrpern aus geschäumten Styrolpolymerisaten.
  • Nach einem Verfahren, das sich in der Technik besonders gut eingeführt hat, stellt man Formkörper aus geschäumten Styrolnolymerisaten durch Expandieren blähfähiger Polystyrolteilchen her.
  • Bei diesem Verfahren werden feinteilige, treibmittelhaltige Styrolpolymerisate zunächst mit Wasserdampf oder heißen Gasen auf Temperaturen oberhalb ihres Erweichungspunktes erhitzt, so daß sie zu einem losen Haufwerk alMEchRumen. Dieser Arbeitsgang wird als Vorschäumen bezeichnet.
  • Vor der Weiterverarbeitung werden die vorgeschäumten Polystyrolteilchen an der Luft gelagert, so daß diese in die Hohlräume eindiffundieren kann.
  • Beim anschließenden Aus schäumen werden die Teilchen in nicht gasdicht schließende perforierte Formen gefüllt und durch erneutes Erhitzen mit Heißdampf weiter aufgeschäumt, so daß sie zu einem Formkörper versintern, der in den Dimensionen dem Innenraum der verwendeten Form entspricht.
  • Im Innern der Formkörper baut sich dabei ein starker Überdruck auf, da die Poren mit Wasserdampf, gasförmigom Treibmittel und heißer Luft gefüllt sind.
  • Nach dem Aussehäumen läßt man den Formkörper in der Form auf Temperaturen unterhalb des Erweichungspunktes von Polystyrol abkühlen.
  • Dabei findet gleichzeitig ein Druckabbau statt. Die Abnahme des Druckes im Innern der porösen Formkörper kann mit Hilfe einer Drucksonde, die in das Innere des Formblockes geführt ist, über ein Manometer bsobachtet werden.
  • Der Formkörper kann erst dann aus der Form entnommen werden, wenn seine äußeren Zonen erstarrt sind und wenn der Druck im Innern vollkommen abgebaut ist. Nimmt man den Formkörper zu früh aus der Form, so kann er unter dem im Innern herrschenden Druck weiter expandieren und aufreißen oder sich zumindest verformen. Wegen der ungünstigen Wärmeleitfähigkeit der porösen Formkörper und weil der entstandene Schaumstoff ziemlich dicht verschweißt ist, muß man mit Kühl- und Druckabbauzeiten bis zu mehreren Stunden rechnen.
  • Es ist nun bekannt, daß man die KUhlzeit etwas herabsetzen kann, wenn man die Form von außen mit Kühlwasser berieselt. Bei Formkörpern mit niedrigem Raumgewicht besteht dabei jedoch die aefahr, daß die Foriakörperflächen sich nach innen einwölben.
  • Aus der US-Patentschrirt 3 015 851 ist ferner bekannt, daß der Druckabbau im Formteilinnern dadurch beschleunigt werden kann, daß an die Außenwände der Formen Vakuum angelegt wird. In vielen Fällen, insbesondere dann, wenn das Gefüge des Schaumstoffes sehr dicht ist, muß man trotzdem lange Standzeiten der Formen in Kauf nehmen.
  • Der Erfindung lag also die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu finden, nach dem sich die Knhl- und Druckabbauzeit der ausgeschäumen Formkörper verkürzen läßt, ohne daß die Formkörper nach Herausnehmen aus den Formen sich verziehen oder verformen.
  • Es wurde nun gefunden, daß vergleichsweise kurze Kühl- bzw. Druckabbauzeiten beobachtet werden, wenn nach Beendigung des Ausschäumen vorganges unter Überdruck stehende Gase durch gelochte Hohlkörper in das Innere des geschäumten Formkörpers eingepreßt werden. Eine besonders günstige Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß das Innere des Formkörpers abwechselnd mit unter Überdruck stehenden Gasen und Vakuum behandelt wird.
  • Die nach Anwendung dieses Verfahrens der Form entnommenen Formkörper blühen genauso wenig nach, wie wenn die längeren Standzeiten des bisher üblichen Verfahrens abgewartet worden wären. Im Gegensatz zu den gängigen Kühlverfahren wird bei allen vorgegebenen Rautgewichten das Auftreten von Raumgewichtsverschiebungen innerhalb des Formteils weitgehend verhindert. Aut diese Weise erhält man eine gleichmäßigeRaumgewichtsverteilung und kann das Auftreten innerer Spannungen vermeiden.
  • Es tritt keine Einwölbung der Formkörperflächen auf; die Formkörper verziehen sich beim Ablagern nicht.
  • Bei der herkömmlichen Methode können die Formkörper erst dann aus den Formen herausgenommen werden, wenn der Druck, der sich im Innern des Schaumstoffes aufgebaut hat, auf nahezu den Druck der Umgebung abgebaut ist. Es war daher überraschend, daß durch Einpressen von unter Überdruck stehenden Gasen in das Innere des Schaumstoffs eine Beschleunigung des Druckabbaus bewirkt wird.
  • Es war ferner bekannt, daß die Raumgewichtsverteilung im Innern eines Schaumstoff-Formkörpers um so ungleichmäßiger ist, je höher der Druck im Innern des Schaumstoffes bei oder kurz nach der Wärmeeinwirkung ist. Daher wäre keinesfalls zu erwarten gewesen, daß bei Anwendung von Gasdruck im Innern der Schaumstoffe die Raumgewichtsverteilung am fertigen Formkörper wesentlich weniger stark ausgeprägt ist.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist anwendbar für die Verarbeitung von blähfähigen Styrolpolymerisaten: (die ihrerseits nach den üblichen Methoden hergestellt wurden, beispielsweise durch Suspensionspolymerisation von Styrol in Gegenwart von Pentan als Treibmittel und Peroxid-Katalysatoren).
  • Das Ausschäumen wird in den üblichen perforierten Formen vorgenommen. Die vorgeschäumten Polystyrolteilchen werden eingefüllt, die Form wird verschlossen und mit Wasserdampf, heißen Gasen oder heißem Wasser erwärmt. Dabei werden die Teilchen weiter aufgeschäumt und versintern miteinander zu einem kompakten Formkörper.
  • Das erfindungsgemäße Einpressen von unter Uberdruck stehenden Gasen erfolgt nach Abschluß des Bedampfungsvorgangs, zweckm§ßigerweise mit Hilfe einer oder mehrerer Sonden in Form langer, perforierter Rohre von geringem Durchmesser, die bereits vor Einfüllen der vorgeschäumten Polystyrolteilchen in die Form eingebracht worden sind.
  • Das Verfahren der Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsform beschränkt; die Gase könren genauso gut durch Hohlnadeln oder andere gelochte Hohlkörper eingepreßt werden. Man kann diese Hohlkörper auch während des Ausschäumvorgangs oder erst nach beendetem Ausschäumvorgang in den Formkörper einführen.
  • Man preßt zweckmäßigerweise Luft in die Formkörper ein; es ist jedochpnnzipiell auch möglich, andere Gase, beispielsweise Stickstoff oder Helium, zu verwenden.
  • Eine besondere Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß man abwechselnd unter Überdruck stehende Gase in das Innere des Formkörpers einpreßt und durch Anlegen von Vakuum wieder abzieht.
  • Man wendet vorzugsweise überdrücke von 1 bis 4 atü und Unterdrücke von 20 bis 100 mm Quecksilbersäule an.
  • Beispiel 1 a) In eine doppelwandige Schäumform mit den Innenmaßen 200 x 100 x 50 cm, wie man sie Ublicherweise zum Ausschäumen von vorgeschäumtem, blähfähigen Polystyrol benutzt, wird durch die Mitte einer Stirnwand ein parallel zu den größten Flächen der Form verlaufendes, 2 m langes, auf der gesamten Länge i Abstand von 3 cm mit Löchern von 1 mm Durchmesser versehenes Rohr von 0,5 cm Außendurchmesser eingebracht. Durch zwei getrennte Anschltsse außerhalb der Formwandung wird dafür Sorge getragen, daß die beschriebene Sonde sowohl an Druckluft- als auch an eine Vakuumleitung angeschlossen werden kann.
  • 1 m3 vorgeschäumte, zwischengelagerte, blähfähige Polystyrolperlen mit mittlerem Teilchendurchmesser von 5 mm und einem Schüttgewicht von 13 g/l werden in der oben beschriebenen, vorgeheizten, geschlossenen Schäumform mit Wasserdampf bei einem Dampfdruck von 0,8 atü 20 Sekunden lang erhitzt. Damit die Teilchen vollständig verschweißen können, wird eine Standzeit von 2 Minuten abgewartet.
  • Dann wird in das Innere des Schaumstoffs über die Sonde 10 Sekunden lang Druckluft von 3 atü eingepreßt und anschließend 30 Sekunden lang ein Vakuum von 50 mm Quecksilbersäule angelegt. Bis zum erneuten Anlegen des Überdrucks werden 10 Sekunden Standzeit abgewartet. Diese drei Schritte werden in der beschriebenen Reihenfolge so lange wiederholt, bis der Innendruck des Blockes, während der Standzeit gemessen, auf Atmosphärendruck abgesunken ist. Im vorliegenden Fall beträgt die Druckabbauzeit 16 Minuten. Der entstandene Schaumstoffblock hat eine Raumgewichtsverteilung, die zwischen 12, 4 und 12,8 g/l schwankt. b) Wird bei dem Druckabbauvorgang nur mit Druckluft gearbeitet -in der Reihenfolge: 40 Sekunden lang Druckluft von 3 atü, 10 Sekunden lang Standzeit ohne Einpressen von Druckluft - so beträgt die Druckabbauzeit 20 Minuten. c) Wird nach demselben Verfahren, aber ohne Anwendung der erfindungsgeinäßen Sonde, ausgeschäumt, so beträgt die Druckabbauzeit 64 Minuten. Der entstandene Schaumstoffblock hat eine Raumgewichtsverteilung zwischen 11,4 und 12,9 g/l. d) Wird die gesamte Form nach dem Ausschäumen in einem geschlossenen Gefäß mit einem Unterdruck von 50 mm QuecksilbersSule evakuiert, so dauert es 34 Minuten, bis der Druck im Innern des Schaumstoffblocks auf Atmosphärendruck abgebaut ist.
  • Beispiel 2 a) Es wird nach derselben Methode wie in Beispiel 1 gearbeitet mit dem einzigen Unterschied, daß Schaumpolystyrolteilchen mit mittlerem Teilchendurchmesser von 4 mm und einem Schüttgewicht von 35 g/l eingefüllt werden. Der Cyclus ist wieder: 10 Sekunden Druckluft, 30 Sekunden Vakuum, 10 Sekunden Standzeit. Die Druckabbauzeit beträgt 82 Minuten, die Raumgewichtsverteilung liegt zwischen 30 und 38 g/l. b) Ohne Anwendung der Sonde beträgt die Druckabbauzeit 215 Minuten; die Raumgewichtsverteilung liegt zwischen 28 und 46 g/l.
  • Beispiel 3 In eine 200 x 100 x 50 cm große Metallform, bei der nur die zwei größten Flächen mit Dampfkammern ausgerüstet sind, werden vorgeschäumte Polystyrolteilchen mit einem mittleren Durchmesser von 5 mm und einem Schüttgewicht von 13 g/l eingefüllt. Nach dem Schließen der Form wird 20 Sekunden lang mit Wasserdampf vom Druck 0,8 atü beheizt. Nach Abschluß des Bedampfens werden durch die 200 x 50 cm große, gelochte Formfläche zehn 40 cm lange, 0,2 cm starke, alle 2 cm gelochte, spitze Metallsonden in den Schaumstoff eingebracht. Über die Sonden werden wechselweise 10 Sekunden lang Druckluft von 3 atü eingepreßt und 30 Sekunden lang Vakuum von 50 mm Quecksilbersäule angelegt.
  • Die Druckabbauzeiten sind dabei gegenüber dem gängigen Verfahren um 75 % erniedrigt.

Claims (2)

  1. Patentansprüche 1. Verfahren zum Herstellen von Formkörpern aus geschäumten Styrolpolymerisaten durch Einwirken von Wasserdampf auf vorgeschäumte, blähfähige Polystyrolteilchen in nicht gasdichten Formen, dadurch gekennzeichnet, daß nach Beendigung des Ausschäumvorgangs unter Überdruck stehende Gase durch gelochte Hohlkörper in das Innere des geschäumten Formkörpers eingepreßt werden.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Innere des Formkörpers abwechselnd mit unter Überdruck stehenden Gasen und Vakuum behandelt.
DE19681779415 1968-08-09 1968-08-09 Verfahren zum Herstellen von Formkoerpern Pending DE1779415A1 (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2447803A1 (fr) * 1979-01-30 1980-08-29 Teubert Joachim Procede de production de pieces moulees en matiere plastique transformee en mousse, tel que par exemple du polystyrene transforme en mousse
FR2449518A1 (fr) * 1979-02-26 1980-09-19 Engels Jeanine Moule et procede nouveaux pour la fabrication d'objets moules en matiere plastique expansee

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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FR2447803A1 (fr) * 1979-01-30 1980-08-29 Teubert Joachim Procede de production de pieces moulees en matiere plastique transformee en mousse, tel que par exemple du polystyrene transforme en mousse
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