DE2903495C2

DE2903495C2 - Verfahren zum Herstellen von Formkörpern aus geschäumtem Kunststoff, insbesondere aus geschäumten Polystyrol

Info

Publication number: DE2903495C2
Application number: DE2903495A
Authority: DE
Inventors: Joachim Ing.(Grad.) 7712 Blumberg Teubert
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-01-30
Filing date: 1979-01-30
Publication date: 1985-02-21
Also published as: JPS55101429A; DE2903495B1

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren entsprechend

dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. j Es ist üblich, Formkörper aus geschäumtem Kunststoff, wie z.B. geschäumtem Polystyrol, dadurch herzustellen, daß man ein Treibmittel enthaltende, vorgeschiümte Perlen des betreffenden Rohmaterials, beispielsweise durch einen Luftstrom, in eine Form einbringt, dort mit Wasserdampf beaufschlagt, wodurch die Peilen zum weiteren Expandieren und miteinander zum Verschmelzen gebracht werden, sodann zur Stabilisierung des so gebildeten Schaumes die Form mittels Wasser kühlt und schließlich öffnet um den so erhaltenen Formkörper mittels Luft oder eines mechanischen Auswerfers auszuwerfen. Die entsprechende Form weist hierzu gewöhnlich mindestens eine sog. Dampfkammer auf, aus der heraus der Dampf und ggf. auch die zum Auswerfen dienende Luft durch eine Mehrzahl von Düsen hindurch in den Formhohlraum eintritt Diese Dampfkammer enthält darüber hinaus ein Sprflhrohrsystem, aus dem heraus die den Formhohlraum begrenzende Forminnenwand mit Kühlwasser besprüht wird. Naturgemäß führt das abwechselnde Aufheizen und Abkühlen der Form mit jedem Arbeitsspiel zu einem hohen Energieverbrauch.

Dem hat man gemäß FR-OS 23 38124 bereits dadurch zu begegnen gesucht daß man dec Formkörperrohling, welcher durch das Bedampfen der Schaumstoffperlen erhalten wird, zum Zweck der Stabilisierung und Kalibrierung in eine kalte Form überführt die aus der gleichen, inzwischen auf der Seite des Formhohlraumes oberflächlich gekühlten oder aber, vorzugsweise, aus einer eigenen Form besteht Beide Verfahren wie auch die betreffenden Ausrüstungen sind jedoch verhältnismäßig aufwendig und, sofern mit einer oberflächlichen Wasserkühlung gearbeitet wird, führen sie zu nassen Produkten.

Der Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren nach Gattungsbegriff so zu gestalten, daß es bei zumindest annähernd gleicher Energiewirtschaftlichkeit einfacher sowie mit praktisch jeder herkömmlichen Form und Anlage durchzuführen ist und dazu noch trockene Produkte liefert

Diese Aufgabe ist durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst

Es hat sich überraschenderweise gezeigt daß die Schaumstabilisierung durch die herkömmliche Kühlung der Formwand bei eher geringeren Taktzeiten durch Hindurchdrücken eines Gases durch den Formkörper ersetzt werden kann, wovon die Form selbst weitgehend unbeeinflußt bleibt Mit dem Wegfall einer Wasserkühlung fallen von vornherein nahezu trockene Werkstücke an, ohne daß es dazu besonderer Maßnahmen in der Formkonstruktion bedarf, wie sie beispielsweise durch die DE-PS 22 37 397 bekanntgeworden sind. Dazu noch kann die Form aus einem verhältnismäßig billigen Material ohne spezielle Korrosion- sowie Wärmeleiteigenschaften bestehen. Da auch wasserbedingte Ablagerungen entfallen, können die üblichen Düsen oder Schlitze in den Forminnenwänden durch Ausführung dieser Forminnenwände aus einem porösen Material ersetzt werden, wodurch der Formkörper eine ununterbrochene, gleichmäßige Oberfläche erhält und auch die Struktur des Schaumes noch regelmäßiger sein wird. Das als Stabilisierungsmittel verwendete Gas wird i. a. Luft sein, die mit Umgebungstemperatur angesaugt wird. Eine besondere Kühlung ist nicht erforderlich, da die Wirkung des Stabilisierungsmittels maßgeblich darauf beruht, die Zellstruktur des vorausgehend geschäumten Kunststoffes durchlässig zu machen,

wodurch die darin eingeschlossenen Treib- und Schäummittel entweichen können. Der Druck des Stabilisierungsmittels darf, sofern die Wandstärke des Formkörpers aufrechterhalten werden soll, den Druck des vorausgehend aufgebrachten Schäummittel nicht überschreiten.

Ein zwischenzeitliches öffnen der Form kann hinzutreten, wird jedoch zumeist entbehrlich sein. Die beim Wiederschiießen der Form erfolgende Stauchung des nachexpandierten Schaumstoffs führt im allgemeinen zu einem in der Stauchrichtung etwas weicheren Produkt, während jedoch durch das zwischenzeitliche Entspannen die Durchlässigkeit verbessert wird. Ein auch von Kondenswasser völlig freies Produkt kann erhalten werden, wenn als Schäummittel anstatt Wasserdampf ein heißes Gas, wie z. B. Heißluft, verwendet wird.

Besonders vorteilhaft erscheint es, das gasförmige Stabilisierungsmittel, im allgemeinen Luft, auch zugleich als Auswurfmittel zu verwenden, wozu die Form lediglich noch vor Beendigung der Stabilisierungsmittelzufuhr geöffnet zu werden braucht.

Auf Grund ihrer besonderen Herstellungsweise sind die erfindungsgemäß erhaltenen Produkte offenporig, was jedoch in der weit überwiegenden Zahl möglicher Anwendungen geschäumten Kunststoffs der hier in Betracht stehenden Art kein Nachteil ist Die im Vergleich zu entsprechenden herkömmlich hergestellten Produkten »perliger« strukturierte Oberfläche ergibt ein eigenes, ansprechendes Erscheinungsbild. Eine gewisse Glättung der Oberfläche kann jedoch dadurch erzielt werden, daß der Schaum- und Stabilisierungsvorgang innerhalb des gleichen Arbeitsspiels wiederholt wird.

In diesem Sinne geben die Unteransprüche ggf. zweckmäßige, jedoch nicht notwendige Ausgestaltungsmöglichkeiten der Erfindung an.

Nachfolgend werden die in den Ansprüchen angegebenen Maßnahmen anhand einer in der Zeichnung schematisch angegebenen Anlage erläutert

Die Zeichnung zeigt schematisch eine geschlossene Form, wie sie die erfindungsgemäße Herstellung eines Schaumstoff-Formkörpers in Betracht kommt, einschließlich der wesentlichen Zuleitungen und dazugehörigen Steuerorgane.

Die dargestellte Form 2 besteht aus den beiden voneinander trennbaren Formteilen 4 und 6, die zwischen sich den Formhohlraum 8 einschließen. Jedes Formteil besteht im wesentlichen aus zwei Elementen 10 und 12 bzw. 14 und 16, die mittels nicht weiter gezeigter Schrauben und Dichtungseinlagen od. dgl. dicht miteinander verbunden sind und zwischen sich eine Dampfkammer 18 bzw. 20 enthalten. Über einen Injektor 22 steht der Formhohlraum 8 mit einer Zuleitung 24 zur Einführung des perlenförmigen Kunst-Stoffrohmaterials mittels Luft in Verbindung. Überdies steht jede der beiden Dampfkammern 18 und 20 mit dem Formhohlraum über eine Mehrzahl möglichst gleichmäßig verteilter Düsen 26 in Verbindung, die einem gasförmigen Medium, wie z. B. Dampf und Luft, Durchtritt gewähren, jedoch dem Kunststoff ein Eindringen in die Dampfkammern verwehren. An Stelle der Düsen 26 können die Elemente 12 und 14 auch Forminnenwände 28 bzw. 30 aus einem porösen Material wie z. B. Sintermetall aufweisen.

Die Dampfkammer 18 besitzt Dampf- und Luftzutrittsöffnungen 32 bzw. 34, von denen die Dampfzutrittsöffnung 32 über ein taktgesteuertes Ventil 36 mit der Dampfzuleitung 38 in Verbindung steht. Die Luftzutrittsöffnung 34 ist über ein taktgesteuertes Zweiwegventil 40 wahlweise mit der Luftzuleitung 42 oder der Atmosphä^re verbindbar.

Ebenso weist die Dampfkammer 20 Dampf- und Luftzutrittsöffnungen 44 bzw. 46 auf, von denen die Dampfzutrittsöffnung 44 über ein taktgesteueites Ventil 48 mit der Dampfzuleitung 38 und die Luftzutrittsöffnung 46 über ein taktgesteuertes Ventil 50 wahlweise mit der Luftzuleitung 42 bzw. der Atmosphäre verbindbar ist

Alle so weit beschriebenen Teile sind herkömmlich. Es fehlen hingegen die herkömmlichen Wassersprührohre im Inneren der Dampfkammern 18 und 20 oder auch Wasserkanäle in den Forminnenwänden.

Zur Herstellung eines Formkörpers, wie des gezeigten Formkörpers 52 wird nun folgendermaßen verfahren:

Bei geschlossener oder im wesentlichere geschlossener Form wird das Kunststoffrohmaterial in Gestalt vorgeschäumter Perlen mittels Luft durch den Injektor 22 in den Formhohlraum 8 eingeblasen, wobei die Luft entweder durch die Düsen 26 od. dgl. und die Dampfkammern oder aber durch einen Spalt zwischen den beiden Formteilen 4 und 6 Auslaß findet Sodann wird über das Ventil 36 und wenig später auch über das Ventil 48 als Schäummittel Wasserdampf in die· Dampfkammern eingeführt welcher durch die Düsen 26 od. dgl. in den Formhohlraum 8 gelangt und das dort befindliche, perlenförmige Kunststoffrohmaterial zum weiteren Expandieren und zum Verschmelzen bringt, worauf der Dampf bei wieder geschlossener Ventilen 36 und 48 durch eines oder beide der Zweiwegeventile 40 und 50 in die Atmosphäre ausgelassen wird. Auch diese Verfahrensschritte sind herkömmlich. Im Gegensatz zur herkömmlichen Verfahrensweise wird nun jedoch zur Stabilisierung des Formkörpers über eine der Dampfkammern, beispielsweise 18, Luft durch den Formkörper hindurchgeblasen, die in die andere Dampfkammer, beispielsweise 20 entweicht. Dabei kann das Ventil 50 dieser zweiten Dampfkammer so gesteuert werden, daß es die Luft, wenn überhaupt auf diesem Wege, erst nach einer gewissen Zeit entweichen läßt, wodurch sich zunächst ein Gegendruck aufbaut. Um ein Ablösen des Formkörpers von den Forminnenwänden zu vermeiden, darf der sich im Formhohlraum 8 einstellende Luftdruck den Druck des vorausgehend eingegebenen Schäummittels nicht überschreiten.

Sodann kann bei noch anstehendem Luftdruck die Form geöffnet werden, wodurch der gebildete Formkörper 52 von den Formteilen 4 und 6 aus- bzw. abgeworfen wird. Sofern der Luftdruck auf Seiten eines Formteils bereits abgebaut wurde, kann von dort ein nochmaliger kurzer Luftstoß aufgegeben werden.

Bei Formkörpern verhältnismäßig großer Wandstärke oder auch solchen stark unterschiedlicher Wandstärke kann es sich empfehlen, die Form noch vor oder während der Luftzuführung kurzzeitig etwas zu öffnen, wodurch sich die Luftdurchlässigkeit des Formkörpers verbessert.

Da der erfindungsgemäß hergestellte Formkörper 52 mit keinerlei Kühlwasser in Berührung kommt, verläßt er die Form sogleich nahezu trocken. LJm auch noch letzte Feuchtigkeitsreste in Form von Kondenswasser auszuschalten, kann jedoch anstelle des üblichen Wasserdampfes als Schäummittel auch ein heißes Gas, wie z. B. Heißluft treten, insbesondere wo ein solches ohnedies anfällt.

Als vorteilhaft hat es sich in manchen Fällen erwiesen, das Stabilisierungsmittel abwechselnd von beiden Seiten her durch den Formkörper hindurchzuleiten, was durch abwechselnde Belüftung und Entlüftung der beiden hier gezeigten Dampfkammern 18 und 20 geschehen kann.

Eine gewisse Glättung der Oberfläche des Formkörpers kann gewünschtenfalls dadurch erreicht werden, daß der Bedampfungs- und Stabiiisierungsvorgang innerhalb des gleichen Arbeitsspiels, ggf. mit etwas ι ο anderen Temperaturen und Drucken und/oder Taktzeiten wiederholt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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JO

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von Formkörpern aus geschäumtem Kunststoff, insbesondere aus ge-. schäumtem Polystyrol, bei dem das Kunststoff-Rohmaterial in Gestalt von ein Treibmittel enthaltenden, vorgeschäumten Perlen in eine teilbare Form eingebracht sowie in dieser von einem heißen, gasförmigen Schäummittel beaufschlagt wird, das die Perlen unter weiterer Expansion miteinander zum Verschmelzen bringt, worauf der so erhaltene Schaum vor Entnahme des Formkörpers aus der Form unter Zuhilfenahme eines unter Überdruck in die Form eingeleiteten und aus der Form abgeführten Gases stabilisiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas von einer Seite des Formkörper zur anderen durch den Formkörper hindurchgedrückt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des aufgegebenen Gases denjenigen des vorausgehend aufgegebenen Schäummittels nicht überschreitet

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abfluß des Gases in der Weise gesteuert wird, daß sich im Laufe der Stabilisierungsphase ein Gegendruck von zumindest annähernd der Größe des Druckes des aufgegebenen Gases einstellt.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas Luft ist.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufgabe des Gases abwechselnd von verschiedenen Seiten des Formkörpers her erfolgt

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Form vor oder während der Stabilisierungsphase kurzzeitig geöffnet wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden An- *> Sprüche, dadurch gekennzeichnet daß der Schäum- und Stabilisierungsvorgang innerhalb desselben Arbeitsspiels, gegebenenfalls mit abweichenden Temperaturen, Drücken und/oder Taktzeiten, wiederholt wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas zugleich als Auswurfmittel verwendet wird, mit dem der fertige Formkörper aus der Form ausgestoßen wird. ^Μ

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausstoßen in unmittelbarem Anschluß an die Stabilisierungsphase erfolgt

10. Form zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bestehend aus mindestens zwei voneinander trennbaren Formteilen, von denen mindestens einer eine mit dem Formhohlraum über begrenzte Durchtrittsquerschnitte in einer Forminnenwand in Verbindung stehende Dampfkammer enthält, dadurch gekennzeich- ^ω net, daß die Forminnenwand (28,30) aus einem porösen Werkstoff, beispielsweise porösem Sintermetall, besteht.