DE3329616A1

DE3329616A1 - Vorrichtung zum kontinuierlichen formen von polystyrol

Info

Publication number: DE3329616A1
Application number: DE3329616A
Authority: DE
Inventors: Rolf E. 16103 New Castle Pa. Berner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-08-20
Filing date: 1983-08-17
Publication date: 1984-03-01
Also published as: CA1212212A; FR2531906B1; FR2531906A1; DE3329616C2; JPS5985723A; MX156919A; US4432713A

Description

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Formen von Polystyrol gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Auf diesem Gebiet sind bereits verschiedene Vorrichtungen zum kontinuierlichen Formen von Polystyrolgranulat bekannt/ bei denen das ein durch Wärme aktivierbares Treibmittel enthaltende Granulat zu einem zusammenhängenden agglutinierten Körper geformt wird. In einigen Fällen weist die Vorrichtung· eine offenendige Formkammer auf. Das vor-expandierte Granulat tritt durch den Einlass in die Formkammer ein, durch die es kontinuierlich bewegt wird. Auf dem Weg durch die Kammer wird es einer Erwärmung ausgesetzt, die das Expandieren bewirkt. Die Kammer begrenzt dabei die Ausdehnung und formt einen zusammenhängenden agglutinierten Körper von im allgemeinen rechteckigem Querschnitt.

Die US-PSen 3 383 441 und 3 408 690 offenbaren einen Typ kontinuierlicher Formvorrxchtungen mit horizontaler Formkammer, die durch die Oberflächen zweier einander gegenüberliegender endloser Bänder begrenzt wird. Ein Hauptnachteil für die Verwendung dieser Vorrichtungen besteht darin, dass die endlosen Bänder, welche das Polystyrolgranulat durch die Formkammer bewegen, die Formkammer definieren und die Ausdehnung des Granulats begrenzen. Die endlosen Bänder müssen ■ daher starr sein, sind umständlich und erfordern für eine korrekte Arbeitsweise komplexe Antriebs- und Führungsmechanis men. Generell sind diese Bänder aus rostfreiem Stahl als perforiertes Band oder Laschenkette geformt. Ausserdem haben diese Vorrichtungen einen schlechten thermischen Wirkungsgrad, weil Dampf an den Stellen dor Bandführungen und an der Dampfbüchse aus der Formkammer entweichen kann. Weiter können die endlosen Bänder dieser Vorrichtungen, weil sie starr sind,

keinen fertigen Polystyrolkörper mit anderem als rechteckigem Querschnitt erzeugen.

Die US-PS, Re-Issue, 27 964 betrifft einen zweiten Typ einer kontinuierlichen Formmaschine, bei der die Formkammer von den Oberflächen eines umlaufenden Rades und einer ortsfesten ' Wand oder Platte begrenzt wird. Hierbei hat das Polystyrol-. granulat jedoch gelegentlich die Tendenz, an der Oberfläche .der. stationären Wand oder Platte zu haften aufgrund statischer elektrischer Aufladungen, die zwischen den Oberflächen der Polystyrolkörnchen und der Oberfläche der stationären . Wand oder Platte entstehen.

Im Unterschied zum vorstehend aufgeführten Stand der Technik offenbaren weiter die US-PSen 3 880 559 und Re-Issue 29 416 Vorrichtungen zum kontinuierlichen Formen von Polyurethan. Die Vorrichtungen enthalten zwei endlose Bänder zum Bewegen des Polyurethans durch die Formkammer, die zum Teil das Polyurethan formt. Die erstgenannte Vorrichtung weist starre Platten und die letztgenannte flexible Matten zum Formen des Polyurethans auf. Beide Vorrichtungen sind jedoch ungeeignet zum Formen von Polystyrol. Normalerweise bewirkt die Expan-

2 sion von Polystyrol Drucke zwischen 0,70 und 1,40 kg/cm auf die Wände der Formkammer. Diese Drucke sind sehr wesentlich grosser als diejenigen, die beim Ausdehnen von PoIyurethan entstehen. Eine Formkammer, die expandierendes Polyurethan begrenzt, ist daher nicht ohne weiteres zum Begrenzen von expandierendem Polystyrol geeignet.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Formen von Polystyrol zu schaffen, bei der die Einrichtung zum Bewegen des Polystyrolgranulats durch die Formkammer diese Formkammer nicht definiert oder die Ausdehnung des Polystyrols auf dem Wege des Granulats durch die Kammer begrenzt.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung, welche

die Merkmale im Kennzeichen des Anspruchs 1 aufweist. Weitere

Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

So kann eine Vorrichtung nach der Erfindung zweckmässig ein flexibles Band aufweisen, das keine komplexen Führungs- und Antriebsmechanismen erfordert. Weil Bänder flexibel sind, können sie sich der Gestalt der Formkammer anpassen und ermöglichen es dadurch, ein Endprodukt mit nicht-rechteckigem Querschnitt zu erhalten.

Zum Erhitzen und Expandieren des sich durch die Formkammer bewegenden Granulats wird dieses vorzugsweise einer Quelle von unter Druck stehendem Dampf ausgesetzt. Die Bänder werden vorteilhaft porös ausgestaltet, so dass der Dampf durch sie hindurch mit dem Granulat in Berührung kommen kann. Zweckmässig werden die stationären; Oberflächenteile mit einem Material, beispielsweise unter dem Handelsnamen "Teflon" erhältlichen Polytetrafluoräthylen, beschichtet, um die Reibungskräfte bei der Gleitbewegung des Polystyrols durch die Formkammer herabzusetzen. Die inneren Wandflächen der Kammer können ohne weiteres so gestaltet werden, dass der aus dem Polystyrolgranulat geformte zusammenhängende Körper einen nicht-rechteckigen Querschnitt erhält.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung weist die Vorrichtung ein Paar flexibler endloser Bänder auf, die das Polystyrolgranulat durch die Formkammer bewegen und deren Arbeitsabschnitte sich im wesentlichen in Gegenüberstellung befinden, sich in der gleichen Richtung bewegen und den Einlass und Auslass der Kammer überspannen. Die rückläufigen Abschnitte der endlosen Bänder können zweckmässig ein Maß an Spannung aufweisen, das es den durch den Einlass eintretenden Teilen

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der Arbeitsabschnitte ermöglicht, sich den Konturen der inneren Wandflächen der Kammer anzupassen. Sämtliche inneren Wandflächen können bei einer solchen Vorrichtung starr und ^; stationär sein.

Bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung weist die Vorrichtung ein flexibles endloses Band zum Bewegen des Granulats durch die Kammer auf, dessen Arbeitsabschnitt sich ■im wesentlichen in Gegenüberstellung und gleicher Bewegungsrichtung zum Arbeitsabschnitt der Oberfläche eines umlaufenden Rades befindet. Bei dieser zweiten Ausführungsform ist daher die von der Oberfläche des umlaufenden Rades gebildete innere Wandflache^sta"rr aber nicht stationär.

Die Erfindung ist nachstehend beispielsweise anhand der Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemässen Vorrichtung zum Formen von Polystyrol;

Fig. 2 eine Stirnansicht der Vorrichtung nach Fig. 1;

Fig. 3 perspektivisch, teilweise im Schnitt, einen Teil der Vorrichtung nach Fig. 1, und

Fig. 4 eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.

Die allgemein mit 10 bezeichnete Vorrichtung in der Ausführungsform nach Figur 1 bis 3 weist eine Formkammer 20, flexible endlose Bänder 30 und 40, eine Quelle vor-expandierter Polystyrolkörner 50, eine Dampfbüchse 60 und einen Kühl boreich 70 auf.

Die Formkammer 20 wird von oberen und unteren Bahnen bzw. Wandflächen 21 und 22 gebildet. Die Wandflächen 21 und 22 weisen eine Innenschicht 23 aus einem Material, vorzugsweise Polytetrafluoräthylen, auf, das eine freie Gleitbewegung des Polystyrols durch die Kammer 20 ermöglicht, und eine Aussenschicht 24, die aus Aluminium bestehen kann. Die Kammer 20 ist stationär gegenüber dem sich bewegenden Polystyrol. Die Bahnen bzw. Wandflächen 21 und 22 sind starr und stark genug ausgebildet, um dem Druck beim Expandieren des Polystyrolgranulats zu widerstehen und dieses zu einem zusammenhängenden agglutinierten Körper zu formen. Es ist wichtig, dass die Kammer 20 in einer Vielzahl von Konfigurationen geformt sein kann, um ein Endprodukt mit nichtrechteckigem Querschnitt zu erhalten.

Die Formkammer 20 weist einen Einlass 2 5 auf, der mit der Quelle von vor-expandiertem Polystyrolgranulat 50 in Verbindung steht und einen Auslass, an dem der zusammenhängende Polystyrolkörper die Kammer verlässt. Die Wandfläche 22 weist Perforationen 26 als Verbindung zu der Dampfbüchse 60 auf. Die Wandfläche 21 kann Perforationen 26 aufweisen, wenn der in der Kammer geformte Polystyrolkörper zu dick ist um den Dampf bei Zuführung von nur einer Seite der Kammer 20 durch das Polystyrol hindurchtreten zu lassen. Die Wandflächen 21 und 22 haben weiter Perforationen 27 in Verbindung mit dem Kühlbereich 70.

Das vor-expandierte Polystyrolgranulat wird durch die Formkammer 20 auf perforierten flexiblen endlosen Bändern 30 und 40 transportiert. Das Band 30 läuft unterhalb des PoIystyrols und oberhlb der Wandfläche 22. Der Arbeitsabschnitt 31 des Bandes 30 läuft über ein Rohr 32, durch die Kammer über eine LeerlaufrolIe 33 und zwischen angetriebenen Rollen 34 und 35. Der zwischen dem Einlass 25 und der Dampfbüchse

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60 verlaufende Teil des Arbeitsabschnitts 31 hat vorzugsweise ein Maß an Spannung, das es dem Teil des Bandes, der der unteren Wandfläche 22 gegenüberliegt, ermöglicht, sich dessen Konfiguration anzupassen. Der rückläufige Abschnitt 36 des Bandes 30 steht nicht unter Spannung.

Das Band 40 bewegt sich unterhalb der oberen Wandfläche 21 von der Kammer und über das Polystyrol. Sein Arbeitsabschnitt 41 verläuft zwischen einer Bremsrolle 42 und einem Rohr 43, durch die Kammer 20, unter einer Leerlaufrolle 4 4 und zwischen Rollen 45 und 46. Die Rollen 45 und 46 können Leerlaufrollen oder angetriebene Rollen sein, je nach der Dicke der erzeugten Polystyrolbahn bzw. des erzeugten Polystyrolkörpers. Der Teil des Arbeitsabschnitts 41 zwischen dem Einlass 25 und der Dampfbüchse 60 ist vorzugsweise unter einer Spannung, die es' dem der oberen Wandfläche 21 gegenüber liegenden Teil des Bandes 40 gestattet, die Gestalt dieses Wandteils 21 anzunehmen. Der rückläufige Abschnitt 27 des Bandes 40 steht nicht unter Spannung. ■

Wenn die geformte Polystyrolplatte bzw. der geformte Polystyrolkörper dick ist, kann die Vorrichtung 10 zusätzlich endlose Bänder längs der Seiten der Formkammer 20 aufweisen, um zu vermeiden, dass das Polystyrol an den Seitenflächen der Kammer 20 beim Durchgang durch die Kammer haftet.

Die Quelle 50 des Polystyrolgranulats weist einen Beutel mit einem Einlass für vor-expandiertes Polystyrolgranulat und einen Auslass in Verbindung mit dem Einlass 25 der Formkammer 20 auf.

Die der Formkammer 20 zugeordnete Dampfbüchse 60 weist eine Schiene 61 mit einem Hohlraum 62 auf. Die Schiene 61 erstreckt sich quer über die Kammer 20 unterhalb der Wand-

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fläche 22 und kann an dieser durch Bolzen befestigt sein. Der Hohlraum 62 ist an eine (nicht gezeigte) Dampfquelle angeschlossen. Der Hohlraum 62 steht in Verbindung mit den Perforationen 26 in der Wandfläche 22 der Kammer 20. Es kann zweckmässig oder erforderlich sein, die Dampfbüchse 60 mit einer der Schiene 61 ähnlichen Schiene über der oberen Wandfläche 21 der Kammer 20 zu versehen, falls der geformte Polystyrolkörper zu dick ist, um Dampf von nur einer Seite der Kammer 20 her hindurchtreten zu lassen.

Der der Formkammer 20 zugeordnete Kühlbereich 70 weist Schienen 71 mit Hohlräumen 7 2 auf. Die Schienen 71 erstrecken sich quer zu der Kammer 2 0 unterhalb der Wandfläche 22 und oberhalb der Wandfläche 21, und sind stromabwärts von der Dampfbüchse 60 angeordnet. Die Schienen 71 können an den Wandflächen 21 und 22 durch Bolzen befestigt sein. Die Hohlräume 72 stehen mit einer (nicht gezeigten) Quelle für Druckluft in Verbindung. Statt dessen können die Hohlräume auch mit einer Vakuumpumpe verbunden sein. Die Hohlräume stehen über Perforationen 27 in den Wandflächen 21 und mit der Kammer 20 in Verbindung.

Die Vorrichtung 10 arbeitet wie folgt: Vor-expandierte Poly-styrolkörner werden zum Einlass 25 der Kammer 20 vom Beutel 51 durch das endlose Band 30 gefördert. Beim Transport der Körner, also des Granulats, mittels der Bänder 30 und 40 durch die Kammer 20 bewirkt Dampf aus der Dampfbüchse 60 ihre Expansion. Diese wird von der Formkammer 20 begrenzt. Das expandierte Polystyrol wird dann Druckluft im Kühlbereich 70 ausgesetzt und dadurch so weit abgekühlt, dass es sich nicht mehr verformen kann, wenn es durch den Auslass die Formkammer 20 verlässt. Die Druckluft muss dem Kühlbereich unter einem Druck zugeführt werden, der geringer als der Formdruck ist, so dass die Luft nicht zum Auslass der Form-

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kammer 20 fliesst. Die Luft hat eine Pufferwirkung und vermindert die Reibung zwischen den Bändern 30 und 40 einerseits
und den Wandf lachen 21 und 22 der Kammer 20 andererseits.

. : bie zweite Ausführungsform gemäss Fig. 4 zeigt eine allgemein mit 110
bezeichnete Vorrichtung mit einer Formkairmer 120, die von einem Teil

der Oberfläche eines umlaufenden Rades 121 und einem Teil der Oberfläche , 122 eines Gehäuses 123 gebildet ist: Das Rad 121 kann durch beliebige

bekannte Mittel angetrieben werden. Die Oberfläche des Rades 121 kann
■:: . mit dem gleichen Material beschichtet sein, aus dem ein perforiertes
is endloses Band 130 besteht, so dass die Oberflächenstruktur des Rades 121 die gleiche wie die des B andes 130 ist. Auf diese Weise erhalten beide Seiten des in der Kammer 120 geformten Polystyrolkörpers auch die gleiche Struktur.

Die Wandfläche 122 des Gehäuses 123, das aus Aluminium hergestellt sein kann, weist zweckmässig eine Beschichtung aus Polytetrafluoräthylen auf. Die Wandfläche 122 weist Perforationen auf, über die sie mit einer
Dampfbüchse 160 und weitere Perforationen, über die sie mit einem Kühlbereich 170 in Verbindung steht. Polystyrolgranulat tritt in die Kanrner 120 durch einen Einlass 124 ein.

Das perforierte Band 130 unterstützt den Transport des vor-expandierten Polystyrolgranulats durch die Formkammer 120. Der Arbeitsabschnitt 131 des Bandes 130 läuft über eine angetriebene Rolle 132, durch die Kammer 120 und' über ein Röhr 131. Der rückläufige Abschnitt ]34 des Bandes 130 läuft über ein Rohr 133, unter einem Rohr 135 und zurück über die Rolle 132. Der Arbeitsabschnitt 131 weist vorzugsweise eine Spannung auf, die es dem Teil des Bandes, der dem Rad 121 gegenüberliegt, gestattet, die Konfiguration der Oberfläche der Kanmer 120 anzunehmen. Der rückläufige Abschnitt 134 des Bandes 130 steht nicht unter Spannung.

Eine Quelle 150 für vor-expandiertes Polystyrolgranulat, eine Dampfbüchse 160 und ein Kühlbcreich 170 sind in gleicher Weise geformt wie

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die Polystyrolquelle 50, die Dampf büchse 60 und der Kühlbereich 70 beim ersten Ausführungsbeispiel.

Die Vorrichtung 110 arbeitet wie folgt: Vor-expandierte Polystyrolkörner werden dem Einlass 124 der Kammer 120 von der Quelle 150 aus zugeführt, το Das endlose Band 130 fördert die Körner durch die Kammer 120, wo sie unter der Einwirkung des Dampfes aus der Dampfbüchse 160 expandieren. Das Polystyrol wird dann im Kühlbereich 170 durch Druckluft so weit gekühlt, dass es sich nach dem Verlassen der Kammer 120 nicht mehr verformt.

Gemäss einer dritten (nicht gezeichneten) Ausführungsform der Erfindung kann eine horizontale Formkammer so ausgebildet sein, dass das Polystyrolgranulat eine rohrförmige Konfiguration erhält. Die Vorrichtung und ihre Arbeitsweise ist ähnlich der von der Vorrichtung 10' gemäss dem ersten Ausführungsbeipiel, nur, dass das äussere Gehäuse der Kairmer kreisförmigen Querschnitt hat. Eine runde Stange, vorzugsweise aus Polytetrafluoräthylen, erstreckt sich längs der Achse der Formkammer, um den Hohlraum im Rohr zu bilden. Ein an der Stirnseite des Einlasses zur Formkanmer angeordneter Ring bewirkt/ dass das endlose Band die Gestalt der Formkammer annimmt. Die Polystyrolkörner werden durch Druckluft in die Formkammer eingeblasen, um eine gleichförmige Verteilung der Körner über den Querschnitt des Rohres"zu gewährleisten.

. ./13, Leerseite

Claims

Patentansprüche · ·" ·-·.

., Vorrichtung zum kontinuierlichen Formen von Polystyrol unter Umwandlung eines Polystyrolgranulats, das ein durch Wärme aktivierbares Treibmittel enthält, in einen zusammcnhängenden agglutinierten Körper, von der Bauart mit einer einen Einlass und einen Auslass aufweisenden, offenendigen Formkammer, einer Zuführeinrichtung für das vor-expandierte Granulat zum Einlass der Kammer, einer Einrichtung zum kontinuierlichen Bewegen des Polystyrols durch die Kammer und mit. einer Heizeinrichtung zum Expandieren des sich bewegenden Granulats,

dadurch gekennzeichnet, dass die Formkammer (20) innere Wandflächen (21, 22) auf- \. λ,„weist,, welche die Ausdehnung des Polystyrolgranulats be-

20ΐ..,._grenzen,um einen gleichförmig dimensionierten Querschnitt ^:...,^des agglutinierten Körpers zu erhalten, wobei wenigstens ein Teil der inneren Wandflächen stationär ist; dass die Einrichtung zum kontinuierlichen Bewegen des Granulats wenigstens ein Band(30Jaufweist, dessen Arbeitsabschnitt

(31) den Einlass (25) und Auslass der Formkammer (20) überspannt und in Berührung mit dem sich bewegenden Polystyrol steht; und dass den stationären Teilen der Wandflächen Mittel (23) zum Herabsetzen der Reibungskräfte bei der Gleitbewegung des agglutinierten Körpers durch die Formkammer (20) zugeordnet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch g e kennzeichnet, dass dem Weg des Granulats durch die Kammer (20) eine Quelle (60) von unter Druck stehendem Dampf zum Erhitzen und Expandieren des Granulats zugeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, dass das Band (30) porös ist, so dass der Dampf zu dem Granulat durchdringen kann.
4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die stationären Teile der Wandflächen (21, 22) für eine freie Gleitbewegung des Polystyrols durch die Formkammer (20) mit Polytetrafluoräthylen beschichtet sind.
5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die inneren Wandflächen (21, 22) der Formkammer (20) derart geformt sind, dass der aus dem Polystyrol gebildete zusammenhängende agglutinierte Körper einen nicht-rechteckigen Querschnitt aufweist. . ,
6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Weg des expandierten Polystyrols durch die Kammer (20) eine Druckluftquelle (71) zugeordnet ist, deren Druck niedriger als der Formdruck ist und die zum Kühlen des expandierten Polystyrols und zum Vermindern der Reibungskräfte zwischen dem Band (30) und der Kammer

(20) dient.
7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum kontinuierlichen Bewegen des Polystyrols durch die Kammer (20) ein Paar endloser flexibler Bänder (30, 40) aufweist mit im wesentlichen einander gegenüberliegenden Arbeitsabschnitten (31, 41), die sich in der gleichen Richtung bewegen und Einlass

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und Auslass der Formkammer (20) überspannen.
8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die inneren Wandflächen (21, 22) der Kammer (20) starr und stationär sind.. . .
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die rückläufigen Abschnitte (36, 47) der endlosen Bänder einen Spannungsgrad aufweisen, der es den durch den Kammereinlass (25) führenden Teilen der Arbeitsabschnitte (31, 41) erlaubt, sich der Oberflächenkontur der inneren Wandflächen (21, 22) der Kammer anzupassen.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum kontinuierlichen Bewegen des Polystyrols ein flexibles endloses Band (130) aufweist, dessen Arbeitsabschnitt (131) sich im wesentlichen in Gegenüberstellung zu dem Arbeitsabschnitt der Oberfläche ■eines umlaufenden Rades (121) befindet und sich in gleicher Richtung mit diesem bewegt. (Figur 4).