DE10007911A1 - Formteilautomat mit neuer Auskleidung für Kunststoffschaumprodukte aus Beads - Google Patents

Abstract

Nach der Erfindung wird bei der Herstellung von Kunststoffschaumprodukten aus Beads in einem Formteilautomaten der Heißdampf zur Verschweißung der Beads mittels Geweben zugeführt und/oder abgeleitet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Formteilautomaten zur Herstellung von Kunststoffschaumprodukten aus Beads. Beads sind Schaumstoffpartikel kleiner Abmessungen. Dabei können diverse Kunststoffe Anwendung finden, z. B. Polystyrol (PS), Polyethylen (PE) oder Polypropylen (PP). Beispielsweise ist in der EP 0664313 folgender Anwendungsbereich vorgesehen:
Polypropylen sowie Ethylen- und Propylencopolymere, Comonomere wie beispielsweise Alpha-Alkene wie Propylen, Buten, Penten, Hexen, Octen; ferner Vinylester wie Vinylacetat, Ester der Acrylsäure, Metahcylsäure, Maleinsäure oder Fumarsäure von Alkoholen.

Die Beads können kugelige oder andere Formen, z. B. zylindrische Formen, aufweisen. Die Beadsformen werden zum Teil durch die Herstellung bestimmt. Unabhängig von der Form wird in der Regel vom Beadsdurchmesser zur Kennzeichnung der Beadsgröße gesprochen. Üblich sind Beadsdurchmesser von 0,5 bis 6 mm. Das schließt kleinere und größere Beads nicht aus.

Grundsätzlich wird bei der Beadsherstellung zwischen der Herstellung im Autoklaven und der Extrusionsherstellung unterschieden. Nach der Herstellung werden die Beads in Silos oder anderer geeigneter Weise bevorratet, bevor eine Anwendung stattfindet.

Die Beads werden in einer Form, dem sogenannten Formteilautomaten zusammengefügt. Das geschieht durch Erwärmung der Beads an den Oberflächen bis zu einer mehr oder weniger intensiven Plastifizierung und durch Zusammendrücken. Bei ausreichendem Aufschmelzen der Oberfläche und Druck verschweißen die Beads miteinander. Bei weniger starkem Aufschmelzen und Druck entsteht gegebenenfalls eine noch ausreichende Verklebung/Versinterung.

Die Erwärmung bewirkt nicht nur das Aufschmelzen der Oberfläche sondern auch eine Ausdehnung. Die Ausdehnung ist von Art um Umfang des in den Beads eingeschlossenen Gases abhängig. Die Ausdehnung trägt zum Druckaufbau bei.

Im übrigen entsteht üblicherweise der Druck dadurch, daß die Beads mit Druck in den Formhohlraum des Formteilautomaten eingetragen werden und daß der Hohlraum vollständig gefüllt wird. Selbst, wenn die Form nach dem Befüllen gelüftet wird, bleiben die eingefüllten Beads unter Druck, weil die durch den Befüllungsdruck komprimierten Beads in dem Formhohlraum sich nicht ausdehnen können.

Zum Eintragen der Beads eignet sich ein gasförmiges Medium, insbesondere Transportluft. Transportluft ist unbeschränkt verfügbar. Zur Erzeugung von Transportluft ist ein Gebläse ausreichend. Das Gebläse zieht Umgebungsluft an und drückt diese Luft durch eine Rohrleitung in den Formhohlraum des Formteilautomaten. Auf dem Weg zum Formhohlraum zieht die Transportluft, vorzugsweise unten aus einem Silo die gewünschte Beadsmenge ab.

In dem Formhohlraum findet eine Trennung der Beads von der Transportluft statt. Während die Transportluft in den Formhohlraum hinein und anschließend wieder aus der Form herausströmen soll, sollen die Beads in dem Formhohlraum verbleiben. Die Beads werden im Formteilautomaten aufgehalten, weil die Abluftöffnung entsprechend eng gestaltet ist. D. h. der Durchmesser der Abluftöffnung ist geringer als der Durchmesser der Beads. Um zugleich eine größere Transportluftmenge zu bewältigen, ist es üblich, mehrere Abluftöffnungen vorzusehen. In der Praxis ist es üblich, eine Vielzahl von Öffnungen verteilt auf der angeströmten Fläche des Formteilautomaten zu verteilen. Die EP 0664313 beschreibt einen solchen Formteilautomaten. Dort wird von einem perforierten Formwerkzeug gesprochen. Das heißt, es sind so viele Öffnungen vorgesehen, daß von einer perforierten Fläche gesprochen werden kann.

Nach ausreichender Füllung wird die Eintragöffnung der Form geschlossen. Anschließend wird Heißdampf durch entsprechende Düsen in den Formhohlraum geblasen. Der Heißdampf strömt zwischen den Beads zur gegenüberliegenden Seite des Formhohlraumes und tritt dort aus, wie die Transportluft zuvor. Dabei verdrängt der Heißdampf die noch zwischen den Beads befindliche Luft und bewirkt der Heißdampf eine Erwärmung der Beadsoberfläche. Der Dampfdruck ist so bemessen, daß er den Strömungswiderstand der Beads im Formhohlraum überwindet. Darüber hinaus ist die Dampftemperatur so bemessen, daß in einer Bedampfungszeit (üblicherweise bis zu 5 min) die Beads so weit an der Oberfläche erwärmt und angeschmolzen sind, daß der Beadsdruck zu einer Verschweißung der Beads an den Berührungsflächen führt. Der notwendige Druck wird durch die Druckbefüllung des Formhohlraumes und/oder durch den Heißdampfdruck und/oder durch die Erwärmung und die damit verbundene Expansion der Beads bewirkt. Die Oberflächentemperatur der Beads soll die sogenannte Glastemperatur überschreiten, jedoch unterhalb der Schmelztemperatur des Kunststoffes bleiben.

Die Öffnungen in der Form bilden sich bei dem Verfahren üblicherweise auf der Oberfläche der erzeugten Formteile ab.

Die EP 0664313 schlägt ein Konzept vor, mit dem Abbildungen der Öffnungen vermieden werden. Dabei wird an mindestens einer Formwand innen ein Drahtgewebe oder ein gelochtes Blech angelegt, deren Dicke 0,2 bis 5, vorzugsweise 0,5 bis 2 mm, beträgt. Als Material für Draht bzw. Blech soll Metall, wie Aluminium oder rostfreier Stahl, aber auch temperaturbeständiger Kunststoff dienen. Drahtgewebe bzw. Lochblech sollen lose in das Formwerkzeug eingelegt, eingepreßt, durch Clipse oder Schrauben befestigt oder punktförmig eingelötet oder geschweißt werden. Die Formwände können wie üblich gleichmäßig mit Perforierungen versehen sein, so daß der Heißdampf das Forminnere gleichmäßig besprühen kann. Da durch die Einlagen ein gewisser Abstand zwischen Formteiloberfläche und Forminnenwand hergestellt wird, können sich die Düsen nicht an der Formteiloberfläche abbilden. Dafür aber drücken sich die an der Oberfläche sitzenden Partikel teilweise in die Löcher des Gewebes bzw. Bleches ein, so daß deren Struktur sich der Formteiloberfläche einprägt. Im Ergebnis wird der Oberfläche anstelle ungleichmäßiger Abbildungen eine ganz gleichmäßige Strukturierung gegeben.

Die strukturierten Oberflächen sind nicht immer von Vorteil. Z. B. sind in der Lebensmittelindustrie glatte, leicht reinigungsfähige Flächen aus Hygienegründen gefordert. Das können die aus der EP 0664313 bekannten Formteile und Formteilautomaten nicht leisten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Oberflächenqualität zu verbessern. Dabei sieht die Erfindung in der Auskleidung der Form bzw. Formteilautomaten, wie sie aus der EP 0664313 und auch aus älteren Veröffentlichungen bekannt ist, einen konzeptionellen Ansatz, obwohl dort eine nicht gewünschte Oberflächenstruktur erzeugt wird.

Nach der Erfindung wird die gewünschte glatte Oberflächenstruktur mit Hilfe einer Auskleidung erreicht, die aus mehreren, miteinander verbundenen Lagen besteht, von denen mindestens eine Lage aus einem Blech oder Stützgerüst besteht, wobei die schaumseitige Lage eine Vielzahl von Öffnungen mit geringer, in Abhängigkeit von den verarbeiteten Beads gewählte Öffnungsweite aufweist, die sich nicht mehr als Struktur auf der Oberfläche des Formteiles abbildet. Die schaumseitige Lage kann durch ein Lochblech gebildet werden. Geeignet kann eine Lochung mit Laserstrahl oder mit Elektronenstrahl sein. Es kann auch ein feines Gewebe verwendet werden. Dabei kann es sich schaumseitig auch um mehrere Gewebelagen und/oder Blechlagen mit feinen Öffnungen handeln.

Die schaumseitige Konstruktion (im weiteren wird nur von einer schaumseitigen Lage gesprochen) wird mit einer oder mehreren gröberen Gewebelage und/oder Blechlage und/oder durchlässigen Stützgerüst abgestützt.

Das erfindungsgemäße Gewebe kann aus Metalldrähten und/oder nichtmetallischen Fäden und dergleichen bestehen.

Überraschenderweise entstehen bereits ansprechend glatte Oberflächen, wenn die Maschenweite der schaumseitigen Gewebelage kleiner als der halbe Durchmesser der eingesetzten Beads ist.

In der Anwendung auf Formteile für Lebensmittelbereiche oder dergleichen Anwendungen mit ähnlichem oder noch höherem Hygienestandard sind für die schaumseitige Gewebelage kleinere Maschenweiten vorgesehen z. B. 0,001 bis 0,5 mm, vorzugsweise 0,005 bis 0,2 mm bei Beads mit einem Durchmesser von 3 bis 5 mm. Bei anderen Beads lassen sich gleichartige(zugehörige) Grenzen mit einigen Versuchen festlegen.

Es ist von Vorteil in der schaumseitigen Blechlage möglichst viele Öffnungen vorzusehen. Desgleichen ist eine hohe Durchlässigkeit in der Stützkonstruktion von Vorteil.

Der Betrieb der Formteilautomaten mit derartigen Auskleidungen zeigt noch eine Überraschung: Die sonst an der Oberfläche von Partikelschaumformteilen erkennbaren Grenzen der Beads verschwinden. Die Oberfläche wird noch besser für diverse Anwendungen, z. B. reinigungsfreundlicher und auch besser für das Aufkaschieren von Folien.

Die erkennbaren Grenzen der Beads zeigen an, daß die Beads nicht vollständig verschweißt sind. In groben Fällen lassen sich die Beads leicht aus der Formteiloberfläche herauslösen. Ein ärgerliches Phänomen, das von üblichen Styropur-Verpackungsformteilen bekannt ist. Die Erfindung führt das darauf zurück, daß bei herkömmlichen Formteilautomaten das Wasser an den Metallwänden der Formhohlräume aus dem Heißdampf teilweise kondensiert und zwischen den Beads verbleibt. Das ist darauf zurückzuführen, daß herkömmliche Formen eine Temperatur an den Formteilautomatenwänden haben, die deutlich unterhalb der Dampftemperatur liegt, z. B. bei 80 Grad Celsius während der Bedampfung. Dagegen hat der Dampf auch bei der Verarbeitung von Polystyrol eine Temperatur von etwa 120 Grad Celsius bei etwa 1,2 bar. Bei PP ist die Differenz noch gravierender. In dem Verfahren ist ein Dampf von etwa 170 Grad Celsius bei 4 bis 6 bar erforderlich. Mit größer werdender Temperaturdifferenz ist auch mit größerem Kondensatzanfall zu rechnen.

Das Wasser wirkt im Form als Trennmittel zwischen den Beads.

Erst die erfindungsgemäßen mehrlagigen Auskleidungen der Formteilautomaten verhindern den Konsatanfall. Die Erfindung führt das auf folgendes zurück: erstes besitzt die erfindungsgemäße Auskleidung gegenüber anderen bekannten Formteilautomaten eine extrem gute Heißdampf und Kondensatabführung. Zweitens besitzt die erfindungsgemäße Auskleidung gegenüber herkömmlichen Einrichtungen eine vergleichsweise sehr geringe Wärmeaufnahme, so daß es schnell zu einer Aufheizung des erfindungsgemäßen der Auskleidung kommt. Das gilt vor allem in dem entscheidenden Berührungsbereich mit dem Schaum. Nach dem Aufheizen der Berührungsflächen ist nicht mehr mit einer Kondensatbildung zu rechnen.

Soweit es bei der Heißdampfbeaufschlagung anfänglich zu einem Kondensatanfall an der schaumseitigen Lage kommt, wird das Kondensat vom nachdringenden Heißdampf weitergetragen und ausgetragen.

Kondensat, das sich auf der Strecke des Heißdampfes von der schaumseitigen Lage zum Austrag aus dem Formteilautomaten bildet, wird wahlweise nach Beendigung der Heißdampfbeaufschlagung unter Anlegung eines Unterdruckes abgesogen.

In der Regel ist ausreichend, in der Abdampfstrecke (Weg des austretenden Heißdampfes) eine Dampfkammer einzurichten und dort den Unterdruck anzulegen.

Die erfindungsgemäße Durchlässigkeit der Konstruktion läßt sich am Strömungswiderstand ablesen. Die unter Fig. 5 und 6 wiedergegebenen Untersuchungen sind bei

• a) Fig. 5 bei einer Außentemperatur von 22 Grad Celsius einem atm. Druck von 988 mbar und
  einem Probendurchmesser von 100 mm und
• b) Fig. 6 bei einer Außentemperatur von 23 Grad Celsius einem atm. Druck von 1018 mbar und
  einem Probendurchmesser von 100 mm durchgeführt worden.

Die Auskleidung nach Fig. 5 besitzt insgesamt 4 Lagen mit einer schaumseitigen Gewebelage mit einer Maschenweite von 0,005 mm.

Das Gewebe nach Fig. 6 besitzt gleichfalls 4 Gewebelagen mit einer schaumseitigen Gewebelage mit einer Maschenweite von 0,14 mm.

Das erfindungsgemäßen Gewebe erlaubt eine wesentlich intensivere Kühlung als bei herkömmlichen Formteilautomaten.

Grundsätzliche Kühlvorteile ergeben sich durch eine wesentliche geringere Masse des erfindungsgemäßen Gewebes gegenüber vergleichbaren Systemen.

Außerdem läßt sich z. B. auf ganz kurzem Wege mittels eingeblasener Kühlluft eine Abkühlung der Auskleidung und der außen liegenden Schichten des entstandenen Formteiles erreichen. Die außen liegenden Schichten des entstandenen Formteiles bestimmen dessen Abmessungen.

Die erfindungsgemäßen Auskleidungen sind auch für die Beaufschlagung mit anderem Kühlmittel geeignet. Auch Wasser kann Kühlmittel sein. Durch Besprühen des entstandenen Formteiles mit Kühlwasser können sich besonders günstige Verhältnisse ergeben.

Während der ersten Abkühlung müssen die Formteile in dem Formteilautomaten verbleiben. Die Kühlzeit bestimmt wesentlich die Zykluszeit der Fertigung. Durch die erfindungsgemäße Kühlung läßt sich die Zykluszeit entsprechend verringern.

Der Herstellungszyklus endet mit dem Ausstoß der entstandenen Formteile aus dem Formteilautomaten. Die formbestimmenden Flächen sollen dann eine Temperatur unterhalb des Glaspunktes haben. Bei Polystyrol liegt die Ausstoßtemperatur bei 40 bis 90 Grad Celsius, bei PP bei 70 bis 100 Grad Celsius.

Vorteilhafterweise ist die erfindungsgemäße glatte schaumseitige Lage auch dem Ausformen günstig.

Der Faden- und Drahtdurchmesser ergibt sich üblicherweise aus der Maschenweite. Für die Gestaltung der Gewebelagen kann die Faden- und Drahtdicke/Durchmesser in Abhängigkeit von der Maschenweite auch frei gewählt werden. Günstig ist, wenn die Faden- und Drahtdicke/Durchmesser der schaumseitigen Gewebelage gleich oder kleiner als die 10fache Maschenweite ist. Noch größere Vorteile hinsichtlich der Oberfläche und hinsichtlich der Durchlässigkeit von Luft und Dampf ergeben sich, wenn die Faden- und Drahtdicke/Durchmesser gleich oder kleiner als die fünffache Maschenweite ist. Es können auch Faden und Drähte mit einer Dicke/Durchmesser in Betracht kommen, der gleich der Maschineweite oder kleiner ist.

Die schaumseitige Lage wird nach der Erfindung durch eine gröbere Stützkonstruktion getragen:
die schaumseitige Gewebelage durch mindestens eine Blechlage oder vergleichbare Stützkonstruktion und ggfs. durch weitere Gewebelagen;
die schaumseitige Blechlage durch mindestens eine Gewebelage.

Die Öffnungsweiten der Öffnungen in den Blechen und Stützkonstruktion entsprechend den Maschenweiten in den Gewebelagen; die Materialstege zwischen den Öffnungen in den Blechen und Stützkonstruktionen den Fäden und Drähten in den Gewebelagen. Im folgenden werden mit dem Begriff Maschenweite auch die Öffnungen umfaßt, mit der Faden- und Drahtdicke auch die Stege zwischen den Öffnungen.

Die Stützlagen besitzen insgesamt eine größere Maschenweite, vorzugsweise die 1,5- bis 20fache Maschenweite, und eine größere Faden- und Drahtdicke, vorzugsweise auch das 1,5- bis 20fache der Faden- und Drahtdicke in der schaumseitigen Lage. Vor allem dann ergeben sich gute Strömungsverhältnisse in der erfindungsgemäßen Auskleidung,

• a) wenn die Maschenweite der Stützgewebekonstruktion größer als das Maß der Maschenweite der schaumseitigen Lage plus der 2,5fachen Faden- oder Drahtdicke aus der schaumseitigen Lage ist

und/oder

• a) wenn die Gewebelagen hinsichtlich ihrer Webrichtung so eingebaut werden, daß die Webrichtungen zweier benachbarter Gewebelagen um 90 Grad voneinander abweichen.

Das Weben wird durch die Schuß- und Kettfäden bzw. Schuß- und Kettdrähten bestimmt. Dabei ergibt sich eine Bahnenware. Die Längsrichtung der Bahn wird im folgenden als Webrichtung bezeichnet.

Die Webrichtung bleibt auch dann erhalten, wenn die von einer Gewebebahn für das erfindungsgemäße Gewebe Abschnitte abgelängt oder Ausschnitte gefertigt werden. Die Webrichtung läßt sich an den Schuß- und Kettfäden bzw. Schuß- und Kettdrähten identifizieren. Dabei ist die Unterscheidung leicht, weil Schuß und Kette im Gewebe sich erkennbar unterscheiden. Zur erfindungsgemäßen Verlegung um 90 Grad versetzt muß lediglich darauf geachtet werden, daß sich in zwei benachbarten Gewebelagen die gleichartig verarbeiteten Fasern bzw. Drähte sich einander kreuzen. Bei 90-Grad-Versatzlage entsteht ein genau senkrechtes Kreuzen.

Es kann aber auch Kreuzen unter einem Winkel stattfinden.

Bei mehr als zwei Lagen gelten obige Verhältnisse vorzugsweise in Bezug auf die jeweils aneinanderliegenden Lagen. Die jeweils kleineren Abmessungen betreffen die dem Schaum nähere Lage. Wahlweise können sich einzelne kleinmaschigen Lagen in der schaumseitigen Lage und einzelne großmaschige Lagen in der Stützkonstruktion wiederholen.

Günstig sind drei und mehr Lagen für die erfindungsgemäße Auskleidung.

Durch die groberen Lagen kann sich Heißdampf in der erfindungsgemäßen Auskleidung hervorragend verteilen.

Die metallischen Lagen können miteinander verschweißt werden. Dabei ist ein induktives Verschweißen günstig. Das induktive Verschweißen läßt sich sehr gut kontrollieren, so daß keine Gefahr eines Durchbrennens einzelner Lagen zu befürchten ist.

Metallische Lagen lassen sich auch versintern. Das Versintern ähnelt dem Verschweißen. Unter Erwärmung der Berührungsflächen findet ein Zusammendrücken statt. Während die Erwärmung beim Verschweißen deutlich höher als beim Versintern ist, ist der Druck beim Verschweißen wesentlich geringer als beim Versintern.

Ferner kommt ein Verlöten der metallischen Lagen in Betracht.

Jegliche Lagen lassen sich verkleben oder mit Befestigungs- oder Spannelementen in der gewünschten Form und Position halten. Als Befestigungs- oder Spannelemente eignen sich diverse Mittel, z. B. Schrauben oder Nieten.

Nichtmetallische Lagen können z. B. aus Kohlefasern bestehen. Kohlefasern besitzen eine hohe Festigkeit und eine geringe Wärmeleitfähigkeit. Es kann von Vorteil sein, metallische Lagen mit nichtmetallischen Lagen zu kombinieren.

Insbesondere metallische Lagen eignen sich auch für eine Befestigung durch Verpressen oder Verbördeln.

Die erfindungsgemäßen Auskleidungen können als Verbundmaterial vorbereitet und in die Form eingesetzt werden. Die Verbindung der Lagen kann auch erst in der Form erfolgen. Zwar ist eine teilflächige Verbindung der Lagen und/oder teilflächige Verbindung der erfindungsgemäßen Auskleidung mit den dahinter liegenden Formteilautomatenwänden möglich, eine vollflächige Verbindung kann aber Vorteile bringen.

Überraschenderweise ist der ausströmseitige Kondensatanfall aus dem Heißdampf bei der erfindungsgemäßen Auskleidung sehr viel kleiner als in herkömmlichen Formteilautomaten. Der Kondensatanfall beeinträchtigt gleichfalls die Qualität der Produkte.

Die Erfindung verbessert auch die Zykluszeiten. Diese können verkürzt werden. Bei 100 mm dicken Formteilen können ohne weiteres Zykluszeiten von 2 bis 5 min eingehalten werden

Günstig sind Drahtgewebe, Bleche und Stützkonstruktionen aus Stahl, insbesondere mit Edelstahl bildenden Legierungsanteilen wie Chrom, Nickel und Molybdän.

Die Gesamtdicke der Auskleidung kann durch den notwendigen Luft/Dampfdurchtritt und/oder durch die Stabilität beeinflußt werden. Je dicker die Fasern/Drähte sind und je größer die Maschenweiten sind, desto besser kann der Heißdampf durchströmen. Die Dicke beträgt wahlweise bis 15 mm, insbesondere 3 bis 5 mm.

Wahlweise liegen die Auskleidungen auf einer geschlossenen Wand oder auf einer mit Durchtrittsöffnungen versehenen Wand auf und/oder sind die Auskleidungen ganz oder teilweise selbsttragend ausgebildet und/oder liegen ganz oder teilweise an tragenden Flächen des Formteilautomaten an. Die zugehörigen Formteilautomatenwände bestehen vorzugsweise aus Metall, z. B. Aluminium oder Sinteraluminium, oder aus Keramik. Die Wände können auch mit einer porösen, gas- und wasserdurchlässigen Beschichtung versehen sein, die der Bedampfung und dem Dampfaustrag förderlich ist.

Wahlweise ist die Auskleidung plattenförmig, eben oder geformt. Die Lagenverformung ist auch unabhängig von der erfindungsgemäßen Anzahl von Lagen für Formteilautomaten wichtig und anwendbar.

Die Verformung metallischer Lagen kann mittels einer geeigneten Presse du rch Pressen und/oder Tiefdrücken erreicht werden. Die Presse besitzt Matrize und Stempel, die der gewünschten Formfläche nachgebildet sind.

Die Verformung kann kalt erfolgen, wird aber wesentlich erleichtert, wenn die metallischen Lagen erwärmt werden.

Die Lagen werden einzeln oder gemeinsam verformt.

Bei gemeinsamer Verformung ist es von Vorteil, auf der schaumseitigen Lage ein Biegehilfsmaterial mit etwa der gleichen Dicke wie die erfindungsgemäße Auskleidung zu befestigen, so daß die schaumseitige Lage in dem verformten Verbundmaterial aus Auskleidung und Biegehilfsmaterial in etwa die neutrale Faser bildet. Dabei wird die Erkenntnis genutzt, daß die neutrale Faser bei einer Biegeverformung die geringste Verformung erfährt. In etwa die gleiche Dicke schließt Abweichungen der Biegehilfsmaterial- Dicke von plus/minus 50% von der Gewebe-Dicke ein. Das Biegehilfsmaterial ist vorzugsweise eine ungeschäumte Folie/Platte aus PE (Polyethylen) und/oder PP (Polypropylen).

Das PE/PP-Material bildet zugleich eine Schutzfolie. Es ist von Vorteil an allen belasteten Gewebe oder Blech-Außenflächen während der Verformung Schutzfolien anzuordnen.

Zur Schonung der Außenflächen trägt auch eine höhere Werkzeughärte an den Berührungsflächen mit der Auskleidung bei. Das verhindert ein Verkrallen der Auskleidung in der Werkzeugberührungsfläche.

Vor dem Verformen der Lagen/Auskleidung und/oder nach dem Verbinden der Lagen kann ein Wärmebehandlung der Lagen bzw. des Verbundmaterials Materialspannungen abbauen und das anschließende Verformen erleichtern.

Erfahrungsgemäß bedürfen die Formteilautomaten nach 500 bis 1000 Zyklen einer Reinigung. Dann sind die zuführenden und abführenden Leitungen so verschmutzt, daß die Reinigung erforderlich ist. Mit dem erfindungsgemäßen Gewebe eröffnet sich eine Möglichkeit, die Reisezeit (Betriebsintervalle) bis zur nächsten Reinigung zu verlängern bzw. die Zahl der Zyklen wesentlich zu erhöhen. Die erfindungsgemäßen Auskleidungen sind günstig, um die Bedampfungsrichtung umzukehren. Durch Änderung der Bedampfungsrichtung werden die Schmutzpartikel, die sich in einer Auskleidung festgesetzt haben, wieder ausgeblasen. Das Ausblasen kann am Ende üblicher Reisezeit erfolgen. Das Ausblasen kann aber auch nach kurzer Reisezeit, im Extremfall bei jedem zweiten Zyklus erfolgen.

Vorteilhafterweise ist die erfindungsgemäße Technik zur Verlängerung der Reisezeit für Formteilautomaten auch unabhängig von der Mehrlagigkeit der Auskleidung und auch auf andere Formteilautomaten anwendbar.

Wegen der möglichen Gewebeverschmutzung ist wahlweise jeweils anströmseitig ein Filtergewebe vorgesehen. In dem Filtergewebe sammeln sich die Schmutzpartikel.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Auskleidung entfaltet sich beim Querbedampfen. Nach der Erfindung wird eine Formteilfüllung aus mehreren Richtungen bedampft.

Wahlweise geschieht das gleichzeitig oder in wechselnden Intervallen.

Durch Querbedampfen wird die Qualität der Verschweißung der Beads vergleichmäßigt. Bei dem Bedampfen in nur einer Richtung fällt die Dampftemperatur während des Materialdurchganges durch Wärmeabgabe ab. Folglich fällt entsteht hinsichtlich der Oberflächentemperatur der Beads auch ein Gefälle. Durch Querbedampfen werden die Bereiche mit Frischdampf erreicht, die vorher am Ende der Dampfstrecke lagen. Die Querbedampfung wird dadurch erreicht, daß an weiteren Formteilautomatenwänden Bedampfungsöffnungen und ggfs. Abdampföffnungen mit entsprechenden Zuleitungen und Ableitungen vorgesehen sind. Zur Steuerung der einzelnen Leitungen sind in den Zuleitungen und/oder Ableitungen geeignete Schieber vorgesehen.

Das Querbedampfen ist auch von Vorteil, wenn keine gleichmäßige Dampfverteilung im Formhohlraum stattgefunden hat. Durch Querbedampfen werden dann die Bereiche mit Dampf erreicht, in die der Dampf nur unzulänglich eingedrungen ist.

Das Querbedampfen hat auch unabhängig von dem erfindungsgemäßen Gewebe für Formteilautomaten Bedeutung.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.

Die Fig. 1 zeigt die Form eines Formteilautomaten, bestehend aus einem Unterteil 1 und einem Oberteil 7 mit einer zwischenliegenden Dichtung 10 am Rand. Das Unterteil 1 ist mit einer Schicht 5 aus Drahtgewebe und Blech versehen.

Nach Schließen der Form wird der Formhohlraum durch eine Leitung 2 unter Öffnung eines Ventils 3 mit Unterdruck beaufschlagt. Der Unterdruck wird durch Abpumpen der Luft erzeugt.

Zugleich fließt Druckluft durch Öffnen eines Ventils 9 durch eine Leitung 8 nach. Mit der Luft werden Beads 6 eingetragen. Die Beads haben einen Durchmesser von 3 mm und bestehen aus PP. Der Luftdruck beträgt 6 bar.

Die Druckluft strömt durch die Schicht 5 ab. Die Schicht 5 nimmt die Druckluft in optimaler Weise auf und leitet sie zu Öffnungen 4 in dem Unterteil 1.

Die Schicht 5 ist zweilagig, schaumseitig aus Drahtgewebe und im übrigen aus einem gelochten Blech als Stützkonstruktion. Jede Lage hat eine unterschiedliche Maschenweite. Die beadsseitige Lage hat eine wesentlich geringere Maschenweite als die Stützlage. Im Ausführungsbeispiel 100 mesh (0,14 mm). Dabei ergibt sich in üblicher Abhängigkeit der Drahtdurchmesser von der Maschenweite ein Drahtdurchmesser von 0,112 mm. In Ausnahmefällen wird der Drahtdurchmesser frei gewählt.

Die Fig. 2 zeigt die beadsseitige/schaumseitige Gewebelage in einer vergrößerten Draufsicht. Die Stahldrähte liegen übereinander. Fig. 3 zeigt den Querschnitt durch das beadsseitige Drahtgewebe. In der Unterlage bilden die Drähte 11 und 12 Bögen 13, so daß beadsseitig eine ebene (abgesehen von der in Fig. 1 gezeigten Kontur der Gewebeschicht) Fläche entsteht.

Die Mehrlagigkeit einer anderen erfindungsgemäßen Auskleidung ist in Fig. 4 dargestellt. Die Lage 20 besteht aus den in Fig. 2 und 3 dargestellten Drähten 11 und 12. Die Lage 22 ist identisch mit der Lage 20. Dazwischen befindet sich im Ausführungsbeispiel eine Filterlage 21 aus ungewebten, nebeneinander liegenden Drähten.

Die Lage 23 zeigt die deutlichen Merkmale eines Stützgewebes. Der Drahtdurchmesser ist ein Vielfaches vom Drahtdurchmesser der Lagen 20 bis 22, desgleichen die sich aus dem Abstand der Drähte ergebende Maschenweite.

Die Lage 24 beinhaltet ein noch gröberes Stützgewebe.

Alle Gewebelagen sind miteinander versintert.

Im übrigen gehört zu der Auskleidung nach Fig. 4 noch eine nicht dargestellte grob gelochte Blechlage als unterste Lage.

Die in Fig. 1 gezeigte Kontur entsteht durch Verformung in einer geeigneten Presse. Dabei hat die zu der Presse gehörige Matrize die formhohlseitige/schaumseitige Kontur des Unterteils 1. Die in Fig. 4 dargestellte Auskleidung liegt auf der Matrize auf. Darüber wird eine Schicht aus ungeschäumtem PE-Folien gelegt, deren Dicke der Gewebe-Dicke entspricht. Anschließend werden Gewebe und aufliegende Folien-Schicht in die Matrize gedrückt. Die zugehörige Patrize hat dabei in etwa die Form des in Fig. 1 dargestellten Formteiles bzw. Formhohlraumes. In etwa heißt, es muß bei der Konturbildung der Patrize noch die aufgelegte Folienschicht berücksichtigt werden.

Nach vollständiger Füllung des Formhohlraumes wird statt der Luft Heißdampf durch die Leitung 8 in den Formhohlraum gedrückt. Der Heißdampf muß durch die Beads hindurchströmen. Dabei wird die Luft zwischen den Beads verdrängt. Durch den Dampf erwärmen sich die Beads. Deren Oberfläche plastifiziert.

Durch die Erwärmung expandieren die Beads. Aufgrund der plastifizierten Außenfläche der Beads und aufgrund des Druckes kommt es an allen Berührungsstellen zwischen den Beads zu einer Verschweißung. Zugleich schließen sich die Zwickelräume zwischen den Beads.

Das fertige Produkt 6 wird nach ausreichender Abkühlung nach Öffnen der Form aus dem Formhohlraum entnommen.

Claims (33)

1. Verfahren zum Betrieb eines Formteilautomaten zur Herstellung von Kunststoffschaumprodukten aus Beads, mit einem Formhohlraum, in den die Beads eingetragen und mit einem gasförmigen Wärmeträger, insbesondere Heißdampf, beaufschlagt werden, wobei der gasförmige Wärmeträger aus einer Formteilautomatenfläche in den Formhohlraum eintritt und durch eine andere Formteilautomatenfläche wieder austritt und wobei an der Formteilautomatenfläche ein Gewebe vorgesehen ist, gekennzeichnet durch Verwendung einer mehrlagige Auskleidung, in der mindestens eine Lage eine Blechlage oder Stützkonstruktion ist, wobei die schaumseitige Lage eine feinmaschige Gewebelage oder Blechlage mit feinen Öffnungen ist und wobei darunter eine grobmaschigen Gewebelage oder eine grobgelochte Blech- bzw. Stützkonstruktion angeordnet ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Herstellung glatter Formteilflächen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die Verwendung einer schaumseitigen Gewebelage mit einer Maschenweite, die kleiner als der halbe Beadsdurchmesser ist und/oder oder durch die Verwendung einer Auskleidung mit zumindest einer schaumseitig massearmen Lage und/oder einer Kondensatabführung.

4. Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Kondensatabsaugung.

5. Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch Verwendung einer Dampfkammer in der Abdampfstrecke und Anlegung eines Unterdruckes an die Dampfkammer.

6. Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Gewebelage und/oder einer Blechlage oder Stützlage mit einer Maschenweite von 0,001 bis 0,5 mm, vorzugsweise 0,005 bis 0,2 mm, bei Beads mit einem Durchmesser von 3 bis 5 mm.

7. Verfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch die Herstellung reinigungsfreundlicher Flächen für den Transport und/oder Lagerung von Lebensmitteln und/oder für die Verarbeitung von Formteilen unter Aufkaschieren von dünnen Folien.

8. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch Verwendung von Lagen mit einer sich aus der Maschenweite ergebenden üblichen Faden- oder Drahtdicke oder einer Dicke, die gleich oder kleiner der 10fachen, vorzugsweise gleich oder kleiner der fünffachen Maschenweite ist oder sogar gleich oder kleiner als die Maschenweite ist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch die Beaufschlagung des Formteiles mit Kühlmittel durch die Auskleidung hindurch nach der Beendigung der Bedampfung.

10. Verfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch die Verwendung von Kühlluft und/oder Kühlwasser.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch eine Querbedampfung.

12. Verfahren nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch Dampfzuführungsöffnungen und/oder Abdämpföffnungen in den verschiedenen Formteilautomatenwänden und Zuleitungen bzw. Ableitungen mit Schiebern.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch Umkehrung der Freiblasen der Auskleidung.

14. Verfahren nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch Freiblasen nach einem Zyklus oder mehreren Zyklen unabhängig von der Verschmutzungslage oder Freiblasen nach der Verschmutzung.

15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, gekennzeichnet durch Umkehrung der Dampfströmung mit und/oder ohne Befüllung des Formteilautomaten.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Stützkonstruktion mit einer Maschenweite, die gegenüber der Maschenweite der schaumseitigen Lage das 1,5- bis 20fache beträgt, und mit einer Faden- und oder Drahtdicke, die gegenüber der schaumseitigen Lage das 1,5- bis 20fache beträgt.

17. Verfahren nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Stützkonstruktion, deren Maschenweite mindestens gleich der Maschenweite der schaumseitigen Lage plus dem 2,5fachen der Faden- oder Drahtdicke der schaumseitigen Lage ist.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, gekennzeichnet durch Verwendung einer Gewebekonstruktion mit einer Versatzlage zwischen Gewebelagen.

19. Verfahren nach Anspruch 18, nach einem der Ansprüche 1 bis 19, gekennzeichnet durch die Verwendung von Auskleidungen, deren Lagen untereinander und/oder mit der zugehörigen Formteilautomatenwand ganz oder teilweise verbunden sind, durch

• a) Verschweißen und/oder
• b) Verkleben und/oder
• c) Versintern und/oder
• d) Befestigungselement und/oder
• e) Verpressen und/oder Verbördeln.

20. Verfahren nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch induktive Verschweißung.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, gekennzeichnet durch Drähte oder Bleche oder Stützkonstruktionen aus Stahl und/oder Fäden aus Kohlfasern.

22. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 21, gekennzeichnet durch die Verwendung von Auskleidungen mit einer Dicke bis 15 mm.

23. Verfahren nach Anspruch 22, gekennzeichnet durch Verwendung einer Auskleidung mit einer Dicke von 3 bis 5 mm.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche nach einem der Ansprüche 1 bis 23, gekennzeichnet durch einzelne oder gruppenweise oder gemeinsame Verformung aller Lagen zur Anpassung an die Formteilautomatenwände.

25. Verfahren nach Anspruch 24, gekennzeichnet durch die Pressen der Lagen.

26. Verfahren nach Anspruch 25, gekennzeichnet durch Verwendung einer Schutzfolie und/oder Schutzplatte zwischen Auskleidung und Preßwerkzeug und/oder Verwendung zumindest oberflächengehärteter Presswerkzeuge.

27. Verfahren nach Anspruch 25, gekennzeichnet durch Verwendung einer Schutzfolie an der schaumseitigen Lage mit einer Dicke, die etwa die Dicke des übrigen zur Verformung bestimmten Materiales hat.

28. Verfahren nach Anspruch 26 oder 27, gekennzeichnet durch die Verwendung Schutzfolien und/oder Platten aus PE und/oder PP.

29. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 28, gekennzeichnet durch eine Wärmebehandlung metallischer Lagen vor der Verformung und/oder nach der Verbindung der Lagen.

30. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 29, gekennzeichnet durch Verwendung einer oder mehrerer Filterlagen an der Auskleidung und/oder durch Verwendung von Auskleidungen mit einer oder mehreren eingeschlossenen Filterlagen.

31. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 30, gekennzeichnet durch Verwendung einstückiger oder mehrstückiger Auskleidungen von Formteilhohlräumen und/oder ganz oder teilweise selbsttragender Auskleidungen.

32. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 31, gekennzeichnet durch die Verwendung von porösen, gas- und/oder wasserdurchlässigen Formteilautomatenwänden.

33. Verfahren nach Anspruch 32, gekennzeichnet durch die Verwendung von Formteilwänden aus Aluminium und/oder Sintermaterial.