DE1779415A1 - Process for the production of molded articles - Google Patents

Description

Verfahren zum Herstellen von Formkörpern Die Erfindung betrifft die Herstellung von Formkbrpern aus geschäumten Styrolpolymerisaten. Method for producing molded articles The invention relates to Manufacture of moldings from foamed styrene polymers.

Nach einem Verfahren, das sich in der Technik besonders gut eingeführt hat, stellt man Formkörper aus geschäumten Styrolnolymerisaten durch Expandieren blähfähiger Polystyrolteilchen her.According to a procedure that is particularly well established in technology molded bodies made of foamed styrene polymers are produced by expanding expandable polystyrene particles.

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.In this process, finely divided, blowing agent-containing styrene polymers are produced first with steam or hot gases to temperatures above their softening point heated so that they become a loose pile of alMEchRumen. This operation will referred to as prefoaming.

Vor der Weiterverarbeitung werden die vorgeschäumten Polystyrolteilchen an der Luft gelagert, so daß diese in die Hohlräume eindiffundieren kann.Before further processing, the pre-expanded polystyrene particles stored in the air so that it can diffuse into the cavities.

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.During the subsequent foaming, the particles are not gas-tight closing perforated molds and filled by reheating with superheated steam further foamed so that they become one Sinter moldings, which corresponds in the dimensions to the interior of the shape used.

Im Innern der Formkörper baut sich dabei ein starker Überdruck auf, da die Poren mit Wasserdampf, gasförmigom Treibmittel und heißer Luft gefüllt sind.A strong overpressure builds up inside the molded body, because the pores are filled with water vapor, gaseous propellants and hot air.

Nach dem Aussehäumen läßt man den Formkörper in der Form auf Temperaturen unterhalb des Erweichungspunktes von Polystyrol abkühlen.After the framing, the shaped body is left in the mold at temperatures cool below the softening point of polystyrene.

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.A pressure reduction takes place at the same time. The decrease in pressure inside the porous molded body can be done with the help of a pressure probe, which is in the interior of the mold block can be observed via a manometer.

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.The molded body can only be removed from the mold when its outer zones have solidified and when the pressure inside is completely relieved is. If you take the molded body out of the mold too early, it can be underneath the inside The prevailing pressure will continue to expand and tear or at least deform. Because of the unfavorable thermal conductivity of the porous moldings and because of the resulting Foam is welded fairly tightly, you have to deal with cooling and pressure reduction times count up to several hours.

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.It is now known that the cooling time can be reduced somewhat if the mold is sprinkled with cooling water from the outside. For moldings with a low density However, there is a risk that the surface of the body of the body will bulge inwards.

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.It is also known from US Pat. No. 3,015,851 that the pressure reduction can be accelerated in the interior of the molded part that on the outer walls of the molds Vacuum is applied. In many cases, especially when the structure of the foam is very tight, you still have to accept long service lives of the molds.

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.The invention was therefore based on the object of finding a method after which the shrinkage and pressure reduction time of the foamed moldings are shortened can without the molded body or warp after being removed from the molds deform.

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.It has now been found that comparatively short cooling and pressure reduction times be observed when after completion of the foaming process under excess pressure standing gases through perforated hollow bodies into the interior of the foamed molded body be pressed in. There is a particularly favorable embodiment of the invention in that the interior of the molded body is alternating with pressurized Gases and vacuum is treated.

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.The moldings removed from the mold after using this process bloom just as little after, as if the longer standing times of the previously usual Procedure would have been awaited. In contrast to the common cooling method, the occurrence of volume weight shifts for all given rough weights largely prevented within the molded part. In this way a uniform spatial weight distribution is obtained and can do that Avoid the occurrence of internal tension.

Es tritt keine Einwölbung der Formkörperflächen auf; die Formkörper verziehen sich beim Ablagern nicht.There is no bulging of the molded body surfaces; the moldings do not warp when deposited.

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.With the conventional method, the moldings can only then be removed the molds can be removed when the pressure is inside the foam has built up, is reduced to almost the pressure of the environment. It was therefore surprising that by forcing gases under excess pressure into the interior of the foam an acceleration of the pressure reduction is effected.

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.It was also known that the density distribution inside a Foam molding, the more uneven the higher the pressure inside of the foam is during or shortly after exposure to heat. Therefore it would not be have been to be expected that when gas pressure is used inside the foams Volume weight distribution on the finished molding is much less pronounced is.

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).The method of the invention is applicable to processing of expandable styrene polymers: (which in turn according to the usual methods were prepared, for example by suspension polymerization of styrene in Presence of pentane as blowing agent and peroxide catalysts).

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.The foaming is done in the usual perforated forms. the Pre-expanded polystyrene particles are filled in, the mold is closed and heated with steam, hot gases or hot water. In doing so, the particles further foamed and sintered together to form a compact molded body.

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.The injection of gases under excess pressure according to the invention takes place after completion of the vapor deposition process, expediently with the aid of a or several probes in the form of long, perforated tubes of small diameter, which are introduced into the mold before the pre-expanded polystyrene particles are filled have been.

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.However, the method of the invention is not limited to this embodiment limited; the gases can just as easily pass through hollow needles or other perforated hollow bodies be pressed in. These hollow bodies can also be used during the foaming process or only introduce it into the molded body after the foaming process has ended.

Man preßt zweckmäßigerweise Luft in die Formkörper ein; es ist jedochpnnzipiell auch möglich, andere Gase, beispielsweise Stickstoff oder Helium, zu verwenden.It is expedient to press air into the shaped body; however, it is crucial it is also possible to use other gases, for example nitrogen or helium.

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.A particular embodiment of the invention consists in that one alternately pressurized gases into the interior of the molded body and removes it again by applying a vacuum.

Man wendet vorzugsweise überdrücke von 1 bis 4 atü und Unterdrücke von 20 bis 100 mm Quecksilbersäule an.It is preferable to use positive pressures of 1 to 4 atmospheres and negative pressures from 20 to 100 mm of mercury.

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. Example 1 a) In a double-walled foam mold with the internal dimensions 200 x 100 x 50 cm, as is usually the case for foaming pre-foamed, Expandable polystyrene is used, a parallel through the middle of an end wall running to the largest areas of the form, 2 m long, over the entire length i Distance of 3 cm with holes of 1 mm diameter tube of 0.5 cm outer diameter brought in. Two separate connections outside the mold wall are used for this Care was taken that the probe described both on compressed air as well as on a Vacuum line can be connected.

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. 1 m3 of pre-expanded, temporarily stored, expandable polystyrene beads with an average particle diameter of 5 mm and a bulk density of 13 g / l in the above-described, preheated, closed foam mold with steam heated at a vapor pressure of 0.8 atm for 20 seconds. So that the particles are complete can weld, a waiting time of 2 minutes is required.

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. Then the inside of the foam is over the probe for 10 seconds Pressed in compressed air at 3 atm for a long time and then a vacuum for 30 seconds applied by 50 mm of mercury. Until the overpressure is applied again 10 seconds Waited for standing time. These three steps are covered in the sequence described is repeated until the internal pressure of the block, Measured during the idle time, has dropped to atmospheric pressure. In the present In this case, the pressure reduction time is 16 minutes. The resulting foam block has a density distribution that fluctuates between 12.4 and 12.8 g / l. b) Will be at the pressure reduction process only worked with compressed air - in the order: 40 seconds long compressed air of 3 atmospheres, standing time for 10 seconds without injecting compressed air - so the pressure reduction time is 20 minutes. c) Will follow the same procedure but without using the probe according to the invention, foamed, then the pressure reduction time is 64 minutes. The resulting foam block has a density distribution between 11.4 and 12.9 g / l. d) Will the entire form after foaming in a closed Vessel evacuated with a vacuum of 50 mm mercury column, so it takes 34 Minutes until the pressure inside the foam block is reduced to atmospheric pressure is.

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. Example 2 a) The same method as in Example 1 is used with the only difference that expanded polystyrene particles with middle Particle diameter of 4 mm and a bulk density of 35 g / l are filled. The cycle is again: 10 seconds of compressed air, 30 seconds of vacuum, 10 seconds of downtime. The pressure reduction time is 82 minutes, the density distribution is between 30 and 38 g / l. b) Without the use of the probe, the pressure reduction time is 215 minutes; the density distribution is between 28 and 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. Example 3 In a 200 x 100 x 50 cm metal mold with only the two largest surfaces are equipped with steam chambers, are pre-expanded Polystyrene particles with an average diameter of 5 mm and a bulk density of 13 g / l filled. After closing the mold, steam for 20 seconds heated by a pressure of 0.8 atü. After the vaporization is complete, the 200 x 50 cm large, perforated molding surface ten 40 cm long, 0.2 cm thick, perforated every 2 cm, pointed metal probes inserted into the foam. About the probes are alternately Compressed air of 3 atmospheres pressed in for 10 seconds and a vacuum of 30 seconds 50 mm of mercury applied.

Die Druckabbauzeiten sind dabei gegenüber dem gängigen Verfahren um 75 % erniedrigt.The pressure reduction times are compared to the current method 75% decreased.

Claims (2)

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. Claims 1. A method for producing molded bodies from foamed Styrene polymers from the action of steam on pre-expanded, expandable ones Polystyrene particles in non-gas-tight forms, characterized in that according to End of the foaming process under excess pressure gases through perforated hollow bodies be pressed into the interior of the foamed molding. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Innere des Formkörpers abwechselnd mit unter Überdruck stehenden Gasen und Vakuum behandelt.2. The method according to claim 1, characterized in that the Inside of the molded body alternating with gases under pressure and vacuum treated.