DE2508813A1

DE2508813A1 - Verfahren zur kontinuierlichen herstellung eines blockes aus expandierten zellenfoermigem material mit kreisquerschnitt und variablem durchmesser

Info

Publication number: DE2508813A1
Application number: DE19752508813
Authority: DE
Inventors: Sereriano Palomares
Original assignee: POLICASTILLA
Current assignee: POLICASTILLA
Priority date: 1974-02-28
Filing date: 1975-02-28
Publication date: 1975-10-23
Also published as: ES423754A1; NL7502368A; GB1502636A

Description

Patentanwälte Dipl.-lng. R. B E ETZ sen. Dipl.-lng. K. LAMPRECHT Dr. -Ing. R. B E E T Z Jr.

8 München 22, Stelnsdorfstr. 1O Tel. (O 89) 22 72 O1 /227244/29S91O

Telegr. Allpatent München Telex 522O48

043-23.871P(23.872H)

28. 2. 1975

POLICASTILLA S.A., Madrid (Spanien)

Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines Blockes aus expandiertem zellenförmigem Material mit Kreisquerschnitt und variablem Durchmesser

Die Erfindung bezieht sich auf die kontinuierliche Herstellung eines expandierten zellenförmigen Erzeugnisses, insbesondere aus Polyurethanschaum, das jedoch auch ein anderes zellenförmiges Erzeugnis mit ähnlichen Eigenschaften sein kann, wobei ein Block mit kreisförmigem Querschnitt erhalten wird.

In der Industrie, die sich mit der kontinuierlichen Erzeugung von Blöcken aus Polyurethanschaum und insbesondere mit der Herstellung

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von solchen Blöcken mit Kreisquerschnitt befaßt, die sich nachher in feine Platten zur Erzeugung von Spulen (bobinas) schneiden lassen, tritt ein grundsätzliches Problem auf, nämlich das des Erhaltene eines möglichst vollkommenen Blockes in der Weise, daß sich die Materialabfälle weitestgehend reduzieren lassen. Das herkömmliche System führt zu einem Block, dessen Querschnitt einen Boden und dazu senkrechte Seiten sowie im oberen Teil eine gekrümmte Form aufweist. Man versteht ohne weiteres, daß dieses System zu einem großen Materialverlust führt, wenn ein zuletzt kreisförmiger Querschnitt benötigt wird.

Andererseits bewirkt, da der Aufschäumungsvorgang eine exotherme Reaktion ist, der in Bildung und ständigem Kontakt mit den seitlichen Formelementen der Form befindliche Schaum, daß diese sich hoch erhitzen, und dies im Gegensatz zu dem Förderband, das eine niedrigere Temperatur annimmt, da es nicht dauernd im Kontakt mit dem Schaum ist. Dieser Temperaturunterschied führt zu einer unterschiedlichen Verdichtung an der Oberfläche des Blockes, wobei man am unteren Teil, der der in Berührung mit dem Förderband befindlichen Zone entspricht, eine stärkere und härtere Kruste als an den Seiten erhält. Da diese zu verwerfende Schalenschicht oder Kruste vom Block abgetrennt werden muß, bevor man diesen in einzelne Platten zerschneidet, ist der Verlust an Material und Gewicht bei der Erzeugung des dichteren unteren Teils größer.

Mit dem Ziel, die Nachteile zu überwinden, die das genannte herkömmliche System aufweist, wurden verschiedene Versuchsreihen durchgeführt, woraus sich zwei Systeme zum Erhalten zusammen-

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hängender Bl'öcke mit praktisch kreisförmigem Querschnitt ergeben haben. Bei einem dieser Systeme werden sowohl die Seiten der Form als auch der Boden beweglich gehalten, und nach dem anderen System sind einige feste Formteile an den Seiten zur Formung des Schaumes vorgesehen, während man den Boden im Kontakt mit der Grundfläche des beweglichen Förderbandes zur Erreichung der Mitnahme des Schaums läßt. In beiden Fällen erhält man einen Block mit etwas kreisförmigerem Querschnitt als bei dem herkömmlichen System, jedoch mit einem ebenen unteren Teil, d. h. noch immer mit merklichem Materialabfall.

Andererseits verringert keines dieser beiden Systeme die äußere Kruste oder die Dichteunterschiede, wobei es außerdem unmöglich ist, den Durchmesser des zu erzeugenden Blockes zu variieren, falls man nicht das Verfahren unterbricht und die Form elemente auswechselt, was ein aufwendiger und langsamer Vorgang ist, der zu wesentlichen Verlusten führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten Systeme zu überwinden und ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines' Blockes aus expandiertem zellenförmigen Material mit Kreisquerschnitt und variablem Durchmesser zu entwickeln, nach dem man einen im Vergleich mit den nach den bisher bekannten Verfahren erzeugten vollkommen kreisförmigen Block unter entsprechender Einsparung von Abfallmaterial und daraus folgender Erzielung wirtschaftlicher Vorteile erhält, weiter eine maximale Anlagenkapazität aufgrund einer möglichen Durchmesserregulierung des herzustellenden Blocks ohne Unterbrechung des Verfahrens erreicht, außerdem

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die Materialverluste infolge Krustenbildung durch Erzielung einer Kruste gleichmäßiger Dichte und äußerst geringer Dicke weitestgehend senkt, dabei gegenüber dem genannten System mit beweglichen seitlichen Formelementen die Möglichkeit schafft, bei Einfügung in eine herkömmliche Produktionsanlage in kurzer Zeit auf die Erzeugung nichtkreisförmiger Blöcke umzustellen, und bei dem man schließlich im Vergleich mit dem System mit festen Formelementen an den Formseiten mehr Mitnahmeoberfläche und damit eine verbesserte Synchronisierung zwischen der Bewegung des Schaumes und dem Förderorgan erzielt.

Gegenstand der Erfindung, womit diese Aufgabe gelöst wird, ist ein Verfahren zur kontinuierlichen Herst ellung eines Blockes aus expandiertem zellenförmigen (aufgeschäumten) Material mit Kreisquerschnitt und variablem Durchmesser, mit dem Kennzeichen, oaß der flüssig auf einen endlos umlaufenden Boden der Form gegossenen Materialmasse mittels einiger Mitnahmeelemente der flüssigen Masse und einiger seitlicher Formelemente, die an den Formseitenwänden befestigt sind, beim Aufschäumen am gesamten Umfang die gewünschte Form des Schaumblocks derart gegeben wird, daß möglichst wenig Materialabfall, eine Kruste von möglichst geringer Dicke und homogene Dichten erreicht werden, und daß man gleichzeitig ein Abdeckband mit dem aufgeschäumten Material umlaufen läßt, das das Haften des Schaumes im noch plastischen Zustand an einem Förderband verhindert.

Die genannten Ziele werden also erreicht, indem das erfindungsgemäße System einige an den Formseiten befestigte Formelemente vor-

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sieht, die einen seitlichen Abschnitt von vollkommener Kreisform mit Ausnahme eines Teils an ihrem obersten Bereich bilden, der geöffnet bleibt, um die bei der Aufschäumung freiwerdenden Gase austreten zu lassen, und die Aufschäumung des Schaumes ermöglicht.

Diese Formelemente können steif bzw. starr sein und dann keine Regulierung des Durchmessers zulassen, sie können jedoch auch flexible Metall- oder Kunststoffelemente sein, die durch eine durchlaufende oder aus angelenkten Teilen bestehende Platte gebildet sind und eine ausreichende Steifheit zum Aushalten der durch den in Auf schaum ung befindlichen Schaum ausgeübten Drücke und eine ausreichende Flexibilität aufweisen, damit eine Änderung der Form zwecks Erweiterung oder Verringerung des Formdurchmessers mit geringer Anstrengung möglich ist.

Falls die Formelemente vom flexiblen Typ sind, bleibt der untere Teil dieser Formelemente feststehend angebracht, während die Form elemente im übrigen auf festen und bestimmten Bahnen derart beweglich sind, daß sie in allen von ihnen eingenommenen Lagen einen Kreisumfang von größerem oder geringerem Durchmesser bilden.

Damit der freie Teil der flexiblen Formelemente den definierten Bahnen folgt, um jederzeit einen Kreisumfang zu bilden, gleitet die-, ser Teil an verschiedenen Punkten seines Umfanges längs einiger Führungen, die die gewünschten Bahnen ergeben.

Um die Förderung und Mitnahme des Schaums zu .ermöglichen, ist eine mit dem Hauptförder organ (Endlosförderum lauf) .synchroni-

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sierte Förderkette vorgesehen, und auf dieser Förderkette befindet sich ein flexibles und dünnes Förderband, das sich an die kreisförmigen Formelemente anpaßt; über diesem flexiblen Förderband ist ein Abdeckmaterial, wie z.B. Papier, vorgesehen, das die feste Haftung des Schaums am Förderband, wenn der Schaum noch im plastischen Zustand ist, verhindert.

Damit die Verteilung der Flüssigkeit, besonders wenn sie vom Materialzufuhrregler ausgegossen wird, gleichmäßig in der Gießzone erfolgt, haben das Förderband und der anfängliche Teil der Formelemente einen ebenen Boden, und im Maße des Fortschreitens der Aufschäumung des Schaumes verkleinert sich der ebeie Boden, bis er an der Stelle und im Augenblick der vollen Aufschäumung verschwindet und in eine vollkommene Kreisform übergeht.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiele näher erläutert, darin zeigen;

Fig. 1 eine Seitenansicht der Vorrichtung, Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie I-I, Fig. 3 einen Querschnitt nach der Linie II-II, Fig. 4 einen Querschnitt nach der Linie III-III,

Fig. 5 einen Querschnitt nach der Linie III-III, jedoch für den Fall flexibler Formelemente,

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Fig. 6 einen Querschnitt nach der Linie III—III für eine Variante der Vorrichtung mit oben stärker geschlossenen Formelementen, und

Fig. 7 schematisch die verschiedenen Stellungen, die die einstellbaren Formelemente annehmen können.

Das neue Verfahren basiert auf der kontinuierlichen Herstellung eines Blockes aus expandiertem zellenförmigen Material (z. B. Polyurethanschaum) mit völlig kreisförmigem Querschnitt, wobei die Möglichkeit vorgesehen ist, den Durchmesser dieses Blockes wahlweise einzustellen, und eine weitgehende Verringerung von Materialabfallverlusten ermöglicht ist.

Das Verfahren beginnt mit dem Ausgießen des flüssigen Materials mittels des Materialzufuhrreglers 1, von dem es auf das Hauptförderorgan 2 fällt, das den in Bildung befindlichen Schaum 6 durch die Form mitnimmt, die ihn zur gewünschten Form, in diesem Fall Kreisform, anpaßt.

Die Form setzt sieh aus den flexiblen oder angelenkten Formelementen 8 oder aus den starren Formelementen 7 zusammen, je nachdem, ob man den Durchmesser des Schaumblocks 19 regulieren können will oder nicht. Diese Formelemente 7 oder 8 werden an den Seitenvänden 9 befestigt und gehalten und kommen an ihrem unteren Teil fast in gegenseitige Verbindung, so daß sie einen praktisch vollständigen Kreisumfang bilden, wie die Fig. 4, 5, 6 und 7 erkennen lassen.

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Um die quasi völlige Schließung der Formelemente 7 oder 8 an ihrem unteren Teil zu erreichen und gleichzeitig sicherzustellen, daß das Hauptförderorgan 2 den Schaum 6 mitnimmt, ist bei dem Verfahren der Einbau der mit dem Hauptförderorgan 2 synchronisierten Förderkette 3 vorgesehen, auf der noch das flexible Förderband montiert ist, das sich aufgrund seiner Flexibilität und geringen Wanddicke an die Formelemente 7 oder 8 von deren Unterseite unter Schaffung der gewünschten vollständigen Kreisform anpaßt.

Damit der noch im pastösen Zustand befindliche Schaum 6 das Förderband und die Formelemente 7 oder 8 nicht beschmutzt oder beschädigt, ist zwischen diesem Schaum 6 und den genannten Teilen das Abdeckmaterial oder Abdeckband 5 vorgesehen, das vorzugsweise aus Papier besteht. Dieses Abdeckband 5 ist in seiner Bewegung mit dem Schaum 6 völlig synchronisiert.

Um beim Ausgießen des den Schaum 6 bildenden flüssigen Materials auf die Form diesen Gießvorgang zu regulieren und eine vollkommene Verteilung des Materials zu den Seiten der Form zu ermöglichen, weisen die Formelemente 7 oder 8 in ihrem Anfangsbereich ihren ebenen unteren Teil 10 auf, wie Fig. 2 erkennen läßt, wobei sich das Förderband 4 an diese ebene Basis 10 anlegt. Im Maße des Fortschritts der Expansion des Schaumes 6 verliert die Form nach und nach die ebene Basis 10, wie man in Fig. 3 sieht, bis zu dem Augenblick und der Stelle der maximalen Aufschäumung, wo dann die Formelemente 8 oder 7 völlig kreisförmig sind.

Bei zwei Ausführungsformen des Verfahrens ist vorgesehen, daß

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die starren Formelemente 7 an ihrem oberen Teil geöffnet bleiben, wie man in Fig. 4 sieht, um die Expansion des Schaumes 6 zu ermöglichen, und daß in dieser offenen bzw. geöffneten Zone der Schaum 6 von selbst die gewünschte Kreisform annimmt. Ebenso kann vorgesehen werden, daß die genannten starren Formelemente 7 an ihrem oberen Teil einen fast völligen Abschluß bilden, wie Fig. t zeigt, wobei sie jedoch ausreichend Raum zum Entweichen der Gase und zur Expansion des Schaumes lassen und sich ein vollkommen kreisquerschnittförmiger Schaumblock 19 mit einer schmalen Rippe 11 als einzigem Fehler ergibt, der beim Beseitigen der ersten Kappe oder Kruste durch Schneiden verschwindet.

Um die Außenhaut oder Kruste, die sich bei solchen Schaumblöcken .19 bildet, weitestgehend zu verringern, und unter Berücksichtigung, daß die Aufschäumungsreaktion exotherm ist, sieht das erfindungsgemäße Verfahren die Erwärmung des Förderbandes 4 mittels einer Wärmeabgabeeinrichtung oder eines Värmestrahlers 20 vor, um seine Temperatur und die von den Formelementen 8 oder 7 angenommene Temperatur auszugleichen und so eine gleichmäßige Temperatur einzustellen, was dazu beiträgt, daß die sich am Schaumblock 19 bildende Kruste nur in äußerst geringer Dicke und mit homogener Dichte anfällt, so daß sehr geringe Abfallverluste auftreten.

Eine andere Ausführungsart des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, daß die Form mit den flexiblen Formelementen 8 ausgerüstet ist, die aus einer flexiblen oder aus angelenkten Teilen zusammengesetzten Platte öder Bahn, im letzteren Fall aus den Anlenkungselementen 18 aus Metall oder Kunststoff mit solchen Eigenschaften bestehen, daß sie die

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nötige Steifigkeit, damit der in Bildung befindliche Schaum 6 die Form mit seinen Drücken nicht deformiert, und gleichzeitig eine ausreichende Flexibilität aufweisen, damit ihre Form verändert und zu Kreisumfängen mit größerem oder kleinerem Durchmesser gestaltet werden kann= Um dieses Ziel zu erreichen, weisen die flexiblen Formelemente 8 feste Punkte 13 an ihrem untersten Teil auf, während im übrigen Bereich der Formelemente freie Punkte 15 vorgesehen sind, die über feste Bahnen 16 beweglich sind, die in der Praxis Führungen 17 oder ähnliche Elemente sind, die je nach Bedarf in der einen oder anderen Sichtung bewirken, daß die gewählten freien Punkte 15 an jedem Form el em ent 8 die passende Stellung einnehmen bzw. erreichen, wie man in Fig= 7 erkennen kann, womit sich insgesamt die Kreisumfangsforrn ergibt. Mit dieser Anordnung gelangt man zur Änderung des Durchmessers des Schaumblockes 19, ohne daß hierfür das Verfahren unterbrochen werden muß.

Bei den aus den angelenkten Elementen 18 zusammengesetzten Formelementen 8 kann die Länge des gebildeten Umfangsbogens ebenfalls regulierbar sein, d. h. daß man oben den Kreisumfang quasi maximal schließen kann, wie in Fig. 5 erkennbar ist, wobei die schmale Hippe 11 gebildet wird, oder daß ein gewisser oberer Bereich 12 freibleibt, wie in Fig. 4 erkennbar ist.

Die Bahnen 16, denen die freien Punkte 15 zu folgen haben, entsprechen den geometrischen Orten dieser Punkte bezüglich der verschiedenen Mittelpunkte, die derart auf die Formmittellinie 14 fallen, daß die flexiblen oder angelenkten Platten oder Bleche 8 einen Kreisumfang von verschiedenen Durchmessern annehmen, wie die Fig. 7 veranschaulicht.

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Zu Beg'inn des Verfahrens gibt der Materialzufuhrregler 1 die Flüssigkeit auf das Förderband 4 mit Abdeckband 5 ab, die von der Förderkette 3 mitgenommen werden, die ihrerseits mit dem Hauptförderorgan 2 synchronisiert ist. Dieses Förderband 4 nimmt anfangs die Form der ebenen Basis 10 an, mit der die Verteilung der Flüssigkeit angemessen gesichert ist, um die gewünschten homogenen Dichteverhältnisse zu schaffen.

Wenn der Schaum 6 zu seinem Punkt maximaler Expansion gelangt, weisen die Formelemente 7 oder 8 bereits eine völlig kreisrunde Form auf und führen dazu, daß der Schaumblock 19 einen Querschnitt hat, der einem vollkommenen Kreisquer schnitt entspricht, wobei die einzigen Abweichungen hiervon durch die Kruste und durch die schmale Rippe 11 gebildet werden, die entsteht, wenn die Form elemente 7 oder 8 oben stärker geschlossen sind.

Im Fall der Verwendung der flexiblen Formelemente betätigt man, wenn man den Durchmesser des herzustellenden Schaumblocks 19 ändern möchte, die Führungen 17, die ihrerseits auf die freien Punkte dieser Formelemente 8 einwirken, bis diese den Kreisumfang des gewünschten Durchmessers annehmen, ohne daß der Prozeß unterbrochen werden muß.

Nachdem das Wesen der Erfindung sowie ihre industrielle Anwendung vorstehend ausreichend erläutert wurden, sei vorsorglich darauf hingewiesen, daß es im Zusammenhang der Erfindung und der verwendeten Teile möglich ist, gewisse Abänderungen der Form, des Materials und der Anordnung vorzunehmen, die sich für den Fachmann ohne weiteres ergeben.

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Claims

Patentansprüche

1J Verfahren zur kontinuierlichen Herst ellung eines Blockes aus expandiertem zellenförmigen (aufgeschäumten) Material mit Kreisquerschnitt und variablem Durchmesser, dadurch gekennzeichnet, daß der flüssig auf einen endlos umlaufenden Boden der Form gegossenen Materialmasse mittels einiger Mitnahmeelemente (2, 3,4) der flüssigen Masse und einiger seitlicher Formelemente (7 bzw. 8), die an den Formseitenwänden (9) befestigt sind, beim Aufschäumen am gesamten Umfang die gewünschte Form des Schaumblocks (19) derart gegeben wird, daß möglichst wenig Materialabfall, eine Kruste von möglichst geringer Dicke und homogene Dichten erreicht werden, und daß man gleichzeitig ein Abdeckband (5), ζ. B. aus Papier, mit dem aufgeschäumten Material umlaufen läßt, das das Haften des Schaums (6) im noch plastischen Zustand an einem Förderband (4) verhindert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man einen endlos umlaufenden Boden aus einem Hauptförderorgan (2), einer darüber mitbewegten und damit synchronisierten Förderkette (3) und einem von der Förderkette (3) mitgenommenen, derart flexiblen und dünnen Förderband (4) verwendet, daß dieses sich dem Profil der Formelemente (7 bzw. 8) an deren Unterseite unter Bildung eines vollkommenen und geschlossenen Kreisumfanges anpaßt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Formelemente, die starre Form elemente (7) oder flexible Form elemente (8) sein können, zu Beginn des Schäumverfahrens eine ebene Basis (lO)

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bilden, an die sich das flexible Mitnahme-Förderband (4) anpaßt, um zunächst eine vollkommene Verteilung der eingegossenen Schaumflüssigkeit und damit homogene Dichtewerte zu erzielen, welche ebene Basis (lO) fortschreitend immer kleiner wird, bis sie an der Stelle und zur Zeit der maximalen Expansion des Schaumes (6) verschwindet, indem die Formelemente (7 bzw. 8) hier in völlige Kreisquerschnittform übergehen.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die an den Formseitenwänden (9) befestigten Formelemente (7 b,:w. 8) in ihrem untersten Bereich mit einem kleinen Abstand einsetzt, der dem Gang der Mitnahme-Förderkette (3) entspricht, und daß man ihren oberen Bereich wahlweise praktisch geschlossen oder offen hält, womit in jedem Fall ein Schaumblock (19) mit völlig kreisförmigem Querschnitt und nur äußerst geringem Abfall erhältlich ist.
5. Verfahren nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß man flexible Formelemente (8) aus einem durchlaufenden Band oder angelenkten Elementen (18) aus Metall oder Kunststoff verwendet, die eine ausreichende Steifheit zum Aushalten der Drücke von dem sich bildenden Schaum (6) ohne Verformung und eine ausreichende Flexibilität zum jederzeitigen Annehmen einer Kreisform gewünschter unterschiedlicher Durchmesser aufweisen, und daß man die flexiblen Formelemente (8) an ihrem untersten Teil festlegt, im übrigen jedoch frei längs Führungsbahnen (16, 17) gleitbar hält, die den geometrischen Orten der freien Punkte (15) der Formelemente (8) entsprechen, die der Bedingung genügen, daß das flexible Band (bzw. die angelenkten Elemente)

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stets eine Kreisform mit Mittelpunkt auf der senkrechten Formmittelebene (14) annimmt (annehmen), wobei die Länge des von den flexiblen Formelementen (8) gebildeten Umfangsbogens variabel und der gebildete Umfang am oberen Bereich mehr oder weniger geschlossen sein kann.
6. Verfahren nach Anspruch 1 und Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das flexible Mitnahme-Förder band (4) bis zum Erreichen einer derjenigen der Formelemente (7 bzw. 8) etwa gleichen Temperatur zwecks Vergleichmäßigung der Formtemperatur und damit Erzielung einer homogenen Verdichtung der Oberfläche sowie einer möglichst geringen zu verwerfenden Kruste mittels einer Wärmeabgabeeinrichtung (20) erwärmt.

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