WO2010079212A2 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von formteilen aus partikelschäumen - Google Patents

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WO2010079212A2
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    • B29K2105/04—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped cellular or porous

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a molded part, in which a cavity of a molding tool is filled with foam particles formed from a thermoplastic material, wherein the filled cavity is subjected to pressurized hot steam to cause expansion of the foam particles, the foam particles to soften and weld together thermoplastic and form a thermoplastic surface of the molding formed from the welded foam particles on a wall of the cavity.
  • Such a construction offers the possibility of fastening different molding tools in the steam chamber by means of a clamping frame within the scope of a staggered machine size. Milled or cast molds are used.
  • EPS is processed at temperatures around 110 C and pressures around 1, 5 bar, while EPP is processed according to the higher melting point at about 160 0 C and at up to 7.5 bar.
  • the technique in use usually uses the described tool design within a steam chamber. The molds must be adapted to the steam chamber dimensions.
  • the invention is therefore based on the object to specify an improved method with lower energy consumption and an improved apparatus for producing a molded part.
  • the object is achieved by a method having the features of claim 1 and a device having the features of claim 14.
  • At least one cavity of a molding tool is filled with foam particles formed from a thermoplastic material.
  • the mold may comprise one or more cavities.
  • the filled cavity is subjected to pressurized hot water vapor to cause expansion of the foam particles, to cause thermoplasticity of a surface of the foam particles, thermoplastic bonding of the foam particles to each other by expansion pressure, and a thermoplastic surface of the molded article formed from the welded foam particles form a wall of the cavity.
  • Thermoplasticity is a soft, sticky state that some substances reach when they reach a softening point.
  • the application of water vapor is timed via at least one valve, in particular at an uncontrolled maximum pressure at least once performed so that the water vapor as largely uncondensed, dry water vapor within a short evaporation time reaches a majority of the particles before the thermoplastic surface of the molding is formed.
  • dry steam is meant such water vapor which contains little condensate and consists to a large part of gaseous water.
  • the particles are supplied with energy from the steam so quickly that the particles first become superficially thermoplastic and only then expand.
  • a supply line between the valve and the cavity must be as short as possible, so that no condensation of the steam occurs.
  • this supply line is shorter than 500 mm.
  • the supply of pressure is unregulated over a short vaporization period instead of pressure-controlled, as known from the prior art. While at controlled pressure by interval-like opening and closing of the valve the pressure conditions in the supply lead to a location and time-dependent condensation and evaporation again in the water vapor and thus escapes energy from the water vapor is used with rapid energy input into the foam particles, as in the process according to the invention, a much larger proportion of energy to form the molding.
  • the time for annealing can be shortened without the shaped body shrinking too much.
  • the largely dry water vapor on the foam particles causes the energy to penetrate into the interior of the foam particles less rapidly, as a result of which the foam particles initially become thermoplastic on the surface and only subsequently expand. This avoids that at too early expansion of the water vapor does not reach all foam particles.
  • the supply of the steam takes place in particular so briefly that the thermoplastic material of the foam particles is not destroyed by overheating.
  • Foam particles of expandable polystyrene (EPS) and / or of expandable polypropylene (EPP) and / or of expandable polyethylene (EPE) and / or of another expandable polyolefin are preferably used. Furthermore, foam particles of at least one bioplastic material, in particular starch, corn starch or other renewable raw materials or thermolastic coated materials.
  • EPP has a higher rate of expansion than EPS.
  • the comparatively high pressure of the steam causes the EPP particles to not expand too much when their surface is thermoplastic.
  • the maximum pressure used for the vapor deposition is preferably in a range of 5 bar to 10 bar, in particular about 7 bar and corresponds to the unregulated form from a device for the production of steam. Thus eliminates otherwise required effort for the pressure reduction.
  • the steaming time is preferably between 0.2 s and 3 s, in particular at about 1.5 s.
  • the foam particles are preferably steamed several times from different sides (transverse evaporation). This has the advantage that substantially all foam particles are reached by the water vapor even if a thermoplastic surface has already formed on one of the sides and the inflow of water vapor from this side is impeded accordingly.
  • a plurality of steam supply lines with corresponding valves are preferably provided on different sides of the mold.
  • the cavity and / or provided for steaming steam supply lines are flushed by means of compressed air to remove condensate.
  • the steam supply lines and / or the cavity should be rinsed, for example, after the steaming with compressed air, that is dried, so that the advantages of the process remain in a subsequent cycle.
  • foam particles provided with a blowing agent are used.
  • pentane is used as the blowing agent. This expands upon heating and provides for the expansion of the softened by the heating thermoplastic material. At least part of the propellant is absorbed by the water vapor.
  • the introduction of the foam particles in the cavity is preferably carried out by blowing, in particular under pressure so that the foam particles are compressed.
  • the precompression increases the degree of expansion of the foam particles on later exposure to water vapor.
  • the foam particles can be poured.
  • a steam chamber accommodating the mold may be provided with heat insulation so that heat transfer from the water vapor to the mold part and to the cavity is concentrated and reduced to an environment. In this way the energy demand and the steam consumption are further reduced.
  • a vapor line disposed between the valve and the mold may be thermally insulated on an inner side, particularly if the valve is too far away from the mold, to otherwise ensure that the water vapor enters the cavity as dry water vapor.
  • the steam can be fed directly to the mold.
  • the mold may be arranged in a steam chamber.
  • the steam chamber is preferably as small as possible in relation to the size of the cavity in order to prevent the water vapor from condensing and to keep the energy losses low.
  • the mold is preferably cooled after the steaming with water. After evaporation, cooling of the molded part can be carried out with vacuum. In this case, any remaining condensate is evaporated and used its evaporative cooling for cooling the mold.
  • FIG. 1 shows an apparatus for producing a molded part with an open mold and a storage container for foam particles
  • FIG. 2 shows the device with closed mold
  • FIG. 3 shows the device during the filling of the mold with steam
  • FIG. 4 shows the device with the reservoir filled with compressed air
  • FIG. 5 shows the device with an open valve on a filling cylinder
  • FIG. 6 shows the device during filling of the molding tool with the foam particles from the reservoir
  • FIG. 7 shows the device during the blowing back of foam particles still in the hoses
  • FIG. 8 shows the device when lowering the pressure in the mold
  • FIG. 9 shows the device during rinsing of the mold with steam
  • FIG. 10 shows the device during a transverse evaporation from a first direction
  • FIG. 11 shows the device during a transverse evaporation from another direction
  • FIG. 12 shows the device during an autoclave vapor deposition
  • FIG. 14 shows the device during stabilization of the formed part by vacuum
  • FIG. 15 shows the device during demoulding of the molded part from one of the mold parts
  • FIG. 16 shows the device during demoulding of the molded part from the other of the mold parts
  • FIG. 17 shows the device with the mold open and mold ejected
  • Figure 18 is a vapor state diagram illustrating the term "dry vapor.
  • FIG. 1 shows a device 1 for producing a molded part.
  • the device 1 comprises a steam chamber 2, which is formed from two steam chamber parts 2.1, 2.2.
  • a mold 3 is arranged, which also comprises two mold parts 3.1, 3.2, each of which is associated with one of the steam chamber parts 2.1, 2.2.
  • the mold parts 3.1, 3.2 are perforated so that water vapor and air, but no larger particles can enter and exit.
  • the steam chamber 2 can be supplied via valves 4.1 to 4.8 with steam, compressed air, water or vacuum.
  • a reservoir 5 is provided, are stored in the foam particles 6 made of a thermoplastic material.
  • the reservoir is also provided with valves 4.9, 4.10.
  • Foam particles 6 can be supplied from the storage container 5 to the mold 3 via hoses 7 and filling cylinders 8.
  • a connection between the reservoir 5 and the hoses 7 can be produced or interrupted by a slide 9.
  • the filling cylinder also has two valves 4.11, 4.12.
  • the mold 1 is shown at the beginning of a cycle for the production of the molded part in a state in which the steam chamber parts 2.1, 2.2 are opened with the mold parts 3.1, 3.2.
  • the steam chamber parts 2.1, 2.2 and the mold parts 3.1, 3.2 are brought together and closed, as shown in Figure 2.
  • the mold parts 3.1, 3.2 now include a cavity which has the shape of the molded part to be produced.
  • valves 4.2 to 4.7 are closed while the valves 4.1 and 4.8 are open in order to infiltrate the steam chamber 2 and the mold 3 with compressed air L in order to build up a back pressure of, for example, 2 bar.
  • valve 4.9 is opened on the storage container 5 while the valve 4.10 is closed.
  • the reservoir is pressurized with compressed air L and at a slightly higher pressure, for example, 2.5 bar, brought as the steam chamber 2 with the mold.
  • the valve 4.11 is opened at the filling cylinders 8 while the valve 4.12 is closed.
  • filling piston 10 in the filling cylinders 8 are moved by compressed air in such a way that a filling pressure, for example of 5 bar, is created in the filling cylinders 8.
  • the pressure in the reservoir 5 is for this purpose higher than the pressure in the cavity of the mold. 3
  • valve 4.9 is closed and the valves 4.10 and 4.12 are opened.
  • the filling pressure in the filling cylinders 8 now causes the foam particles 6 still in the hoses to be blown back into the storage container 5, since there the pressure can escape via the valve 4.10.
  • the case falling filling pressure in the filling cylinders 8 causes a reset of the filling piston 10, so that the mold 3 is closed.
  • valves 4.1, 4.8 are opened for the supply of water vapor which escapes again via the valves 4.4, 4.5 which are also open.
  • the mold 3 is rinsed with steam. As a result, air is displaced from the mold 3, which would otherwise act as a heat insulator.
  • a so-called transverse evaporation is performed.
  • water vapor D is supplied in a timed manner over a short period of time via the opened valve 4.1 only to the steam chamber part 2.1 under high pressure not regulated by the valve 4.1.
  • the valves 4.2 to 4.8 are closed.
  • the water vapor D flows through the foam particles 6 located in the mold 3 to the pressure medium. following cases in the direction of the steam chamber part 2.2.
  • the valve 4.1 is closed and the steam supply is interrupted.
  • the pressure in the steam chamber 2 is reduced by opening the valve 4.5.
  • transverse evaporation takes place in the same way from the other direction by applying pressurized steam via the valve 4.8. Subsequently, the pressure escapes by opening the valve 4.4.
  • a softening and expansion of the foam particles 6 is effected.
  • the foam particles 6 melt together thermoplasticly and form the molded part 11 with a thermoplastic surface on a wall of the cavity of the molding tool 3.
  • the vapor deposition in FIGS. 10 and 11 is time-controlled so that the water vapor D is present as substantially uncondensed, dry water vapor within reaches a short steaming time, a plurality of the foam particles 6 before the thermoplastic surface of the molding 11 is formed.
  • the foam particles 6 from the steam D energy is supplied so quickly that the foam particles 6 are first superficially thermoplastic and then expand.
  • a so-called autoclave vaporization takes place by opening the valves 4.1, 4.8 and again applying steam to the entire steam chamber 2.
  • the cavity is heated with steam so that the surface of the formed body is baked.
  • the pressure is then released via the valves 4.4, 4.5.
  • valves 4.3 and 4.6 are opened and the mold 3 is sprayed from the outside with water in order to cool it, for example from about 140 ° C. to about 80 ° C.
  • FIG. 14 a vacuum is generated in the steam chamber 2 via the open valves 4.4, 4.5. In this case, the molding 11 is stabilized. At the same time still existing condensate is evaporated and its evaporation cooling used for cooling the mold 3.
  • the valve 4.1 is opened and compressed air is introduced, which causes the mold part 11 to be removed from the mold part 3.1. In the same way, demoulding takes place from the mold part 3.2 by opening the valve 4.8 and applying compressed air in FIG. 16.
  • the device 1 is now ready for a new cycle, beginning with FIG. 1.
  • the supply of the steam D takes place in particular so briefly that the thermoplastic material of the foam particles 6 is not destroyed by overheating.
  • foam particles 6 of expandable polystyrene (EPS) and / or of expandable polypropylene (EPP) and / or of expandable polyethylene (EPE) and / or of another expandable polyolefin are used. It is also possible to use mixtures of several of the substances mentioned.
  • the maximum pressure used for the vapor deposition is preferably in a range of 5 bar to 10 bar, in particular about 7 bar and corresponds to the unregulated form from a device for the generation of steam D.
  • the steaming time is preferably between 0.2 s and 3 s, in particular at about 1.5 s.
  • the cavity and / or provided for steaming steam supply lines can be flushed by means of compressed air L to remove condensate.
  • foam particles 6 provided with a blowing agent are used.
  • pentane is used as the blowing agent.
  • the mold 3 may be provided with a thermal insulation so that a heat transfer from the water vapor D and / or the foam particles 6 on the mold 3 and / or is reduced to an environment.
  • the steam D can be fed directly to the mold 3 without a steam chamber 2.
  • FIG. 18 shows a vapor state diagram (Mollier (h, s) diagram).
  • the abscissa shows the entropy s of the steam with the unit kJ / (kg * K) and the ordinate the corresponding enthalpy h with the unit kJ / kg applied.
  • the pressure p in bar, the temperature T in 0 C and the specific volume v in m / kg are given.
  • Isobars that is lines of equal pressure p, run essentially diagonally from bottom left to top right and are shown throughout.
  • Isochores that is, lines of the same specific volume v, are similar to the isobars and are shown in dashed lines. The value indications of the specific volume are shown framed for distinction.
  • a so-called saturated steam line SDL is drawn. From the saturated steam line SDL and above, the steam is dry to superheated. Below the saturated steam line SDL one speaks of wet steam.
  • the parameters pressure p and temperature T are preferably conducted so that the vapor state is above the saturated steam line SDL.
  • a pressure p in a pressure range BpI of about 0.5 bar to 1.5 bar is preferably selected.
  • a pressure p in a pressure range Bp2 of about 2 to 5 bar and in the case of an extrusion material in a pressure range Bp3 of about 5 to 8 bar is preferably selected for autoclave material.
  • FIG. 18 also shows a relationship between a flow velocity c of the vapor and an enthalpy difference Ah of the vapor.
  • the aim is the highest possible flow velocity c and thus a correspondingly high enthalpy difference Ah.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Formteils (11), bei dem eine Kavität eines Formwerkzeugs (3) mit aus einem thermoplastischen Material gebildeten Schaumpartikeln (6) gefüllt wird. Die gefüllte Kavität wird mit unter Druck stehendem heißen Wasserdampf (D) beaufschlagt, um eine Expansion der Schaumpartikel (6) zu bewirken, die Schaumpartikel (6) zu erweichen und miteinander thermoplastisch zu verschweißen und eine thermoplastische Oberfläche des aus den verschweißten Schaumpartikeln (6) gebildeten Formteils (11) an einer Wandung der Kavität auszubilden. Die Beaufschlagung mit Wasserdampf (D) wird über mindestens ein Ventil (4.1, 4.8) zeitgesteuert mindestens einmal so durchgeführt, dass der Wasserdampf (D) als weitgehend unkondensierter, trockener Wasserdampf (D) innerhalb einer kurzen Bedampfungszeit eine Mehrzahl der Schaumpartikel (6) erreicht, bevor die thermoplastische Oberfläche des Formteils (11) sich ausbildet. Den Schaumpartikeln (6) wird aus dem Wasserdampf (D) Energie so schnell zugeführt, dass die Schaumpartikel (6) zuerst oberflächlich thermoplastisch werden und erst anschließend expandieren.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Formteilen aus Partikelschäumen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Formteils, bei dem eine Kavität eines Formwerkzeugs mit aus einem thermoplastischen Material gebildeten Schaumpartikeln gefüllt wird, wobei die gefüllte Kavität mit unter Druck stehendem heißen Wasserdampf beaufschlagt wird, um eine Expansion der Schaumpartikel zu bewirken, die Schaumpartikel zu erweichen und miteinander thermoplastisch zu verschweißen und eine thermoplastische Oberfläche des aus den verschweißten Schaumpartikeln gebildeten Formteils an einer Wandung der Kavität auszubilden.
Formteilautomaten zur Herstellung von Partikelschaumformteilen sind gewöhnlich mit einer Dampf kammer ausgerüstet, in die über Stellventile Wasserdampf zugeführt wird. In der Dampfkammer ist ein Formwerkzeug mit einer Kavität angeordnet, die mit Schaumpartikeln, beispielsweise in Form kleiner Kügelchen gefüllt wird. Der Wasserdampf fließt über Dampfdüsen durch die Kavität und führt zu einer Verschweißung der darin befindlichen Schaumstoffpartikel. Üblicherweise werden so Schaumstoffformteile aus expandiertem Polypropylen (EPP) und expandiertem Polystyrol (EPS) hergestellt.
Ein derartiger Aufbau bietet die Möglichkeit, im Rahmen einer gestaffelten Ma- schinengrösse unterschiedliche Formwerkzeuge mittels eines Aufspannrahmens in der Dampfkammer zu befestigen. Zum Einsatz kommen gefräste oder gegossene Formwerkzeuge.
Der überwiegende Teil der in Form von Wasserdampf eingesetzten Energie beim Formteilprozess wird zum zyklischen Aufheizen des Werkzeugs und der umgebenden Dampfkammer benötigt und nach jedem Verschweißungsvorgang durch Kühlung abgeführt. Geringere Anteile gehen als Spül- und Übertragungsverluste oder Abstrahlung verloren. Zur Reduzierung des erheblichen Energieaufwandes zur Bereitstellung des Heiss- dampfes wurden bereits verschieden Ansätze verfolgt, beispielsweise die Anordnung einer wärmeisolierenden Auskleidung in der Dampfkammer. In der EP 0 666 796 ist eine wärmeisolierende Auskleidung der Werkzeuge offenbart. Nachteilig ist hierbei insbesondere die deutlich verschlechterte Wärmeleitung bei der Kühlung des Formteiles, vor allem aber die Beschränkung des Einsatzbereiches auf expandiertes Polystryrol. Die Beschichtung des Werkzeuges entspricht nicht den Anforderungen der höheren Schweißdrücke und -temperaturen, die bei der Verarbeitung von EPP gefordert werden. EPS wird bei Temperaturen um 110 C und bei Drücken um 1 ,5 bar verarbeitet, während EPP entsprechend dem höheren Schmelzpunkt bei ca. 1600C und bei bis zu 7,5 bar verarbeitet wird. Die im Einsatz befindliche Technik verwendet zumeist den beschriebenen Werkzeugaufbau innerhalb einer Dampfkammer. Die Formwerkzeuge müssen dabei auf die Dampfkammerabmessungen angepasst sein.
Während der Energieeinsatz durch die Isolation des Werkzeuges verringert ist, geht die Dampfkammermasse selbst weiterhin in die Wärmebilanz ein. Der in EP 0 666 796 beschriebene Prozess weist jedoch auch auf die Möglichkeit der direkten Dampfzuführung zum Werkzeug hin. Hierbei ist das Werkzeug als konventionelles Werkzeug mit einer Innenbeschichtung aufgebaut. Die Dampfverteilung erfolgt in einem weiteren, vorgeschalteten Dampfverteiler. Der Dampfkammerrahmen ist dabei weithin limitierend für die möglichen Werkzeugabmessungen. Der Dampfverbrauch kann durch die erhöhte Anzahl der Dampfleitungen ebenfalls nicht maßgeblich gesenkt werden. Weiterhin ist eine homogene Durchfiutung des Werkzeuges mit Wasserdampf nicht sichergestellt. Eine Kühlung mittels Wasserstrahlkühlung ist bei diesem System nicht mehr möglich. Eine dort beschriebene Kühlung mittels Vakuum ist nur mit EPS möglich. Die erhöhten Kühl- bzw. Stabilisierzeiten erhöhen die gesamte Taktzeit. Weiterhin ist bei EPP neben der zu hohen mechanischen Belastung beim Bedampfen, eine ausschließliche Kühlung mittels Vakuum durch die geringe Restfeuchte (bezogen auf die gesamt notwendige Temperaturdifferenz von 1600C auf ca. 700C) nicht möglich. Für den EPS-Bereich werden insbesondere durch die Firmen Hirsch und Kurtz Maschinen nach dem sogenannten Transferverfahren angeboten, bei denen Verschweißung und Kühlung der Formteile in jeweils unterschiedlichen Werkzeugen erfolgen. Hierbei werden die Formteile während des Prozesses automatisiert vom Verschweiß- in das Stabilisierwerkzeug übergeben. Das jeweilige Werkzeug mit zugehöriger Dampfkammer muss dabei nicht den gesamten Temperaturwechsel zwischen Verschweißungs- und Entformtemperatur mitmachen, sondern bleibt annähernd auf konstanter Temperatur.
Dieses Verfahren ist ebenfalls auf EPS beschränkt, da andere Partikelschäume nach der Bedampfung bzw. -verschweissung einen hohen Partikelinnendruck, den sogenannten Schaumdruck, aufweisen, der beim zwangsläufigen Öffnen der Form vor der Kühlung zum Aufplatzen des Formteils und der interpartikulären Schweissver- bindungen führt.
Aus der DE 10 2004 004 657 Al ist ein Formteilautomat bekannt, bei dem die Medienverteilung ausschließlich werkzeugseitig erfolgt.
Sämtlichen technischen Ausführungen zur Reduzierung des Energiebedarfes ist gemein, dass diese nur unzureichend den Wirkungsgrad des Formteilprozesses senken. In allen Fällen wird aufgrund des erheblichen Dampfbedarfes bzw. der hohen Dampfentnahmemenge bei nahezu konstantem Druck eine separate, ausreichend große Dampferzeugungseinheit benötigt. Aufgrund der hohen Investitionskosten für einen derartigen Dampferzeuger und -Speicher ist eine Formteilfertigung meist nur bei spezialisierten Formteilschäumern mit mehreren Formteilautomaten vorzufinden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein verbessertes Verfahren mit geringerem Energiebedarf und eine verbesserte Vorrichtung zur Herstellung eines Formteils anzugebe. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 14.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unter anspräche.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Formteils wird mindestens eine Kavität eines Formwerkzeugs mit aus einem thermoplastischen Material gebildeten Schaumpartikel gefüllt. Das Formwerkzeug kann eine oder mehrere Kavitäten umfassen. Die gefüllte Kavität wird mit unter Druck stehendem heißen Wasserdampf beaufschlagt, um eine Expansion der Schaumpartikel zu bewirken, eine Thermoplastizität einer Oberfläche der Schaumpartikel zu bewirken, die Schaumpartikel durch Expansionsdruck miteinander thermoplastisch zu verschweißen, sowie eine thermoplastische Oberfläche des aus den verschweißten Schaumpartikeln gebildeten Formteils an einer Wandung der Kavität auszubilden.
Thermoplastizität ist ein weicher, klebriger Zustand, den einige Stoffe beim Überschreiten einer Erweichungstemperatur erreichen. Die Beaufschlagung mit Wasserdampf wird über mindestens ein Ventil zeitgesteuert, insbesondere bei einem ungeregelten Maximaldruck mindestens einmal so durchgeführt, dass der Wasserdampf als weitgehend unkondensierter, trockener Wasserdampf innerhalb einer kurzen Bedampfungszeit eine Mehrzahl der Partikel erreicht, bevor die thermoplastische Oberfläche des Formteils sich ausbildet. Mit trockenem Wasserdampf ist solcher Wasserdampf gemeint, der nur wenig Kondensat enthält und zu einem großen Teil aus gasförmigem Wasser besteht. Dabei wird den Partikeln Energie aus dem Wasserdampf so schnell zugeführt, dass die Partikel zuerst oberflächlich thermoplastisch werden und erst anschließend expandieren. Um den Wasserdampf als weitgehend unkondensierten, trockenen Wasserdampf zuzuführen, muss eine Zuleitung zwischen dem Ventil und der Kavität möglichst kurz sein, damit keine Kondensation des Dampfes eintritt. Vorzugsweise ist diese Zuleitung kürzer als 500 mm. Die Zuführung des Drucks erfolgt ungeregelt über einen kurzen Bedamp- fungszeitraum statt druckgeregelt, wie aus dem Stand der Technik bekannt. Während bei geregeltem Druck durch intervallartiges Öffnen und Schließen des Ventils die Druckverhältnisse in der Zuleitung ein orts- und zeitabhängiges Kondensieren und wieder Verdampfen im Wasserdampf bewirken und damit Energie aus dem Wasserdampf entweicht, wird bei schnellem Energieeintrag in die Schaumpartikel, wie im erfindungsgemäßen Verfahren, ein wesentlich größerer Anteil der Energie zur Bildung des Formteils verwendet. Das bedeutet, dass weniger Energie als Abwärme frei wird, so dass die Herstellungskosten durch geringeren Dampfverbrauch pro Formteil drastisch sinken. Durch die nur kurzzeitige Beaufschlagung der Kavi- tät mit Wasserdampf erwärmt sich auch das Formwerkzeug nicht in dem Maße wie bei Bedampfung mit geregeltem Druck über einen längeren Zeitraum. Damit verkürzt sich eine Zykluszeit für die Herstellung des Formteils nicht nur durch die kürzere Bedampfungszeit selbst sondern auch durch die kürzere Zeit, die zum Anschließenden Herunterkühlen des Formwerkzeugs erforderlich ist. Eine für das Tempern des Formteils erforderliche Zeit verkürzt sich ebenfalls. Beim Tempern wird durch Kühlen und Stabilisieren ein Innendruck in den Schaumpartikeln abgebaut. Durch das Abkühlen in den Schaumpartikeln enthaltener Flüssigkeit entsteht ein leichtes Vakuum. Da durch die Verwendung von trockenem Wasserdampf weniger Feuchtigkeit in den Schaumpartikeln enthalten ist, kann die Zeit für das Tempern verkürzt werden ohne dass der Formkörper zu sehr schrumpft. Der weitgehend trockene Wasserdampf an den Schaumpartikeln bewirkt, dass die Energie weniger schnell in das Innere der Schaumpartikel vordringt, wodurch die Schaumpartikel zunächst an der Oberfläche thermoplastisch werden und erst anschließend expandieren. Dadurch wird vermieden, dass bei zu früher Expansion der Wasserdampf nicht zu allen Schaumpartikeln gelangt.
Die Zuführung des Dampfes erfolgt insbesondere so kurzzeitig, dass das thermoplastische Material der Schaumpartikel nicht durch Überhitzung zerstört wird.
Vorzugsweise werden Schaumpartikel aus expandierbarem Polystyrol (EPS) und/oder aus expandierbarem Polypropylen (EPP) und/oder aus expandierbarem Polyethylen (EPE) und/oder aus einem anderen expandierbaren Polyolefϊn verwendet. Weiter können Schaumpartikel aus mindestens einem bioplastisches Material, insbesondere Stärke, Maisstärke oder anderen nachwachsenden Rohstoffen oder thermolastisch beschichtete Materialien verwendet werden.
Es können auch Gemische mehrerer der genannten Stoffe verwendet werden. EPP weist eine höhere Expansionsgeschwindigkeit auf als EPS. Der vergleichsweise hohe Druck des Dampfes bewirkt, dass die EPP-Partikel nicht zu sehr expandieren, wenn ihre Oberfläche thermoplastisch ist.
Der für die Bedampfung verwendete Maximaldruck liegt vorzugsweise in einem Bereich von 5 bar bis 10 bar, insbesondere bei etwa 7 bar und entspricht dem ungeregelten Vordruck aus einer Vorrichtung für die Erzeugung des Dampfes. Somit entfällt anderenfalls erforderlicher Aufwand für die Druckreduzierung.
Die Bedampfungszeit liegt vorzugsweise zwischen 0,2 s und 3 s, insbesondere bei etwa 1,5 s.
Die Schaumpartikel werden bevorzugt mehrmals von verschiedenen Seiten bedampft (Querbedampfung). Dies hat den Vorteil, dass im Wesentlichen alle Schaumpartikel vom Wasserdampf erreicht werden auch wenn sich auf einer der Seiten bereits eine thermoplastische Oberfläche ausgebildet hat und das Einströmen von Wasserdampf von dieser Seite entsprechend behindert wird. Hierzu sind bevorzugt an verschiedenen Seiten des Formwerkzeugs mehrere Dampfzuleitungen mit entsprechenden Ventilen vorgesehen.
Vorzugsweise werden die Kavität und/oder die zur Bedampfung vorgesehenen Dampfzuleitungen mittels Druckluft gespült um Kondensat zu entfernen. Da die Ausbildung von Kondensat sich nicht vollständig verhindern lässt, sollen die Dampfzuleitungen und/oder die Kavität beispielsweise nach der Bedampfung mit Druckluft gespült, das heißt getrocknet werden, damit die Vorteile des Verfahrens auch in einem nachfolgenden Zyklus bestehen bleiben. Insbesondere werden mit einem Treibmittel versehene Schaumpartikel verwendet. Beispielsweise wird bei Verwendung von EPS Pentan als Treibmittel verwendet. Dieses dehnt sich beim Erwärmen aus und sorgt für die Expansion des durch die Erwärmung erweichten thermoplastischen Materials. Zumindest ein Teil des Treibmittels wird dabei vom Wasserdampf aufgenommen.
Das Einbringen der Schaumpartikel in die Kavität erfolgt vorzugsweise mittels Einblasen, insbesondere unter Druck so, dass die Schaumpartikel komprimiert werden. Durch die Vorkompression wird ein Expansionsgrad der Schaumpartikel bei späterer Beaufschlagung mit Wasserdampf erhöht. Ebenso können die Schaumpartikel eingeschüttet werden.
Eine das Formwerkzeug aufnehmende Dampfkammer kann mit einer Wärmeisolierung versehen sein, so dass ein Wärmeübergang vom Wasserdampf auf das Formteil und auf die Kavität konzentriert und auf eine Umgebung verringert wird. Auf diese Weise werden der Energiebedarf und der Dampfverbrauch weiter reduziert.
Weiter kann eine zwischen dem Ventil und dem Formwerkzeug angeordnete Dampfleitung an einer Innenseite wärmeisoliert sein, insbesondere dann, wenn das Ventil zu weit vom Formwerkzeug entfernt ist, um auf andere Weise sicherzustellen, dass der Wasserdampf als trockener Wasserdampf in die Kavität gelangt.
Der Wasserdampf kann dem Formwerkzeug direkt zugeführt werden. Alternativ kann das Formwerkzeug in einer Dampfkammer angeordnet sein. Die Dampfkammer ist vorzugsweise möglichst klein im Verhältnis zur Größe der Kavität, um den Wasserdampf am Kondensieren zu hindern und die Energieverluste gering zu halten.
Das Formwerkzeug wird nach der Bedampfung bevorzugt mit Wasser gekühlt. Nach der Bedampfung kann eine Kühlung des Formteils mit Vakuum durchgeführt werden. Dabei wird noch vorhandenes Kondensat verdunstet und dessen Verdunstungskälte zum Kühlen des Formwerkzeugs genutzt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Darin zeigen:
Figur 1 eine Vorrichtung zur Herstellung eines Formteils mit einem geöffneten Formwerkzeug und einem Vorratsbehälter für Schaumpartikel,
Figur 2 die Vorrichtung mit geschlossenem Formwerkzeug,
Figur 3 die Vorrichtung beim Befallen des Formwerkzeugs mit Dampf,
Figur 4 die Vorrichtung mit dem mit Druckluft beaufschlagten Vorratsbehälter,
Figur 5 die Vorrichtung mit einem geöffneten Ventil an einem Füllzy- linder,
Figur 6 die Vorrichtung beim Befallen des Formwerkzeugs mit den Schaumpartikeln aus dem Vorratsbehälter,
Figur 7 die Vorrichtung beim Rückblasen noch in den Schläuchen befindlicher Schaumpartikel,
Figur 8 die Vorrichtung beim Absenken des Druckes im Formwerkzeug, Figur 9 die Vorrichtung beim Spülen des Formwerkzeugs mit Wasserdampf,
Figur 10 die Vorrichtung während einer Querbedampfung aus einer ersten Richtung,
Figur 11 die Vorrichtung während einer Querbedampfung aus einer anderen Richtung,
Figur 12 die Vorrichtung während einer Autoklavbedampfung,
Figur 13 die Vorrichtung während einer Abkühlung des Formwerkzeugs,
Figur 14 die Vorrichtung während einer Stabilisierung des gebildeten Formteils durch Vakuum,
Figur 15 die Vorrichtung beim Entformen des Formteils aus einem der Formwerkzeugteile,
Figur 16 die Vorrichtung beim Entformen des Formteils aus dem anderen der Formwerkzeugteile,
Figur 17 die Vorrichtung mit geöffnetem Formwerkzeug und ausgestoßenem Formteil, und
Figur 18 ein Dampfzustandsdiagramm zur Veranschaulichung des Begriffs „trockener Dampf.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Figur 1 zeigt eine Vorrichtung 1 zur Herstellung eines Formteils. Die Vorrichtung 1 umfasst eine Dampfkammer 2, die aus zwei Dampfkammerteilen 2.1, 2.2 gebildet ist. In der Dampfkammer 2 ist ein Formwerkzeug 3 angeordnet, das ebenfalls zwei Formwerkzeugteile 3.1, 3.2 umfasst, von denen jedes je einem der Dampfkammerteile 2.1, 2.2 zugeordnet ist. Die Formwerkzeugteile 3.1, 3.2 sind so perforiert, dass Wasserdampfund Luft, jedoch keine größeren Partikel ein- und austreten können. Die Dampfkammer 2 kann über Ventile 4.1 bis 4.8 mit Dampf, Druckluft, Wasser oder Vakuum versorgt werden. Weiter ist ein Vorratsbehälter 5 vorgesehen, in dem Schaumpartikel 6 aus einem thermoplastischen Material bevorratet sind. Der Vorratsbehälter ist ebenfalls mit Ventilen 4.9, 4.10 versehen. Aus dem Vorratsbehälter 5 können dem Formwerkzeug 3 Schaumpartikel 6 über Schläuche 7 und Füllzylin- der 8 zugeführt werden. Eine Verbindung zwischen dem Vorratsbehälter 5 und den Schläuchen 7 ist durch einen Schieber 9 herstellbar oder unterbrechbar. Der Füllzy- linder weist ebenfalls zwei Ventile 4.11, 4.12 auf. Das Formwerkzeug 1 ist zu Beginn eines Zyklus zur Herstellung des Formteils in einem Zustand gezeigt, in dem die Dampfkammerteile 2.1, 2.2 mit den Formwerkzeugteilen 3.1, 3.2 geöffnet sind.
Als nächstes werden die Dampfkammerteile 2.1, 2.2 und die Formwerkzeugteile 3.1, 3.2 zusammengeführt und geschlossen, wie in Figur 2 dargestellt. Die Formwerkzeugteile 3.1, 3.2 schließen nun eine Kavität ein, die die Form des herzustellenden Formteils aufweist.
In Figur 3 sind alle Ventile 4.2 bis 4.7 geschlossen während die Ventile 4.1 und 4.8 geöffnet sind um die Dampfkammer 2 und das Formwerkzeug 3 mit Druckluft L zu befallen um einen Staudruck von beispielsweise 2 bar aufzubauen.
In Figur 4 wird das Ventil 4.9 am Vorratsbehälter 5 geöffnet während das Ventil 4.10 geschlossen ist. Dabei wird der Vorratsbehälter mit Druckluft L beaufschlagt und auf einen etwas höheren Druck, beispielsweise 2,5 bar, gebracht als die Dampfkammer 2 mit dem Formwerkzeug 3. In Figur 5 wird das Ventil 4.11 an den Füllzylindern 8 geöffnet während das Ventil 4.12 geschlossen wird. Dadurch werden Füllkolben 10 in den Füllzylindern 8 durch Druckluft so bewegt, dass in den Füllzylindern 8 ein Fülldruck, beispielsweise von 5 bar entsteht. Der Druck im Vorratsbehälter 5 ist hierzu höher als der Druck in der Kavität des Formwerkzeugs 3.
In Figur 6 ist der Schieber 9 geöffnet. Durch das Druckgefälle werden die Schaumpartikel 6 aus dem Vorratsbehälter 5 in das Formwerkzeug 3 gefüllt.
In Figur 7 wird das Ventil 4.9 geschlossen und die Ventile 4.10 und 4.12 geöffnet. Der Fülldruck in den Füllzylindern 8 bewirkt nun, dass noch in den Schläuchen befindliche Schaumpartikel 6 in den Vorratsbehälter 5 zurückgeblasen werden, da dort der Druck über das Ventil 4.10 entweichen kann. Der dabei abfallende Fülldruck in den Füllzylindern 8 bewirkt ein Rückstellen der Füllkolben 10, so dass das Formwerkzeug 3 verschlossen ist.
In Figur 8 wird die Zufuhr von Druckluft L in die Dampfkammer 2 durch Schließen der Ventile 4.1, 4.8 unterbrochen. Durch Öffnen der Ventile 4.4, 4.5 wird der Staudruck in der Dampf kammer und im Formwerkzeug 3 auf Umgebungsdruck abgesenkt. Die Schaumpartikel 6 im Formwerkzeug 3 sind bei Umgebungsdruck komprimiert und füllen die Kavität des Formwerkzeugs 3 so sicher aus.
In Figur 9 werden die Ventile 4.1, 4.8 zur Zuführung von Wasserdampf geöffnet, der über die ebenfalls geöffneten Ventile 4.4, 4.5 wieder entweicht. Das Formwerkzeug 3 wird dabei mit Wasserdampf gespült. Dadurch wird Luft aus dem Formwerkzeug 3 verdrängt, die anderenfalls als Wärmeisolator wirken würde.
In Figur 10 wird eine so genannte Querbedampfung durchgeführt. Hierzu wird über das geöffnete Ventil 4.1 nur dem Dampfkammerteil 2.1 Wasserdampf D unter hohem, nicht durch das Ventil 4.1 geregelten Druck zeitgesteuert über einen kurzen Zeitraum zugeführt. Die Ventile 4.2 bis 4.8 sind geschlossen. Der Wasserdampf D durchströmt die im Formwerkzeug 3 befindlichen Schaumpartikel 6 dem Druckge- fälle folgend in Richtung des Dampfkammerteils 2.2. Anschließend wird das Ventil 4.1 geschlossen und die Dampfzufuhr unterbrochen. Der Druck in der Dampfkammer 2 wird durch Öffnen des Ventils 4.5 abgebaut.
In Figur 11 erfolgt in gleicher Weise eine Querbedampfung aus der anderen Richtung durch Beaufschlagen mit unter Druck stehendem Wasserdampf über das Ventil 4.8. Anschließend entweicht der Druck durch Öffnen des Ventils 4.4. Durch die Bedampfung wird eine Erweichung und Expansion der Schaumpartikel 6 bewirkt. Dabei verschweißen die Schaumpartikel 6 thermoplastisch miteinander und bilden das Formteil 11 mit einer thermoplastischen Oberfläche an einer Wandung der Ka- vität des Formwerkzeugs 3. Die Bedampfung in den Figuren 10 und 11 erfolgt zeitgesteuert so, dass der Wasserdampf D als weitgehend unkondensierter, trockener Wasserdampf innerhalb einer kurzen Bedampfungszeit eine Mehrzahl der Schaumpartikel 6 erreicht, bevor die thermoplastische Oberfläche des Formteils 11 sich ausbildet. Dabei wird den Schaumpartikeln 6 aus dem Wasserdampf D Energie so schnell zugeführt, dass die Schaumpartikel 6 zuerst oberflächlich thermoplastisch werden und erst anschließend expandieren.
In Figur 12 erfolgt durch Öffnen der Ventile 4.1, 4.8 und nochmalige Beaufschlagung der gesamten Dampfkammer 2 mit Wasserdampf eine so genannte Autoklav- bedampfung. Die Kavität wird dabei mit Wasserdampf so erwärmt, dass die Oberfläche des gebildeten Formkörpers verbacken wird. Der Druck wird anschließend über die Ventile 4.4, 4.5 abgelassen.
In Figur 13 werden die Ventile 4.3 und 4.6 geöffnet und das Formwerkzeug 3 von außen mit Wasser besprüht, um es abzukühlen, beispielsweise von etwa 1400C auf etwa 800C.
In Figur 14 wird über die geöffneten Ventile 4.4, 4.5 ein Vakuum in der Dampfkammer 2 erzeugt. Dabei wird das Formteil 11 stabilisiert. Gleichzeitig wird noch vorhandenes Kondensat verdunstet und dessen Verdunstungskälte zum Kühlen des Formwerkzeugs 3 genutzt. In Figur 15 wird das Ventil 4.1 geöffnet und Druckluft eingefüllt, die ein Entformen des Formteils 11 aus dem Formwerkzeugteil 3.1 bewirkt. In gleicher Weise erfolgt ein Entformen aus dem Formwerkzeugteil 3.2 durch Öffnen des Ventils 4.8 und Beaufschlagen mit Druckluft in Figur 16.
In Figur 17 sind die Dampfkammerteile 2.1, 2.2 auseinandergezogen und das Formteil 11 aus dem Formwerkzeug 3 herausgestoßen.
Die Vorrichtung 1 ist nun bereit für einen neuen Zyklus, beginnend mit Figur 1.
Es kann eine andere Anzahl Ventile 4.1 bis 4.12 vorgesehen sein.
Die Zuführung des Dampfes D erfolgt insbesondere so kurzzeitig, dass das thermoplastische Material der Schaumpartikel 6 nicht durch Überhitzung zerstört wird.
Vorzugsweise werden Schaumpartikel 6 aus expandierbarem Polystyrol (EPS) und/oder aus expandierbarem Polypropylen (EPP) und/oder aus expandierbarem Polyethylen (EPE) und/oder aus einem anderen expandierbaren Polyolefϊn verwendet. Es können auch Gemische mehrerer der genannten Stoffe verwendet werden.
Der für die Bedampfung verwendete Maximaldruck liegt vorzugsweise in einem Bereich von 5 bar bis 10 bar, insbesondere bei etwa 7 bar und entspricht dem ungeregelten Vordruck aus einer Vorrichtung für die Erzeugung des Dampfes D.
Die Bedampfungszeit liegt vorzugsweise zwischen 0,2 s und 3 s, insbesondere bei etwa 1,5 s.
Die Kavität und/oder die zur Bedampfung vorgesehenen Dampfzuleitungen können mittels Druckluft L gespült werden, um Kondensat zu entfernen. Insbesondere werden mit einem Treibmittel versehene Schaumpartikel 6 verwendet. Beispielsweise wird bei Verwendung von EPS Pentan als Treibmittel verwendet.
Das Formwerkzeug 3 kann mit einer Wärmeisolierung so versehen sein, dass ein Wärmeübergang vom Wasserdampf D und/oder von den Schaumpartikeln 6 auf das Formwerkzeug 3 und/oder auf eine Umgebung verringert wird.
Der Wasserdampf D kann dem Formwerkzeug 3 alternativ direkt ohne eine Dampfkammer 2 zugeführt werden.
Figur 18 stellt ein Dampfzustandsdiagramm (Mollier-(h, s)-Diagramm) dar. Auf der Abszisse ist die Entropie s des Dampfes mit der Einheit kJ/(kg*K) und auf der Ordinate die zugehörige Enthalpie h mit der Einheit kJ/kg aufgetragen. Weiter sind der Druck p in bar, die Temperatur T in 0C und das spezifische Volumen v in m /kg angegeben. Isobare, das heißt Linien gleichen Drucks p, verlaufen im Wesentlichen diagonal von links unten nach rechts oben und sind durchgehend dargestellt. Isochore, das heißt Linien gleichen spezifischen Volumens v, verlaufen ähnlich wie die Isobaren und sind gestrichelt dargestellt. Die Wertangeben des spezifischen Volumens sind zur Unterscheidung gerahmt dargestellt. In dem Dampfzustandsdiagramm ist eine so genannte Sattdampflinie SDL eingezeichnet. Ab der Sattdampflinie SDL und darüber ist der Dampf trocken bis überhitzt. Unterhalb der Sattdampflinie SDL spricht man von Nassdampf. Nassdampf enthält einen Anteil x Dampf (dargestellt ist der Bereich von etwa 0,57 bis 1) und einen verbleibenden Anteil Wasser, der sich mit x zur Summe 1 ergänzt. Beispielsweise enthält Nassdampf mit x=0,95 95% Dampf und 5% Wasser. Die Sattdampflinie SDL markiert den Wert x=l. Ab der Sattdampflinie SDL ist kein kondensiertes Wasser mehr im Dampf enthalten. Isotherme, das heißt Linien gleicher Temperatur T sind beginnend auf der Sattdampflinie SDL im Wesentlichen waagerecht verlaufend dargestellt. Um die Bedampfung der Schaumpartikel mit trockenem Dampf sicherzustellen, werden die Parameter Druck p und Temperatur T vorzugsweise so geführt, dass der Dampfzustand oberhalb der Sattdampflinie SDL liegt. Vorzugsweise liegt die Enthalpie dabei in einem Enthalpiebereich BhI von 2370 kJ/kg bis 2980 kJ/kg, besonders bevorzugt in einem Enthalpiebereich Bh2 von 2700 kJ/kg bis 2900 kJ/kg.
Für die Expansion von Schaumpartikeln 6 aus EPS wird vorzugsweise ein Druck p in einem Druckbereich BpI von etwa 0,5 bar bis 1,5 bar gewählt.
Für die Expansion von Schaumpartikeln 6 aus EPP wird bei Autoklavmaterial vorzugsweise ein Druck p in einem Druckbereich Bp2 von etwa 2 bar bis 5 bar und bei Extrusionsmaterial in einem Druckbereich Bp3 von etwa 5 bar bis 8 bar gewählt.
In Figur 18 ist weiter ein Zusammenhang zwischen einer Strömungsgeschwindigkeit c des Dampfes und einer Enthalpiedifferenz Ah des Dampfes dargestellt. Angestrebt wird eine möglichst hohe Strömungsgeschwindigkeit c und damit eine entsprechend hohe Enthalpiedifferenz Ah .
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Vorrichtung zur Herstellung eines Formteils
2 Dampfkammer 2.1,2.2 Dampfkammerteil
3 Formwerkzeug 3.1,3.2 Formwerkzeugteil 4.1 bis 4. n Ventil
5 Vorratsbehälter
6 Schaumpartikel
7 Schlauch
8 Füllzylinder
9 Schieber
10 Füllkolben
11 Formteil
D Dampf
L Druckluft
S Entropie h Enthalpie
P Druck
T Temperatur
V spezifisches Volumen
SDL Sattdampflinie
X Anteil Dampf
BhI, Bh2 Enthalpiebereich
BpI, Bp2 Druckbereich

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Verfahren zur Herstellung eines Formteils (11), bei dem mindestens eine Kavi- tät eines Formwerkzeugs (3) mit aus einem thermoplastischen Material gebildeten Schaumpartikeln (6) gefüllt wird, wobei die gefüllte Kavität mit unter Druck stehendem Wasserdampf (D) beaufschlagt wird, um eine Expansion der Schaumpartikel (6) zu bewirken, eine Thermoplastizität einer Oberfläche der Schaumpartikel (6) zu bewirken, die Schaumpartikel durch Expansionsdruck miteinander thermoplastisch zu verschweißen und eine thermoplastische Oberfläche des aus den verschweißten Schaumpartikeln (6) gebildeten Formteils
(11) an einer Wandung der Kavität auszubilden, dadurch gekennzeichnet, dass die Beaufschlagung mit Wasserdampf (D) über mindestens ein Ventil (4.1, 4.8) zeitgesteuert mindestens einmal so durchgeführt wird, dass der Wasserdampf (D) als weitgehend unkondensierter, trockener Wasserdampf (D) innerhalb einer kurzen Bedampfungszeit eine Mehrzahl der Schaumpartikel (6) erreicht, bevor die thermoplastische Oberfläche des Formteils (11) sich ausbildet, wobei den Schaumpartikeln (6) aus dem Wasserdampf (D) Energie so schnell zugeführt wird, dass die Schaumpartikel (6) zuerst oberflächlich thermoplastisch werden und anschließend expandieren.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Schaumpartikel (6) aus mindestens einem der Materialien expandierbares Polypropylen, expandierbares Polystyrol, anderes expandierbares Polyolefin, bioplastisches Material, insbesondere Stärke, Maisstärke, anderer nachwachsender Rohstoff, thermo- lastisch beschichtetes Material verwendet werden.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Maximaldruck in einem Bereich von 5 bar bis 10 bar liegt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedampfungszeit zwischen 0,1 s und 3 s liegt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaumpartikel (6) mehrmals von verschiedenen Seiten bedampft werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit einem Treibmittel versehene Schaumpartikel (6) verwendet werden, wobei zumindest beim Erreichen einer Erweichungstemperatur des thermoplastischen Materials das Treibmittel die Expansion der Schaumpartikel (6) bewirkt.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaumpartikel (6) in die Kavität eingeblasen oder eingeschüttet werden.
8. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaumpartikel (6) unter Druck so in die Kavität eingeblasen werden, dass sie komprimiert werden.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine das Formwerkzeug (3) aufnehmende Dampfkammer mit einer Wärmeisolierung versehen ist, so dass ein Wärmeübergang vom Wasserdampf (D) auf das Formteil und auf die Kavität konzentriert und auf eine Umgebung verringert wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (4.1, 4.8) so in der Nähe des Formwerkzeugs (3) angeordnet ist, dass eine Kondensation des Dampfes (D) zwischen dem Ventil (4.1, 4.8) und dem Formwerkzeug (3) minimiert wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine zwischen dem Ventil und dem Formwerkzeug angeordnete Dampfleitung an einer Innenseite wärmeisoliert ist.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kavität nach der Bedampfung mit Wasser gekühlt wird.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stabilisierung des Formteils (11) mit Vakuum durchgeführt wird.
14. Vorrichtung (1) zur Herstellung eines Formteils (11), umfassend ein Formwerkzeug (3) mit mindestens einer Kavität, die mit aus einem thermoplastischen Material gebildeten Schaumpartikeln (6) füllbar ist, wobei die gefüllte Kavität mit unter Druck stehendem heißen Wasserdampf (D) beaufschlagbar ist, um eine Expansion der Schaumpartikel (6) zu bewirken, die Schaumpartikel (6) zu erweichen und miteinander thermoplastisch zu verschweißen und eine thermoplastische Oberfläche des aus den verschweißten Schaumpartikeln (6) gebildeten Formteils (11) an einer Wandung der Kavität auszubilden, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Dampfzuleitung zur Kavität und/oder zu einer das Formwerkzeug (3) aufnehmenden Dampfkammer (2) vorgesehen ist, wobei mindestens ein Ventil (4.1, 4.8) vorgesehen ist, wobei die Kavität über das Ventil (4.1, 4.8) und die Dampfzuleitung zeitgesteuert so mit dem Wasserdampf (D) beaufschlagbar ist, dass der Wasserdampf (D) als weitgehend unkondensierter, trockener Wasserdampf (D) innerhalb einer kurzen Bedamp- fungszeit eine Mehrzahl der Schaumpartikel (6) erreicht, bevor die thermoplastische Oberfläche des Formteils (11) sich ausbildet, wobei den Schaumpartikeln (6) aus dem Wasserdampf (D) Energie so schnell zuführbar ist, dass die Schaumpartikel (6) zuerst oberflächlich thermoplastisch werden und anschließend expandieren, wobei das Ventil (4.1, 4.8) so in der Nähe des Formwerkzeugs (3) angeordnet ist, dass eine Kondensation des Dampfes (D) zwischen dem Ventil (4.1, 4.8) und dem Formwerkzeug (3) minimiert ist.
15. Vorrichtung (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Formwerkzeug (3) mit einer Wärmeisolierung versehen ist.
16. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Formwerkzeug (3) so ausgebildet ist, dass die Schaumpartikel (6) von verschiedenen Seiten bedampfbar sind.
17. Vorrichtung (1) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Dampfzuleitungen und mehrere Ventile (4.1, 4.8) vorgesehen sind.
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