DE102011119607A1

DE102011119607A1 - Kunststoffschaumplatte

Info

Publication number: DE102011119607A1
Application number: DE201110119607
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-11-29
Filing date: 2011-11-29
Publication date: 2013-05-29

Abstract

Vorgeschlagen wird Verfahren zur Bearbeitung von flächigen Kunststoffschaumplatten (10), die flächigen Kunststoffschaumplatten (10) aufweisend: • eine vorderseitige Oberfläche (11) und eine der vorderseitigen Oberfläche (11) gegenüberliegende rückseitige Oberfläche (12), • eine durch die vorder- und rückseitige Oberfläche (11, 12) begrenzte anfängliche Dicke (D1), wobei das Verfahren das Pressen der flächigen Kunststoffschaumplatten (10) in deren Dickenrichtung umfasst und wobei das Pressen – eine reversible Stauchung der flächigen Kunststoffschaumplatten (10) und – eine irreversible Stauchung der flächigen Kunststoffschaumplatten (10) auf eine Dicke (D2) < (D1) bewirkt und wobei die flächigen Kunststoffschaumplatten (10) vor ihrem Pressen eine Temperatur in einem Bereich zwischen 50°c und 95°C aufweisen. Im gleichen Maße vorgeschlagen wird eine nach diesem Verfahren hergestellte Kunststoffschaumplatten (10), umfassend ein aufgeschäumtes Kernmaterial mit gasgefüllten Zellen, die insbesondere ein Treibmittel freies Füllgas, ganz besonders bevorzugt Luft, enthalten.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung von flächigen Kunststoffschaumplatten (10), wobei die flächigen Kunststoffschaumplatten (10) mindestens aufweisen:

• eine vorderseitige Oberfläche (11) und eine der vorderseitigen Oberfläche (11) gegenüberliegende rückseitige Oberfläche (12),
• eine durch die vorder- und rückseitige Oberfläche (11, 12) begrenzte anfängliche Dicke (D₁).

Derartige Kunststoffschaumplatten (10) sind beispielsweise bekannt in Form handelsüblicher und seit geraumer Zeit bekannter Polystyrolschaumplatten (XPS und EBS) insbesondere in extrudierter und expandierter Ausführungsform. Die in dieser Form bekannten Bau-Polystyrolschaumplatten weisen im Allgemeinen gute Isolierungseigenschaften bzw. niedrige Wärmeleitfähigkeiten λ von ca. 0,03–0,04 W/mK auf.
Um den steigenden Anforderungen der Energieeinsparung gerecht zu werden, werden die aus bautechnischen Gründen gewählten Dämmstoffe immer dicker, wodurch wertvoller Innenraum – in Form von so genannter grauer Energie – verloren geht. Daher und aus anderen Gründen sind Verbesserungen der Isolierwerte von Dämmstoffen stets gefragt. Es besteht vor diesem Hintergrund zunächst die Aufgabe nach verbesserten Wärmedämmstoffen für die Bauindustrie und/oder nach Verfahren, bekannte Wärmedämmstoffe hinsichtlich ihres Wärmeisolationsverhaltens zu verbessern. Gleichzeitig besteht ein grundsätzliches Interesse daran, auch andere Eigenschaften der grundsätzlich bekannten Kunststoffschaumplatten, wie beispielsweise deren Wasseraufnahme und Druckfestigkeit, zu optimieren, wobei diese Aspekte weniger im Vordergrund der vorliegenden Erfindung stehen.
Einige frühere Entwicklungen in dieser Richtung sind beispielsweise aus den Schriften der US 2011-0,064,938 A1 , EP 0 863 175 A2 , EP 0 372 343 B1 und EP 1 486 530 A1 bekannt, innerhalb derer man beispielsweise Ruß oder Graphit als Additive von Kunststoffschaumplatten vorschlägt, womit eine mehr oder weniger starke Reduzierung der Wärmeleitfähigkeit von Polystyrolschaumplatten als herauszustellender Erfolg erreicht werden konnte. Als nachteilig ist jedoch gleichzeitig festzuhalten, dass diese Produkte eine sehr dunkle Farbe aufweisen, was auf Baustellen immer wieder zu Verwölbungsproblemen aufgrund ihrer zu starken Aufheizung führte und auch aktuell führt. Ein weiterer Nachteil von Kunststoffschaumplatten mit Ruß- oder Graphitbestandteilen ist deren wesentlich höherer Preis.
Das Ziel der Erfindung besteht also auch darin, eine möglichst einfache und ökonomische Lösung zu finden, um die Wärmeleitfähigkeit traditioneller Kunststoffschaumplatten zu vermindern und demzufolge höhere Energieeinsparungen bei geringerer Dicke zu erreichen.
Zur Lösung einer derartigen Aufgabe schlägt die EP-B-0 561 216 die Stauchung von Schaumstoffplatten aus Polystyrolpartikelschaum derart vor, dass die gestauchten Zellen ein Verhältnis zwischen langer und kurzer Achse in einem Bereich von 1,3 bis 1,6 aufweisen. Aus den weiteren Ausführungen der Schrift ist dann zu entnehmen, dass zur Erreichung des beanspruchten Zellenachsenverhältnisses eine Stauchung zwischen zwei planparallelen Platten über eine Zeitspanne von 30 bis 90 Sekunden notwendig ist. Als offensichtlicher Nachteil eines derartigen Verfahrens ist dessen großer Aufwand und infolgedessen auch dessen Kostenintensivität zu nennen, gleichzeitig besteht stets die Gefahr einer Zerstörung der Zellenstruktur.
Den zuletzt gewürdigten Lösungsvorschlag aufgreifend sieht die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Bearbeitung von flächigen Kunststoffschaumplatten (10) vor, wobei die flächigen Kunststoffschaumplatten (10) aufweisen:

Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst dann ein Pressen der flächigen Kunststoffschaumplatten (10) in deren Dickenrichtung,
wobei das Pressen

– eine reversible Stauchung der flächigen Kunststoffschaumplatten (10) und
– eine irreversible Stauchung der flächigen Kunststoffschaumplatten (10) auf eine Dicke (D₂) < (D₁) bewirkt und wobei die flächigen Kunststoffschaumplatten (10)
– vor ihrem Pressen und
– vor einem gegebenenfalls notwendigen und insofern optionalen Zuführen zu einem Aggregat für das nachfolgende Pressen eine Temperatur in einem Bereich zwischen 50°C und 95°C aufweisen.

Grundsätzlich ist es bekannt, dass die Wärmeisoliereigenschaften von Kunststoffschaumplatten stark von der Struktur und der Größe der Zellen des aufgeschäumten Kernmaterials innerhalb der Kunststoffschaumplatten abhängig sind. Die Zellengröße eines herkömmlichen XPS-Schaumes liegt in einem Bereich zwischen 0,12 mm und 0,28 mm.
Die Schaumzellenstruktur und -größe werden unter anderem vom Expansions- bzw. Extrusionsprozess und insbesondere von den angewendeten Treibmitteln beeinflusst. Eine noch größere Rolle spielt allerdings die Dicke der hergestellten Kunststoffschaumplatten: je größer deren Plattendicke ist, desto größer sind auch die Zellenabmessungen – insbesondere in Richtung der Plattendicke – was eine deutliche Verschlechterung der Isolierungseigenschaften dickerer Platten mit sich bringt. Deshalb hat man bereits zu früheren Zeiten vorgeschlagen, dickere Platten durch Aufstaplung bzw. Klebung dünnerer Platten zu gewinnen.
Die vorliegende Erfindung löst die zu Grunde liegende Aufgabe durch Pressen von flächigen Kunststoffschaumplatten (10) in einem erwärmten Zustand, die beispielsweise zuvor nach herkömmlicher Aufbau- und Herstellungsart produziert wurden und dabei aufweisen:

• eine vorderseitige Oberfläche (11) und eine der vorderseitigen Oberfläche (11) gegenüberliegende rückseitige Oberfläche (12),
• eine durch die vorder- und rückseitige Oberfläche (11, 12) begrenzte anfängliche Dicke (D₁),
• aufgeschäumtes Kernmaterial mit gasgefüllten Zellen.

Das erfindungsgemäße Pressen der flächigen Kunststoffschaumplatte (10) in deren erwärmten Zustand bewirkt bei dieser zunächst sowohl eine reversible wie auch eine irreversible Stauchung, wobei die Dicke der flächigen Kunststoffschaumplatte (10) unmittelbar am Ende des Pressvorgangs (D₃) beträgt. Nach Entfernen der Pressflächen vergrößert sich die Dicke der flächigen Kunststoffschaumplatte (10) wieder und nimmt schließlich dauerhaft den Wert für die Dicke (D₂) gemäß irreversibler Stauchung der Kunststoffschaumplatte (10) an, mit: (D₃) < (D₂) < (D₁).
Bei der irreversiblen Stauchung der Kunststoffschaumplatte (10) in deren erwärmten Zustand in einem Temperaturbereich zwischen 50°C und 95°C, bevorzugt zwischen 50°C und 75°C, ganz besonders bevorzugt zwischen 65°C und 75°C, wird die Zellengröße in Pressrichtung bzw. in Richtung der Plattendicke kleiner und genauso in Richtung der Plattenebene größer, was zu einer signifikanten Verbesserung der Wärmeisolierungseigenschaften der Kunststoffschaumplatte (10) in Pressrichtung führt. Die irreversible Stauchung wird also in einem thermoplastischen Bereich des aufgeschäumten Kernmaterials der Kunststoffschaumplatte (10) vollzogen, was den entscheidenden Vorteil gegenüber dem bisherigen Stand der Technik darstellt. Dort ist insbesondere als Nachteil zu betonen, dass

– die Pressung ohne vorheriges Vorheizen zumeist Zellbrüche verursacht, was sich negativ auf die Wärmeleitfähigkeit und die mechanischen Eigenschaften der Platte auswirkt.
– sich bei der Pressung ohne vorheriges Vorheizen die Dicke der Platte durch irreversible Stauchung reduziert, wobei die Fläche der Platte jedoch kaum zunimmt, was eine unökonomische und somit unerwünschte Erhöhung der Plattendichte bewirkt. Bei der Pressung einer erwärmten Platte hingegen wird die Plattenfläche beträchtlich vergrößert, während die Dichte trotz der Pressung nur unwesentlich zunimmt.

Entsprechend den Erkenntnissen, zu die der Erfinder im Rahmen seiner vorliegenden Erfindung gelangte, liegt die irreversible Stauchung

– bevorzugt in einem Bereich von größer 0% bis einschließlich 80%, bezogen auf die anfängliche Dicke (D₁) der gepressten flächigen Kunststoffschaumplatte (10) und
– ganz besonders bevorzugt in einem Bereich von einschließlich 10% bis einschließlich 40%, erneut bezogen auf die anfängliche Dicke (D₁) der gepressten flächigen Kunststoffschaumplatte (10).

Entsprechend den Erkenntnissen des Erfinders wird während des Verfahrensschrittes des Pressens fast das gesamte, bevorzugt das gesamte Gas in den Zellen des aufgeschäumtes Kernmaterials aus der flächigen Kunststoffschaumplatte (10) herausgedrückt. Erst beim Vorgang der erneuten Ausdehnung der Kunststoffschaumplatte (10), beginnend bei der Dicke unmittelbar am Ende des Pressvorgangs (D₃) bis zur dauerhaft gehaltenen Dicke (D₂) gemäß irreversibler Stauchung werden die Zellen durch ein Füllgas gefüllt, die dem Umgebungsraum während der erneuten Ausdehnung entnommen wird. Dabei stellt es eine bevorzugte Ausführung des vorgeschlagenen Verfahrens wie der vorgeschlagenen flächigen Kunststoffschaumplatte (10) dar, wenn dieses Füllgas insbesondere frei von jeglichen Treibmitteln ist. Ganz besonders bevorzugt im Sinne der vorliegenden Erfindung wird Luft als Füllgas benutzt, die gegebenenfalls Zusätze enthalten kann wie Duftstoffe und/oder Fungizide.
Entscheidend bei der vorliegenden Erfindung ist jedoch, dass die Gasfüllung in den Zellen des aufgeschäumtes Kernmaterials frei wählbar ist und mit Blick auf die Erstfüllung ausgetauscht wird im Rahmen des hier vorgeschlagenen Verfahrens, womit das aufgeschäumte Kernmaterial der nach dem hier vorgeschlagenen Verfahren bearbeiteten Kunststoffschaumplatten (10) keine oder so gut wie keine Treibmittel mehr enthält. Da sich die hier vorgeschlagene Kunststoffschaumplatte (10) nach ihrer Ausdehnung mit der Annahme ihrer endgültigen Dicke (D₂) gemäß irreversibler Stauchung in einem statischen Zustand befindet, wird sich auch der λ-Wert als Maßzahl der Wärmeleitfähigkeit der vorgeschlagenen flächigen Kunststoffschaumplatte (10) innerhalb der sich anschließenden Alterung (das ist die Zeit, innerhalb der bei traditionellen Kunststoffschaumplatten die verwendeten Treibmittel fast vollständig aus den Platten ausdiffundieren; die Alterung liegt somit in einem zeitlichen Bereich von einigen Monaten bis hin zu wenigen Jahren) nicht mehr ändern bzw. erhöhen, da in den Schaumzellen gerade nur Luft verbleibt und sich so ein Ausdiffundieren, wie es bei flüchtigen Treibgasen immer zu beobachten ist, nicht ergibt.
Damit die primäre, Treibmittel enthaltende Gasfüllung in den Zellen des aufgeschäumtes Kernmaterials während des Pressens rascher heraus diffundieren kann, ist es vorteilhaft und stellt eine bevorzugte Ausführungsform dar, wenn das hier vorgeschlagene Verfahren vor dem Pressen eine Oberflächenbehandlung der zugeführten Kunststoffschaumplatten (10) umfasst, wobei die Oberflächenbehandlung ein Verfahrensschritt ist, ausgesucht aus der Liste, umfassend:

– Abfräsen der obersten Außenfläche auf Seiten der vorderseitigen Oberfläche (11) und/oder der rückseitigen Oberfläche (12),
– Abschleifen der obersten Außenfläche auf Seiten der vorderseitigen Oberfläche (11) und/oder der rückseitigen Oberfläche (12),
– Absägen der obersten Außenfläche auf Seiten der vorderseitigen Oberfläche (11) und/oder der rückseitigen Oberfläche (12).

Die Bestimmung der anfängliche Dicke (D₁) der Kunststoffschaumplatte (10) erfolgt dann nach dieser Oberflächenbehandlung.
Erfindungsgemäß weisen die flächigen Kunststoffschaumplatten (10) vor, insbesondere unmittelbar vor ihrem Pressen eine Temperatur in einem Bereich zwischen 50°C und 95°C, bevorzugt zwischen 50°C und 75°C, ganz besonders bevorzugt zwischen 65°C und 75°C auf. Diese Temperaturbereiche beziehen sich zunächst auf die Oberflächentemperaturen der flächigen Kunststoffschaumplatten (10) vor deren Pressung. In einer bevorzugten Sichtweise beziehen sich diese Temperaturbereiche auf die Temperatur im Inneren der flächigen Kunststoffschaumplatten (10) vor deren Pressung bzw. auf den Mittelwert aus der Temperatur im Inneren der flächigen Kunststoffschaumplatten (10) und aus deren Oberflächentemperatur, jeweils vor Pressung der flächigen Kunststoffschaumplatten (10). Als eine Möglichkeit gilt es insofern als bevorzugt, wenn das Verfahren vor dem Pressen ein Aufheizen der zugeführten Kunststoffschaumplatten (10) umfasst.
Das Pressverfahren kann dann beispielsweise unter Verwendung einer geeigneten hydraulischen Presse bzw. hydraulischer Pressaggregate erfolgen. In diesem Fall empfiehlt es sich, die zugeführte Kunststoffschaumplatte (10) zu einer möglichst geringen Dicke (D₃) zu pressen, sodass die gewünschte endgültige Dicke (D₂) gemäß irreversibler Stauchung durch die Presszeit reguliert wird. Der im Einzelfall zu wählende Druck und die erforderliche Zeit, die bei der Pressung erforderlich ist, hängen vor allem von der Art und den Eigenschaften des Schaums, der anfänglichen Dicke (D₁) der zugeführten Kunststoffschaumplatte (10) und der gewünschten Stauchung ab, weshalb sie sehr variieren. Der bevorzugte Druck liegt aus diesem Grund innerhalb eines sehr großen Bereichs zwischen 1 und 100 kg/cm² und weiter bevorzugt zwischen 5 und 50 kg/cm², jeweils bezogen auf die Oberfläche der Platte und die Druckzeit, die bevorzugt zwischen 1 Sekunde und 10 Minuten liegt. Ein zugestandener Nachteil der Pressung mittels hydraulischer Pressaggregate ist die nicht kontinuierliche, sondern getaktete Behandlung der Kunststoffschaumplatten (10), was das Pressverfahren verteuert.
Deshalb ist es – auch mit Blick auf eine kontinuierliche Produktion – ganz besonders bevorzugt im Sinne der vorliegenden Erfindung, das Pressen der flächigen Kunststoffschaumplatten (10) mittels oberseitig und/oder unterseitig anliegender Pressrollen (13) zu vollziehen. Dabei ist es möglich, nur jeweils eine, dann etwas größer dimensionierte Pressrolle bzw. gegebenenfalls beheizte Presswalze zu nutzen. Insbesondere ist jedoch die Verwendung einer so genannten „Roll-Out”-Verfahrenslinie (3) bevorzugt, bei der oberseitig und unterseitig eine Vielzahl bevorzugt angetriebener und bevorzugt gegebenenfalls auch beheizter Pressrollen (13) zum Einsatz kommen, die bevorzugt einzeln und/oder innerhalb eines Vielfach-Lagerrahmens angelegt oder abgefahren werden können.
Das hier vorgeschlagene Verfahren kann in Zusammenfassung der Ausführungen insbesondere in den Absätzen [0007], [0013], [0019] und [0021] Verfahrensschritte beinhalten, die ein Pressen der flächigen Kunststoffschaumplatten (10)

– mit vorheriger Produktion der flächigen Kunststoffschaumplatten (10) und noch nicht abgekühlten Kunststoffschaumplatten (10),
– mit vorherigem Aufheizen der flächigen Kunststoffschaumplatten (10) und
– mit einem Erwärmen der flächigen Kunststoffschaumplatten (10) während des Pressens insbesondere durch beheizte Pressrollen (13) – ohne darauf beschränkt zu sein vorsehen.

Insbesondere mit Blick auf Umweltschutzaspekte und/oder aus ekonomischen Gründen wird der Verfahrensschritt des Pressens innerhalb einer Einhausung (5) durchgeführt wird zur Sammlung, kontrollierter Abführung und gegebenenfalls im Rahmen einer bevorzugten Ausführung auch zur Wiederverwendung ausgepresster Treibmittel aus den Kunststoffschaumplatten (10). Dieses kann auch geschehen, um bestimmte Treibmittel, die ausgezeichnete Schaumeigenschaften ermöglichen und deren Verwendung in den letzten Jahren aus Umweltschutzgründen untersagt wurde, wie beispielsweise CFC-(Chlorfluorkohlenstoff) und HCFC-(hydrogenierter Chlorfluorkohlenstoff) Treibgase, doch wieder nutzen zu können.
In Reflexion auf den vorherigen Absatz gelten für das hier vorgeschlagene Verfahren praktisch alle bekannten Treibmittel für die Kunststoffschaumherstellung als geeignet, insbesondere dabei:

• Anorganische Treibmittel, wie beispielsweise: Kohlenstoffdioxide, Nitrogen, Luft, Argon, Helium, Wasser.
• Organische Treibmittel, wie beispielsweise: Methan, Ethanol, Propan, n-Butan, Isobutan, n-Pentan, Neopentan, Cyclobutan, Cyclopentan, Difluorethan (HFC-152 a), Tetrafluorethan (HFC-134), Difluorethan (HCFC 142 b), Chlorodifluoromethan (HCFC 22).
• Chemische Treibmittel, wie beispielsweise: Azodicarbonamid, P-toluene.

Um eine wesentliche Optimierung innerhalb der Produktion für die hier vorgeschlagenen Kunststoffschaumplatten (10) zu erreichen, ist es denkbar und gilt als bevorzugt, das optionale Zuführen zu einem Pressaggregat, das Pressen, die optionale Oberflächenbehandlung und das optionale Aufheizen der Kunststoffschaumplatten (10) zu integrieren in ein Verfahren zur Herstellung der Kunststoffschaumplatten (10). Dabei nutzt man insbesondere die Energie der noch warmen Originalplatte zu einer effizienteren Pressung und zu besseren Resultaten. Gerade bei einer Integration der hier vorgeschlagenen Pressung der flächigen Kunststoffschaumplatten (10) in das Verfahren zur Herstellung eben jener Kunststoffschaumplatten (10) ist es von sehr großem Vorteil, dass die zu pressenden Kunststoffschaumplatten (10) die erfindungsgemäße Temperatur in einem Bereich zwischen 50°C und 95°C nicht nur außenseitig sondern auch komplett in ihrem Inneren aufweisen. Dem Verfahrensschritt des Pressens kann sich dann zusätzlich noch die Konfektionierung der Kunststoffschaumplatten (10) mit Schneiden und Verpacken anschließen.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich nicht nur auf ein Verfahren zur Bearbeitung von flächigen Kunststoffschaumplatten (10). Im gleichen Maße vorgeschlagen wird auch eine nach diesem Verfahren hergestellte flächige Kunststoffschaumplatte (10), aufweisend:

• eine vorderseitige Oberfläche (11) und eine der vorderseitigen Oberfläche (11) gegenüberliegende rückseitige Oberfläche (12),
• eine durch die vorder- und rückseitige Oberfläche (11, 12) begrenzte anfängliche Dicke (D₁),
• aufgeschäumtes Kernmaterial mit gasgefüllten Zellen, wobei die Kunststoffschaumplatte (10) dadurch gekennzeichnet wird, dass sie
– durch irreversible Stauchung eine reduzierte Dicke (D2) < (D1)
– durch Stauchung unter vorheriger Wärmezufuhr Schaumzellen mit einer Größe in einem Bereich von 0,001 mm bis 0,1 mm aufweist.

Als Kunststoff zur Ausbildung der Kunststoffschaumplatte (10) bieten sich neben dem besonders bevorzugten Polystyrol auch solche Kunststoffe an, ausgesucht aus der Liste, umfassend: Polyvinylchloride, Polyolefine, Polykarbonate, Polyurethane, Polymethylmethacrylate, Kautschuk, Phenole, Polyester bzw. Mischungen daraus und mit Polystyrol.
In bevorzugter Ausführungsform enthält die Kunststoffschaumplatte (10) Additive, einzeln oder in Kombination untereinander ausgewählt aus der Gruppe, umfassend: Ruß, Grafit, Titaniumdioxid, Talkum, Kalziumkarbonat, Kaolin, Kalziumstearat, Magnesiumoxid, Hexabromocyclododekan, Triphenylphosphat. Gerade bei dem Zusatz von Ruß und/oder Grafit lassen sich so die Wärmeisolationseigenschaften der vorgeschlagenen Kunststoffschaumplatte (10) verbessern. Genauso können durch diese oder die anderen genannten Additive insbesondere in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Pressverfahren auch andere physikalische und/oder mechanische Eigenschaften der Kunststoffschaumplatte (10) mehr oder weniger modifiziert werden, wozu unter anderem die Eigenschaften Druckfestigkeit, Biegefestigkeit, Wasseraufnahme, Feuerbeständigkeit, dimensionale Stabilität gehören.
Um eine Platte einer bestimmten Dicke entsprechend dieser Erfindung zu produzieren, kann man eine einzelne dickere Kunststoffschaumplatte (10) zur gewünschten Dicke pressen. Es hat sich jedoch erwiesen, dass es leichter und praktischer ist, dünnere Kunststoffschaumplatte (10) zu pressen und die gewünschte Plattendicke durch Doppelung bzw. allgemein durch Mehrfachstapelung zu erzielen; somit gilt es als bevorzugte Ausführungsform der vorgeschlagenen Kunststoffschaumplatte (10), diese mit einer zweiten gleich ausgebildeten flächigen Kunststoffschaumplatte (10) unlöslich – beispielsweise durch Verklebung und/oder durch Oberflächenverzahnung – zu verbinden. Man erreicht durch diese Mehrfachstapelung eine bedeutend niedrigere Wärmeleitfähigkeit des Stapelverbundes als dieses möglich ist mit einer gleichdicken, jedoch ungestapelt ausgebildeten Kunststoffschaumplatte, wobei außerdem die Stauchung der Schaumzellen durch die jeweils geringere Plattendicke innerhalb des Stapelverbundes homogener wird. Mikroskopische Untersuchungen im Rahmen der gemachten Erfindung belegen, dass die Schaumzellen durch die Pressung der temperierten Kunststoffschaumplatte (10) in einem Bereich zwischen 50°C und 95°C nicht zerstört, sondern gestaucht und verformt werden. Bevorzugte Bereiche für die Zellengröße von gestauchten Polystyrolschaumplatten nach dem hier vorgeschlagenen Verfahren liegen in Dickenrichtung der Polystyrolschaumplatten in einem Bereich von 0,001 mm bis 0,1 mm, in Flächenrichtung der Polystyrolschaumplatten (deren Länge und Breite) liegen die Zellengrößen in einem wesentlich höheren Bereich. Somit bewirkt die erfindungsgemäße Pressung der flächigen Kunststoffschaumplatte (10) die Verkleinerung eines Teils der Schaumzellen hin zu Nanostrukturen in Dickenrichtung der Polystyrolschaumplatten mit Porengrößen, die kleiner als der durchschnittliche Freiraum der Luftmoleküle sind, was die Wärmeübertragung innerhalb des Materials stark vermindert. Nach Überzeugung des Erfinders kann so die festgestellte Eigenschaft der hier vorgeschlagenen flächigen Kunststoffschaumplatte (10) erklärt werden, nach der die Wärmeleitfähigkeit der erfindungsgemäßen Kunststoffschaumplatte (10) in einigen Fällen sogar niedriger ist als die Wärmeleitfähigkeit der Luft, obwohl sich in den Schaumzellen fast nur, bevorzugt ausschließlich, Luft befindet.
Es gilt als eine weitere bevorzugte Ausführung der vorgeschlagenen Kunststoffschaumplatte (10), wenn diese flächige Kunststoffschaumplatte (10) mit einer weiteren Platte aus mindestens einem anderen Werkstoff unlöslich verbunden ist.
1 soll die gemachte Erfindung weitergehend verdeutlichen. Dargestellt ist eine beispielhafte, das hiesige Anspruchsbegehren nicht einschränkende Maschine zur kontinuierlichen Produktion von Kunststoffschaumplatten (10), beginnend mit einer Produktionslinie (1) für derartige Kunststoffschaumplatten (10), der sich ein Abschnitt (2) anfügt, innerhalb dessen die jeweils oberste Außenfläche sowohl auf Seiten der vorderseitigen Oberfläche (11) wie auch auf Seiten der rückseitigen Oberfläche (12) behandelt, hier abgefräst wird. Am Ende dieses Bereiches (2) wird an der Position (A) die anfängliche Dicke (D₁) der zugeführten flächigen Kunststoffschaumplatte (10) im dargestellten Fall mit 80 mm bestimmt. Es folgt eine „Roll-Out”-Verfahrenslinie (3), bei der oberseitig und unterseitig der zugeführten flächigen Kunststoffschaumplatte (10) eine Vielzahl hier durch Ketten angetriebene Pressrollen (13) zum Einsatz kommen, die einzeln und hier zusätzlich innerhalb eines Vielfach-Lagerrahmens angelegt oder abgefahren werden können. Der Bereich anlegbarer bzw. hier dargestellt tatsächlich angelegter Pressrollen (13) erstreckt sich hier auf eine Länge von 20 Metern bei einer bevorzugten Produktionsgeschwindigkeit in einem Bereich von 0,1 bis 30 m/min, ganz besonders bevorzugt in einem Bereich von 1,5 bis 15 m/min. Die Pressrollen (13) haben dabei einen bevorzugten Außendurchmesser in einem Bereich von 4 bis 8 cm und sind im dargestellten Fall nicht beheizt, was aber grundsätzlich auch möglich ist gemäß einer vorne beschriebenen Ausführungsform. Der gesamte Bereich, in dem die zugeführte Kunststoffschaumplatte (10) durch die Pressrollen (13) gestaucht wird, ist mittels einer Einhausung (5) umschlossen, zur Sammlung, kontrollierter Abführung und Wiederverwendung ausgepresster Treibmittel aus der Kunststoffschaumplatte (10). Gleichzeitig wird deren Dicke (D₃) unmittelbar am Ende des Pressvorgangs an der Position (B) bestimmt. Es folgt am Ende der Presszone die erneute Ausdehnung der Kunststoffschaumplatte (10), beginnend bei der Dicke unmittelbar am Ende des Pressvorgangs (D₃) bis zur dauerhaft gehaltenen Dicke (D₂) gemäß irreversibler Stauchung, bei der Luft in die Zellen des aufgeschäumten Kernmaterials einströmt. Schließlich ist am Ende der dargestellten Maschine ein Bereich angedeutet, in dem sich die abschließende Konfektionierung (4) befindet.
Durch die „Roll-out”-Pressung wird erfindungsgemäß die Plattendicke reduziert, wobei sich die durch die vorherige Produktionslinie (1) noch erwärmte Platte gleichzeitig in Längs- und Querrichtung ausdehnt. Aus diesem Grund erhöht sich die Dichte der gestauchten Platte nur wenig im Vergleich zur erzielbaren Reduzierung der Wärmeleitfähigkeit λ. Beispielhaft erhöht sich die Dichte einer Platte nach einer „Roll-out”-Pressung bei vorheriger Aufheizung auf 70°C nur um 12%, während gleichzeitig die Dicke (D₂) auf 70% der anfänglichen Dicke (D₁) und die Wärmeleitfähigkeit λ um 22% reduziert werden konnte.
Die vorliegende Erfindung soll durch die nachfolgenden Beispiele weitergehend veranschaulicht werden, wobei die Herstellung der hier vorgestellten Kunststoffschaumplatten auf einer Maschine erfolgt, wie sie in der 1 schematisch vorgestellt wird.
Beispiel 1:
Eine XPS-Kunststoffschaumplatte mit einer anfängliche Dicke (D₁) von 73,40 mm und einer anfänglichen Dichte von 34,2 kg/m³, die mit dem Treibmittel HFC-152a hergestellt wurde, wird in einem temperierten Zustand von 70°C zu einer Dicke (D₂) gemäß irreversibler Stauchung von 40,42 mm gepresst. Tabelle 1 umfasst die daraus resultierenden Ergebnisse. Tabelle 1:

Original XPS Platte XPS Platte (erfindungsgemäßes Verfahren)

Dicke mm 73,42 40,54

λ-W/mK 0,0368 (nach Alterung) 0,0281

λ-Wert Reduzierung 23,64%

* λ = Wärmeleitfähigkeitswert bei 10°C
Beispiel 2:

Eine XPS-Kunststoffschaumplatte mit einer anfängliche Dicke (D₁) von 48,88 mm und einer anfänglichen Dichte von 35,5 kg/m³, die mit CO₂ als Treibmittel hergestellt wurde, wird in einem temperierten Zustand von 70°C zu unterschiedlichen Dicken (D₂) gemäß irreversibler Stauchung gepresst. Tabelle 2 enthält die Ergebnisse. Tabelle 2:

	Original XPS Platte	XPS Platte (erfindungsgemäßes Verfahren)
Dicke mm	48,88	46,94	42,93	36,77	35,60	33,73	32,14
λ-W/mK	0,0392 (nach Alterung)	0,0388	0,0372	0,0337	0,0333	0,0330	0,0322
λ-Wert Reduzierung		1%	5,1%	14%	15,1%	15,8%	17,9%

Beispiel 3:

Zwei XPS-Kunststoffschaumplatten mit einer anfängliche Dicke (D₁) von jeweils 26,67 mm und einer jeweiligen anfänglichen Dichte von 36,6 kg/m³, die mit dem Treibmittel HFC-152a hergestellt wurden, werden in einem temperierten Zustand von 70°C einzeln zu unterschiedlichen Dicken (D₂) gemäß irreversibler Stauchung gepresst und zusammengeklebt. Tabelle 3 umfasst die Ergebnisse. Tabelle 3:

	Original XPS Platte	XPS Platte (erfindungsgemäßes Verfahren)
Dicke mm	2 × 26.67 = 53.34	44,06	36,96	33,71	21,07
λ-W/mK	0,0290 (nach Alterung)	0,0242	0,0222	0,0216	0,0214
λ-Wert Reduzierung		16,6%	23,4%	25,5%	26,2%

Beispiel 4:
Eine EBS-Kunststoffschaumplatte mit einer anfängliche Dicke (D₁) von 100,32 mm und einer anfängliche Dichte von 29,50 kg/m³ wird in einem temperierten Zustand von 70°C zu unterschiedlichen Dicken (D₂) gemäß irreversibler Stauchung gepresst. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 zusammengefasst. Tabelle 4:

Original EBS Platte EBS Platte (erfindungsgemäßes Verfahren)

Dicke mm 100,32 65,81 49,76 23,57

λ-W/mK 0,0338 (nach Alterung) 0,0311 0,0306 0,0306

λ-Wert Reduzierung 8% 9,5% 9,5%
Beispiel 5:

Eine XPS-Kunststoffschaumplatte mit einer anfängliche Dicke (D₁) von 51,20 mm und einer anfänglichen Dichte von 35,2 kg/m³, die mit dem Treibmittel HFC-152a hergestellt wurde, wird in einem temperierten Zustand von 70°C zu unterschiedlichen Dicken (D₂) gemäß irreversibler Stauchung gepresst. Tabelle 5 enthält die Ergebnisse. Tabelle 5:

	Original XPS Platte	XPS Platte (erfindungsgemäßes Verfahren)
Dicke mm	51,20	40,96	33,07	30,87	16,23
λ-W/mK	0,0330 (nach Alterung)	0,0285	0,0239	0,0239	0,0304
λ-Wert Reduzierung		13,6%	27,6%	27,6%	7,9%

Die Beispiele zeigen eindrucksvoll, dass die zugrundeliegende Aufgabe, eine möglichst einfache und ökonomische Lösung zu finden, um die Wärmeleitfähigkeit traditioneller Kunststoffschaumplatten zu vermindern und demzufolge höhere Energieeinsparungen bei geringerer Dicke zu erreichen, hervorragend gelöst wurde.
Bezugszeichenliste

1: Originalschaumplattenproduktionslinie
2: Originalschaumplatten-Oberflächenhautentfernung
3: „Roll-Out”-Verfahrenslinie
4: Konfektionierung
5: Einhausung
10: Kunststoffschaumplatte
11: vorderseitige Oberfläche
12: rückseitige Oberfläche
13: Pressrollen
A: Bestimmungsposition von (D₁)
B: Bestimmungsposition von (D₃)
C: Bestimmungsposition von (D₂)
D₁: anfängliche Dicke der Kunststoffschaumplatte (10)
D₂: Dicke der Kunststoffschaumplatte (10) nach deren irreversiblen Stauchung
D₃: Dicke der Kunststoffschaumplatte (10) mit reversibler und irreversibler Stauchung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2011-0064938 A1 [0004]
EP 0863175 A2 [0004]
EP 0372343 B1 [0004]
EP 1486530 A1 [0004]
EP 0561216 B [0006]

Claims

Verfahren zur Bearbeitung von flächigen Kunststoffschaumplatten (10), die flächigen Kunststoffschaumplatten (10) aufweisend: • eine vorderseitige Oberfläche (11) und eine der vorderseitigen Oberfläche (11) gegenüberliegende rückseitige Oberfläche (12), • eine durch die vorder- und rückseitige Oberfläche (11, 12) begrenzte anfängliche Dicke (D₁), wobei das Verfahren das Pressen der flächigen Kunststoffschaumplatten (10) in deren Dickenrichtung umfasst und wobei das Pressen – eine reversible Stauchung der flächigen Kunststoffschaumplatten (10) und – eine irreversible Stauchung der flächigen Kunststoffschaumplatten (10) auf eine Dicke (D₂) < (D₁) bewirkt und wobei die flächigen Kunststoffschaumplatten (10) vor ihrem Pressen eine Temperatur in einem Bereich zwischen 50°c und 95°C aufweisen.
Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die irreversible Stauchung in einem Bereich von größer 0% bis einschließlich 80% der anfängliche Dicke (D₁) der gepressten flächigen Kunststoffschaumplatte (10) liegt.
Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die irreversible Stauchung in einem Bereich von einschließlich 10% bis einschließlich 40% der anfängliche Dicke (D₁) der gepressten flächigen Kunststoffschaumplatte (10) liegt.
Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren vor dem Pressen eine Oberflächenbehandlung der zugeführten Kunststoffschaumplatten (10) umfasst, wobei die Oberflächenbehandlung ein Verfahrensschritt ist, ausgesucht aus der Liste, umfassend: – Abfräsen der obersten Außenfläche auf Seiten der vorderseitigen Oberfläche (11) und/oder der rückseitigen Oberfläche (12), – Abschleifen der obersten Außenfläche auf Seiten der vorderseitigen Oberfläche (11) und/oder der rückseitigen Oberfläche (12), – Absägen der obersten Außenfläche auf Seiten der vorderseitigen Oberfläche (11) und/oder der rückseitigen Oberfläche (12).
Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren vor dem Pressen ein Aufheizen der zugeführten Kunststoffschaumplatten (10) umfasst.
Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Pressen der flächigen Kunststoffschaumplatten (10) mittels oberseitig und/oder unterseitig anliegender Pressrollen (13) durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Verfahrensschritt des Pressens innerhalb einer Einhausung (5) durchgeführt wird zur Sammlung und kontrollierter Abführung ausgepresster Treibmittel aus den Kunststoffschaumplatten (10).
Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Pressen und die optionale Oberflächenbehandlung integriert sind in ein Verfahren zur Herstellung der Kunststoffschaumplatten (10).
Flächige Kunststoffschaumplatte (10) aufweisend: • eine vorderseitige Oberfläche (11) und eine der vorderseitigen Oberfläche (11) gegenüberliegende rückseitige Oberfläche (12), • eine durch die vorder- und rückseitige Oberfläche (11, 12) begrenzte anfängliche Dicke (D₁), • aufgeschäumtes Kernmaterial mit gasgefüllten Zellen, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffschaumplatte (10) – durch irreversible Stauchung eine reduzierte Dicke (D2) < (D1) – durch Stauchung unter vorheriger Wärmezufuhr Schaumzellen mit einer Größe in einem Bereich von 0,001 mm bis 0,1 mm aufweist.
Flächige Kunststoffschaumplatte (10) nach Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die gasgefüllten Zellen des aufgeschäumten Kernmaterials ein Treibmittel freies Füllgas enthalten.
Flächige Kunststoffschaumplatte (10) nach Patentanspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Treibmittel freie Füllgas Luft ist.
Flächige Kunststoffschaumplatte (10) nach einem der Patentansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass diese flächige Kunststoffschaumplatte (10) mit einer zweiten gleich ausgebildeten flächigen Kunststoffschaumplatte (10) unlöslich verbunden ist.
Flächige Kunststoffschaumplatte (10) nach einem der Patentansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass diese flächige Kunststoffschaumplatte (10) mit einer weiteren Platte aus mindestens einem anderen Werkstoff unlöslich verbunden ist.