DE2003657A1 - Verfahren zur Herstellung von Schaumstoff-Formkoerpern aus treibmittelhaltigen kleinteiligen thermoplastischen Kunststoffen auf Polystyrolbasis - Google Patents

Description

• Bezeichnung : Verfahren zur Herstellung von Schaumstoff-Formkörpern aus treibmittelhaltigen kleinteiligen thermoplastischen Kunststoffen auf Polystyrolbasis.
• Stand der Technik.
• Verfahren zur Herstellung von Hartschaumstoff-Formkörpern aus treibmittelhaltigen kleinteiligen thermoplastischen Kunststoffen auf Polystyrolbasis sind schon lange bekannt.
• Das treibmittelhaltige Granulat mit einem Litergewicht von etwa 650 Gramm wird in einem ersten Arbeitsgang außerhalb der Form auf das Litergewicht vorgeschäumt, das für die Festigkeit des fertigen Formkörpers erforderlich ist. Nun wird dieses vorgeschäumte Material meist O - 30 Stunden zwischengelagert, damit in die Zellen Luft einwandert und die Menge des in den Zellen enthaltenen Treibmittels geringer wird, Anschließend erfolgt die Einbringung in Formen, die Ausschäumung bei Temperaturen, die dem Formkörper angepaßt sind und dann die Kühlung von Form und Schaumstoff-Formkörper.
• Zur Herstellung der Formkörper stehen gute Maschinen zur Verfügung, doch krankt das ganze Verfahren an der langen Kühlzeit, die bis zu 76# der Gesamtherstellzeit betragen kann. Es hat hier nicht an Versuchen und Patentanmeldungen gefehlt, diese Kühlzeit herabzudrücken, doch war diesen Verfahren nicht zuletzt wegen des erhöhten technischen Aufwandes bisher kein nennenswerter Erfolg beschieden. Das Problem hierbei ist die schlechte Wärmeleitfähigkeit des aufgeschäumten Polystyrols und sein Restgehalt an Treibmittel.
• im Ende der Ausschäumperiode besitzen die Form und der Formkörper eine Temperatur von etwas über 10000. Dabei ist das Treibmittel gasförmig und übt auf die Zellwände des Polystyrols einen Druck aus. Würde man den i~ormkorper nun aus der Form nehmen, so würde der im Innern des Formkörpers herrschende Treibmitteldruck den Formkörper zerstören. Durch die einsetzende Kühlung muß nunmehr dem Treibmittel so viel Wärme entzogen werden, bis sich im Formkörper etwa Umgebungsdruck einstellt. Da nun einerseits diese im Treibmittel gebundene Wärme nicht unerheblich, andererseits das Wärmeleitvermögen des Schaumstoff-Formkörpers sehr schlecht ist, dauert es lange, bis die erforderliche Warme entzogen ist und der Formkörper aus der Form genommen werden kann.
• Kritik des Standes der Technik.
• In verschiedenen Patentschriften wurde nun versucht, entweder die Wärmeleitfähigkeit des Schaumstoff-Formkörpers durch sufspritzen von z.3. Paraffin auf das vorgeschaumte polystyrol zu verbessern was, gemessen am Aufwand, nicht den gewünschten Erfolg brachte, oder das Treibmittel außerhalb der Form zu entfernen, indem das Polystyrol beim Vorschaumen auf sehr kleine Litergewichte überexpandiert wird. Gerade letzteres brachte den Nachteil mit sich, daß trotz einem nachfolgenuen Komprimieren der überexpandierten Polystyrolkörner in der Form z.B. durch Verschieben einer Wand die Oberfläche des Formkörpers zwar verdichtet wurde, sein Kern aber so locker geschichtet blieb, daß ein einwandfreies Verschweißen der Polystyrolkörner nicht gewährleistet war. Da der Kunde aber einen Schaumstoff-Formkörper verlangt, der neben einer garantierten Festigkeit auch eine gleichmäßige Jeschaffenheit aufweist, ist ein über den ganzen querschnitt gleichmäßig verteiltes Polystyrol-Litergewicht erforderlich.
• Ein weiteres Problem der Praxis ergab sich in der nicht ausreichenden Befüllung der Form. @@@@@@@@ sich, daß diese trotz des Ausschuumens in der Form selbst nicht inner mit Sicherheit erreicht werden konnte. Diesem Mangel zu begegnen wurde bereits vorgeschlagen, Polystyrol außerhalb der Form auf das Flindest-Litergewicht zu überexpandieren, dieses dann in eine entsprechend größer bemessene Ausschüumform einzubringen und durch Verschieben einer Wand, des Bodens oder des Deckels das Polystyrol in der Ausschaumform so zu verdichten, daß das gewünschte Litergewicht erreicht wird. Dieses Verfahren brachte jedoch ebenfalls den Nachteil mit sich,daß im wesentlichen nur die Oberfläche ein einwandfreies Gefüge aufgewiesen hat. Im Innern des Schaumstoff-Formkörpers verblieben die überexpandierten Polystyrolkörner mit ihrer außerordentlich dünnen Wanddicke, die nicht ausreichend miteinander verschweißt werden können. (Offenlegungsschrift vitro 1 504 718) Auch eine zweite Vorschäutnung des in die Form eingebrachten vorexpandierten Polystyrols vor dem eigentlichen Ausschäumen brachte nicht den gewünschten Erfolg, da das aus den olystyrolkörnern ausgetriebene Gas nicht genügend entweichen konnte. Die zum Innenraum führenden Düsen verlegten sich durch aufschaumendes Polystyrol und versperrten dem Gas den Weg ins Freie (BASF,Techn. Mitteilungen).
• Aufgabe.
• Durch einen neuen Verfahrensabschnitt sollte nun einerseits die Kühlzeit erheblich herabgesetzt und andererseits sichergestellt werden, daß die Form stets vollgefüllt ist, ohne daß vorher ein verfüllen mit überexpandiertem Polystyrol stattfindet.
• Lösung der Aufgabe.
• Wie bekannt, werden die außerhalb der Form entsprechend den Erfordernissen vorexpandierten und zwischengelagerten Polystyrolkörner in die doppelwandige und zweiteilige, vornehmlich waagrecht liegende Form eingefüllt, bis diese sattgefüllt ist.
• Das Neue dieses Verfahrens ist nun dadurch gekennzeichnet, daß nach Beendigung der Füllung der Innenraum der Form vergrcßert wird entweder durch Anheben des Deckels (Bild Teil Ij bei feststehendem Boden oder durch Absenken des Formenbodens (Bild Teil 2) um etwa die Wanddicke des entstehenden ochaurnstoff-Formkörpers -Formschluß beider Teile weiterhin vorausgesetzt- und nun die zweite Vorschäumung vorgenommen wird.
• Hierzu wird niedergespannte Wasserdarapf in den Formenraum eingeblasen. Dieser Dampf erwärmt die Polystyrolkörner auf eine Temperatur, die knapp unter deren Lrweichungstemperatur liegt. Dabei schäumt das Material etwas auf, gibt aber gleichzeitig, und das ist beabsichtigt, einen Großteil des Treibgases ab, welches sich über dem aufschäumenden Polystyrol sammelt und über einen oder mehrere verschließbare Dunstkamine (Bild Teil 3) ins Freie abgedrängt wird. Dabei ist die geeignete Anordnung,die Größe und die Anzahl der Dunstkamine entscheidend für den Erfolg. Das Kondensat geht über eingebaute Düsen nach unten ab. Nun werden die Dunstkamine geschlossen, IIocharuckdampf in die Doppelwande der Form und in den Formeninnenraum eingeblasen, die Form auf die gewünschte Höhe zugefahren und das Polystyrol vollends auf Erweichungstemperatur aufgeheizt. Anschließend setzt die Kühlung ein die nach einem bisher bekannten Verfahren durcgefhrt wird, jedoch wesentlich weniger Zeit in Anspruch nimmt.
• Heiz-und Kühlzeiten müssen wie bisher durch Versuch festgelegt werden.
• Erzielbare Vorteile.
• 1. Durch das Ausschäumen innerhalb der, obzwar etwas vergrößerten Form wird ein Überexpandieren der Polystyrolkörner auf zu kleine Litergewichte verhindert, das Treibmittel jedoch ausgetrieben.
• 2. Der Zuhaltedruck der Form wird herabgesetzt.
• 3. Die Kühlzeit der Form wird wesatlich vermindert, an praktischen Beispielen wurden Einsparungen bis zu 70% gegenüber der normalen Durchflußkühlung erzielt.
• 4. Es ist kein zusatzlicher technischer Aufwand mehr erforderlich wie z.B. Paraffinbesprühung oder Vakuumerzeugung.
• 5. Durch das, in der Regel langsame schließen der Form wird weiterhin erreicht, daß a) das Polystyrol zuverlassig in sämtliche Formenhohlraume eindringt, also eine nicht ausgefüllten Nocken mehr entstehen b) die Oberfläche der Formkörper fester und besser verschweiß wird ~was im Hinblick auf die bteifigkeit der Formkörper und die spätere Bedruckbankeit erwünscht ist c) der Kern des Formkörpers die übliche Dichte aufweist bei einer Verschweißung in der bisher gewohnten Güte d) die Maßhaltigkeit verbessert wird.

Claims (4)

Patentansprüche.

1. Verfahren zur Herstellung von Schaumstoff-Formkörpern aus treibmittelhaltigen thermoplastischen Kunststoffen auf Polystyrolbasis unter Anwendung von wärmeübertagenden Medien d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e daß die außerhalb der Form entsprechend dem herzustellenden Schaumstoff-Formkörper vorexpandierten Polystyrolkörner unter Umgebungstemperatur in eine vornehmlich waagrecht liegende, zweiteilige und doppelwandige Form satt eingefüllt werden, die Form dann geöffnet wird, -Formschluß weiterhin vorausgesetzt- niedergespannter Wasserdampf zugeführt und das Polystyrol zum zweitenmal vorgeschäumt wird.Sodann die Form zugefahren, die Dunstkamine geschlossen und mit Hochdruckdampf bis zum Erweichungspunkt aufgeheizt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Form um etwa die Wanddicke des entstehenden Schaumstoff-Formkörpers geöffnet und geschlossen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Form beim Einfüllen der vorexpandierten Polystyrolkörner auch bereits geöffnet sein kann, jedoch nur so vielPolystyrol eingefüllt wird, daß die geschlossene Form satt gefüllt ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Form nach oben abgehende, der Größe der Form angepaßte und zweckmäßig angeordnete, den Doppelmantel durchdringende und bis zum Forminnenraum reichende einen oder mehrere Dunstkamine besitzt, welche beim Schließen der Form ebenfalls geschlossen werden und beim Aus schäumen geschlossen bleiben.

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