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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Schaumkunststoffbahnen
oder -tafeln Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung
von Schaumkunststoffbahnen oder -tafeln von praktisch gleichmäßiger Breite und Stärke
und auf die Formung von Randkanten solcher Bahnen oder Tafeln während der Herstellung
derselben.
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Die hier behandelten Schaumkunststoffe sind feste zellige Körper,
die aus einer Vielzahl von einzeln abgeschlossenen Zellen mit dünnen Wänden aus
einem thermoplastischen Harz bestehen. Es ist bekannt, daß aufgeblähte Körper, wie
Blöcke, aus Schaumkunststoffen eines normalerweise gasförmigen Mittels, wie Methvlclllorid,
Propylen oder Butylen, in einem thermoplastischen Harz bei erhöhtem Druck unter
Bildung eines fließfähigen Gels und durch Auspressen des letzteren durch eine Düse
in einen Raum von niedrigerem Druck, gewöhnlich Atmosphärendruck, hergestellt werden
können. Beim Auspressen des Gels verdampft sein normalerweise gasförmiger Bestandteil
und dehnt und kühlt dadurch die Masse unter Bildung eines ausgedehnten Schaumkunststoflkörpers.
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Die zelligen Harzblöcke oder andere durch solches Auspressen erhaltenen
Körper besitzen jedoch rauhe, ungleichmäßige Oberflächen und weisen oft Spalte von
beträchtlicher Tiefe auf.
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Es ist ferner möglich, das Gel aus einem Druckgefäß durch eine offene
rohrförmige Formkammer auszupressen, wobei die inneren Oberflächen der Kammer mit
heißem Wasser oder Dampf geschmiert werden. Das ausgepreßte Material dehnt sich
rasch aus, wobei es gegen die inneren Oberflächen der Kammer gepreßt wird, und wird
durch die letztere zu einem gewünschten zellenförmigen Gegenstand, z. B. einem zellenförmigen
Block, einer zellenförmigen Tafel oder Platte, verformt. Die Schmierwirkung von
heißem Wasser oder Dampf wird während des Arbeitsganges rasch geringer, und um eine
gleichmäßige Schmierwirkung zu erzeugen, wird heißes Wasser oder Dampf in die Formkammer
an einer Vielzahl von nahe beieinanderliegenden Stellen eingeführt.
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Dieses bekannte Verfahren zur Verformung des ausgepreßten Kunststoffmaterials
während der Ausdehnung desselben besitzt gewisse Nachteile. Wegen des Druckes der
sich ausdehnenden und erhärtenden zellenförmigen Masse gegen die Innenwände der
rohrförmigen Formkammer ist der Fließwiderstand in der Kammer beträchtlich, auch
wenn die Wände gut geschmiert werden. Demgemäß ist es bisweilen notwendig, die zellenförmige
Tafel oder Bahn aus der Formkammer herauszuziehen, wie sie geformt wird, insbesondere
wenn sie einen großen Querschnitt, d. h.
von 0,09 m2 oder mehr, besitzt. Um jedoch
einen zelligen Block oder eine zellige Tafel von gleichmäßigem Querschnitt über
die ganze Länge zu erhalten, ist es notwendig, daß die Abzugsgeschwindigkeit des
geformten zelligen Gegenstandes, auf das Volumen/Stunde bezogen, ein konstantes
Vielfaches der Geschwindigkeit der Pressung des zusammengepreßten Gels in die Formkammer
ist. Ist die Abzugsgeschwindigkeit kleiner, als soeben angegeben, so türmt sich
das zellige Produkt stellenweise zu Haufen. Wenn andererseits die Abzugsgeschwindigkeit
größer als soeben erwähnt ist, ist der Formvorgang unvollständig, und das zellige
Produkt hat einen ungleichmäßigen Querschnitt. Ferner neigt die schäumende Masse
in der Formkammer dazu, die Einlaßöffnungen für Wasser oder Dampf, die als Schmiermittel
verwendet werden, zu verstopfen. Es ist deshalb eine sorgfältige Kontrolle erforderlich,
um eine Zuführung des Wassers oder Dampfes zu der Kammer in einer Menge zu gewährleisten,
die ausreicht, um die notwendige Schmierwirkung zu erzielen, die aber nicht so groß
ist, daß sie bei dieser Behandlung eine Bildung von Kanälen in dem Kunststoff verursacht.
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Es wurde gefunden, daß Schaumkunststoffbahnen oder -tafeln von praktisch
gleichmäßiger Stärke in üblicher und wirtschaftlicher Weise durch Auspressen des
zuvor erwähnten Harzgels aus einer Druckkammer in einen ungefähr horizontalen spaltförmigen
Durchgang zwischen praktisch parallelen Formgliedem hergestellt werden können, wobei
der Spalt oder
Durchgang eine solche Länge - senkrecht zur Preßrichtung
- besitzt, daß die schäumende Masse als Tafel innerhalb desselben fließen oder sich
ausdehnen kann, ohne daß sie gegen vertikale Seitenwände gepreßt wird, wenn solche
vorhanden sind.
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Das Verfahren zur Herstellung von Schaumkunststoffbahnen oder -tafeln,
bei dem ein fließfähiges Gel aus einem thermoplastischen und ein normalerweise gasförmiges
Mittel enthaltenden Harz aus einer Zone hohen Druckes durch eine Öffnung und/oder
Formungsglieder in eine Zone niedrigen Druckes ausgepreßt wird, wo es unter Aufblähung
einen Schaumkörper bildet, ist daher erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß
das ausgepreßte und sich aufblähende Harzgel unter Begrenzung der Dicke der entstehenden
Schaumstoffbahn zur Ausdehnung gebracht wird, während es sich ungehindert in der
Breite ausdehnt.
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Bei einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einer druckfesten,
als Auslaß eine schlitzförmige Anpreßdüse enthaltenden Kammer, einem Paar seitlicher
und im Abstand voneinander angeordneter Formungsglieder zur Bildung eines kanalartigen
Durchlasses zwischen denselben, welche unmittelbar vor der Auspreßdüse angeordnet
sind, kann erfindungsgemäß nur an jeder Längsseite des Auspreßschlitzes und parallel
zu diesen Seiten ein sich seitlich über die Länge des Auspreßschlitzes hinaus erstreckendes
Formglied im wesentlichen parallel zu dem anderen Formglied angeordnet sein, derart,
daß das Formgliederpaar die Dicke der dazwischen ausgepreßten Bahn aus ausdehnbarem
Kunststoffmaterial begrenzt, ohne die Breite derselben während der Ausdehnung zu
beschränken.
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Die Vorrichtung kann zwei Reihen paralleler Walzen als Formungsglieder
enthalten, wobei die beiden Walzenreihen sich mit zunehmendem Abstand von dem Auspreßschlitz
voneinander entfernen. Es kann auch ein Paar Platten als Formungsglieder verwendet
werden.
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Zweckmäßig weist eine der Platten entfernt von dem Auspreßschlitz
einen an sich bekannten beweglichen und federnd gelagerten Teil auf, der gegen das
zwischen den Platten hindurchgehende Kunststoffmaterial drückt.
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Zu beiden Schmalseiten des Auspreßschlitzes in der Platte kann je
eine horizontal angeordnete Stange mit abgerundeter Außenoberfläche angeordnet sein,
die den Gelstrom vor der Ausdehnung an seinen Schmalseiten auskehlt.
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Es ist wichtig, daß die Formglieder, die den Durchgang begrenzen,
an einer Stelle gegen die schäumende Masse pressen, an der die Ausdehnung der Masse
bereits ein fortgeschrittenes Stadium erreicht hat, d. h. zu 50 bis 95°/o beendet
ist. Diese Stelle stellt eine Linie oder einen Weg dar, der senkrecht zu der Hauptfließrichtung
des ausgepreßten Materials und gewöhnlich 2,5 bis 25 cm von der Auspreßdüse entfernt
ist, wobei die Entfernung von der Auspreßgeschwindigkeit abhängig ist. Der durch
die Formglieder auf die schäumende Masse an dieser Stelle ausgeübte Druck bestimmt
die Stärke der entstehenden zelligen Tafel. Die Formglieder können auch an Stellen
oder in Bereichen gegen das ausgepreßte Material pressen, die mehr oder weniger
von der Austrittsdüse entfernt sind, als eben angegeben wurde, was in einigen Fällen,
jedoch nicht unbedingt, von Vorteil ist. Jedes Formglied kann
z. B. eine Platte,
eine Stange oder eine Reihe paralleler Walzen sein. Die Formglieder sollen so beschaffen
sein, daß sie einen leichten Durchfluß der schäumenden Masse durch den durch sie
gebildeten Spalt erlauben. Sie können an ihren Oberflächen z. B. mit heißem Wasser,
Dampf, Mineralöl geschmiert werden. Der bei der Verwendung von nur einem Paar Formgliedern
auftretende Fließwiderstand ist jedoch weitaus geringer als der bei der Formung
der schäumenden Masse durch Ausdehnung gegen die Innenwände einer rohrförmigen Formvorrichtung
während des Durchgangs durch die letztere auftretende. Demgemäß braucht solch ein
Paar Formglieder gewöhnlich nicht geschmiert zu werden, um einen Durchgang der plastischen
Masse zwischen ihnen unter dem Druck der Auspressung zu erlauben. Tatsächlich ist
es häufig von Vorteil, die Austrittsgeschwindigkeit der Kunststoffschaumtafel aus
den Formplatten aus Gründen, die später erörtert werden, zu verringern.
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Durch die Erfindung werden ganz bedeutende Vorteile gegenüber den
früheren Verfahren erzielt. Insbesondere ist ersichtlich, daß durch die Erfindung
eine ganze Anzahl von Nachteilen der bekannten Verfahren zur Formung des ausgepreßten
Materials während der Ausdehnung vermieden werden. In der früheren Technik erhielten
die Zellkörper durch den Ausstoß rauhe unebene Oberflächen und häufig sogar Risse,
die sich bis zu einer beträchtlichen Tiefe darin erstreckten. Die bekannten Verfahren
waren daher höchst mangelhaft, so daß die erhaltenen Erzeugnisse zum großen Teil
Ausschuß bildeten, der nicht verkäuflich war.
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Im Gegensatz zu früheren Verfahren ist besonders auch der Strömungswiderstand
bei dem erfindungsgemäßen Verfahren weit geringer, weil die Schaumharzmasse in dem
schlitzartigen Durchgangsweg zwischen im wesentlichen parallelen Formungsgliedern
fließen oder sich als eine Platte ausbreiten kann, ohne gegen irgendwelche senkrechte
Seitenwände zu drücken. Dementsprechend brauchen auch die Formungsglieder gewöhnlich
nicht geschmiert zu werden, um einen Durchgang der plastischen Masse unter der Kraft
des Ausstoßes zu gestatten.
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Eine erfindungsgemäß hergestellte Schaumkunststofftafel besitzt eine
praktisch gleichmäßige Stärke über ihre gesamte Länge. Sie ist gewöhnlich auch von
nahezu gleichmäßiger Breite. Wenn manchmal Anhäufungen oder andere Veränderungen
in der Auspreßgeschwindigkeit erfolgen und zu entsprechenden Veränderungen der Breite
der hergestellten zelligen Tafel führen, hat sich gezeigt, daß solche Veränderungen
der Breite der Tafel vermieden oder so gering gehalten werden können, daß sie vernachlässigt
werden können, indem mit einer elastisch angebrachten Platte gegen eine gehärtete
Seitenfläche oder vorzugsweise gegen eine obere Fläche der Tafel gepreßt wird. Der
hierdurch aufgebrachte Druck soll jedoch nicht so groß sein, daß der Transport der
Tafel in der Formvorrichtung unter dem Druck der Auspressung behindert wird. Der
Reibungswiderstand solch einer elastisch angebrachten Platte gegenüber der Bewegung
der Tafel wird augenscheinlich mit der Zunahme der Durchgangsgeschwindigkeit der
Platte geringer. Eine Zunahme der Auspreßgeschwindigkeit des Gels in den Spalt zwischen
den Formplatten führt demgemäß eher zu einer Steigerung der Austrittsgeschwindigkeit
der Tafel aus den Formplatten als zu einem seitlichen Auseinanderfließen, d. h.
zunehmender
Ausbreitung der schäumenden Harzmasse in dem Spalt,
was zu einer Verbreiterung der Tafel führen würde.
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Die so hergestellten Schaumkunststoffbahnen oder -tafeln sind sowohl
in der Breite als auch in der Stärke nahezu gleichmäßig, haben aber abgerundete
Seitenflächen oder Kanten, die gewöhnlich nicht erwünscht sind und abgeschnitten
werden, um rechteckige Ecken an den Rändern der Tafel und ebene Seitenflächen zu
erhalten. Es wurde auch gefunden, daß die Seiten bei der Herstellung der Schaumkunststofftafel
durch Anbringen einer nahezu horizontalen Stange an jeder Seite der Auspreßdüse,
angrenzend an diese. fast eben geformt und gestaltet werden können. Beim Auspressen
des Kunststoffgels fließt dieses über diese Stangen, ehe es sich in größerem Ausmaß
ausdehnt. Es fließt dann in den Spalt zwischen den Formgliedern. Jede Seite der
in den Spalt eintretenden Gelbahn wird so mit einer annähernd halbrunden Rille versehen.
Die Breite dieser Rille ist nicht besonders wichtig, entspricht aber gewöhnlich
einem Achtel bis drei Achteln der Stärke der Schaumkunststoffbahn oder -tafel, die
hergestellt werden soll. Die anschließende Ausdehnung des ausgepreßten Materials
in dem Spalt zwischen den Formtafeln oder -walzen beseitigt diese Rillen und bildet
eine Schaumkunststofftafel mit nahezu rechtwinkligen Ecken an den Rändern derselben.
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Die Zeichnungen veranschaulichen bestimmte Formen oder Anordnungen
der Formvorrichtungen nach der Erfindung.
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Die Fig. 1 bis 4 zeigen im einzelnen eine Formvorrichtung, bei der
jedes der beiden Formglieder aus einer Reihe paralleler Walzen besteht, wobei die
beiden Walzenreihen sich mit zunehmendem Abstand von einer Auspreßöffnung, die den
Walzen das Material zuführt, voneinander entfernen.
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Die Fig. 5 und 6 zeigen eine gleiche Vorrichtung mit der Ausnahme,
daß jedes Formglied aus einer Platte, z. B. aus Kupfer, Messing, Eisen, Stahl oder
einer korrosionsfesten Stahllegierung, besteht.
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Die Fig. 7 und 8 zeigen eine gleiche Vorrichtung wie die Fig. 6 und
7, nur hat die obere Formplatte einen beweglichen Teil, der federnd angebracht ist,
und es sind horizontale Stangen mit rundem Querschnitt an den Seiten der Auspreßöffnung
angebracht.
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Die Fig. 9, 10 und 11 zeigen Schaumkunststofftafeln, die über ihre
ganze Länge eine praktisch gleichmäßige Stärke haben, die aber untereinander in
der Gleichmäßigkeit der Breite oder der Form ihrer Seiten entsprechend den Veränderungen
des Verfahrens und der Vorrichtung zur Herstellung derselben, die weiter unten erläutert
werden, verschieden sind.
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Fig. 1 ist eine Frontalansicht einer Ausführungsform der Formvorrichtung
gemäß der Erfindung. In Fig. 1 bezeichnet die Zahl 1 die Auslaßöffnung eines nicht
mitgezeichneten druckfesten Gefäßes. Die Öffnung 1 ist hinter einem Former 2 angebracht,
der an dem druckfesten Gefäß befestigt ist, aber auch anderweitig angebracht sein
kann, um aus dem Gefäß ausgepreßtes Material aufzunehmen. Der Former 2 enthält zwei
auseinandergehende Walzenreihen 3 bis 8, die an ihren Enden in den Lagern 9 bis
12 gelagert sind, die an den Endplatten 13 und 14 des Formerrahmens befestigt sind.
Fig. 2 ist eine Seitenansicht der Lagerung 9 und zeigt die Lager darin. Fig. 3 ist
eine Seitenansicht des Formers 2 und eines Teils des
druckfesten Gefäßes, an dem
dieser befestigt ist. In Fig. 3 bezeichnet 15 einen Teil dieses Gefäßes, 16 ist
ein drehbarer Zapfen mit einem senkrechten Durchlaß. Der Zapfen 16 wird zum Öffnen
oder Schließen der Öffnung 1 verwendet, die als Auslaß aus dem Gefäß dient, und
13 ist eine Seitenplatte des Formers 2. Die Platte 13 ist mit Schlitzen versehen,
die Bolzen zur Befestigung der Lagerungen 9 und 11 tragen. Die Schlitze in der Platte
13 erlauben ein Einstellen des Zwischenraumes zwischen den beiden Walzensätzen 3
bis 5 und 6 bis 8. Fig. 4 ist eine Seitenansicht entsprechend der Schnittlinie 4-4
von Fig. 1. Die in Fig. 4 gezeigten Teile sind die oben beschriebenen.
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Fig. 5 ist eine Frontalansicht einer anderen Ausführungsform der
Formvorrichtung gemäß der Erfindung. Fig. 6 ist eine Seitenansicht der gleichen
Ausführungsform der Vorrichtung. In den Fig. 5 und 6 bezeichnet 15 einen Teil eines
druckfesten, mit einer Deckplatte 18 versehenen Gefäßes mit einer Auspreßöffnung
1 darin. Die Formplatten 19 und 20 sind an der Platte 18 befestigt. Die Platten
19 und 20 sind mit Klammern 21 und 22 zur Einstellung des Abstandes zwischen den
äußeren Plattenenden versehen.
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Die Fig. 7 und 8 zeigen eine weitere Ausführungsform der Formvorrichtung,
die mit folgenden Ausnahmen der der Fig. 5 und 6 gleicht. In den Fig. 7 und 8 sind
horizontale Stangen 23 und 24 mit abgerundetem, d. h. halbrundem Querschnitt an
der Platte 18 an beiden Seiten der Austrittsöffnung 1 angebracht; die Formplatten
19 und 20 sind auf einen Teil ihrer Oberflächen mit Belägen 25 und 26 aus einem
festen Polymerisat von Tetrafluoräthylen versehen, das nur einen geringen Reibungswiderstand
gegenüber den ausgepreßten thermoplastischen Harzmassen an seiner Oberfläche aufweist;
die Platte 19 hat einen beweglichen Endteil 19 a, der sich gegen eine Feder 27 abstützt
und von ihr herabgepreßt wird.
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Eine Halterung 28, die auf die Platte 18 aufgeschraubt ist, endet
an einem Ende in einem mit Innengewinde versehenen Zylinder 29, der eine Spindel
3Q trägt.
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Das untere Ende der Spindel 30 berührt einen Napf 31, der auf der
Feder 27 rastet. Die Spindel 30 wird zum Einstellen des durch sie auf die Feder
27 ausgeübten Druckes verwendet.
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Bei den verschiedenen Ausführungsformen der Formvorrichtung, die
in den Fig. 1 bis 8 gezeigt werden, besteht kein scharfer oder wichtiger Unterschied
in bezug auf die Größe des Querschnitts der Auspreßöffnung 1 zum Abstand zwischen
den Walzen 5 und 6 der Fig. 1 bis 4 oder zwischen den äußeren Lippen der Platten
19 und 20 der Fig. 5 bis 8. Es ist nur notwendig, daß die Öffnung 1 eine solche
Größe hat, daß sie das ausgepreßte Material in den Spalt zwischen solchen Formgliedern
einführt, und daß der Spalt eine genügende Länge hat, um das gesamte ihm zugeführte
Material zu verarbeiten. Wenn jedoch eine Schaumkunststofftafel von 2,5 cm Stärke
und 15 cm Breite hergestellt werden soll, kann die Öffnung 1 üblicherweise einen
rechteckigen Querschnitt von 0,15 )< 5 cm haben, und die Formglieder, z. B. die
Walzen 5 und 6 der Fig. 1 bis 4, können etwa 0,6 cm voneinander entfernt sein. Der
Spalt oder Durchgang zwischen solchen Formgliedern soll eine hinreichende Breite
haben, um eine Tafel der gewünschten Breite aufzunehmen; so kann z. B. jede der
Walzen 5 und 6 eine Länge von 20 cm oder mehr haben. Die hier
angegebenen
Maße dienen nur zur Veranschaulichung.
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Eine Auspreßöffnung der oben angegebenen Größe kann zur Herstellung
von Schaumkunststofftafeln verwendet werden, die eine größere Stärke, Breite oder
beides, also soeben angegeben, besitzen, wenn die Auspreßgeschwindigkeit gesteigert
oder die stündlich erzeugte Länge solcher Tafel auf ein entsprechendes Maß herabgesetzt
wird.
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Bei der Herstellung einer Schaumkunststofftafel unter Verwendung
der Vorrichtung der Fig. 1 bis 4 wird ein fließfähiges Gel eines thermoplastischen
Harzes mit einem darin gelösten, normalerweise gasförmigen Stoff unter Druck in
bekannter Weise in einem Gefäß, aus dem es ausgepreßt werden kann, hergestellt.
Die Auspreßöffnung dient als Auslaß aus einem solchen Gefäß. Der Auslaß wird z.
B. durch Drehen des Zapfens 16 geöffnet, worauf das Gel aus dem Gefäß in die Rinne
oder den Durchgang zwischen den Walzenreihen 3 bis 5 bzw. 6 bis 8 ausgepreßt wird.
Wegen der Abnahme des Druckes auf das Gel, beim Auspressen eintritt, verdampft der
normalerweise gasförmige Bestandteil des Gels rasch und dehnt somit das ausgepreßte
Material unter Bildung einer zellenförmigen Masse. Die zur Verdampfung benötigte
Wärme kühlt den entstandenen zellenförmigen Körper ab und erhärtet ihn. Das ausgepreßte
Material verbleibt vor und während eines beträchtlichen Teils der Ausdehnung fließfähig.
Die Walzen 3 bis 8, insbesondere die Walzen 5 und 6, dienen zur Begrenzung der Stärke
der Schicht des ausgepreßten, sich ausdehnenden Materials, das zwischen ihnen hindurchgeht.
Demzufolge fLießt das ausgepreßte Material entlang den Walzen 5 und 6 gegen die
Enden derselben zu Stellen, an denen es zwischen den Walzen hindurchgehen kann.
Der Auspreßdruck verursacht das Fließen des Materials zwischen die Walzen, d. h.,
die entstehende Schaumkunststoffschicht braucht nicht zum Transport derselben von
den Walzen gezogen zu werden. Die Ausdehnung des ausgepreßten Materials erfolgt
zum größten Teil vor und während des Durchgangs desselben zwischen den Walzen. Eine
geringe weitere Ausdehnung erfolgt jedoch gewöhnlich, wenn die Schaumkunststoffschicht
aus den Walzen heraustritt. Die so hergestellten Schaumkunststofftafeln sind von
praktisch gleichmäßiger Stärke auf der ganzen Fläche, mit Ausnahme der Randteile;
so hat z. B. solch eine Tafel von einer durchschnittlichen Stärke von 2,5 cm Stärkeschwankungen
von nicht mehr als 0,16 cm auf ihrer gesamten Länge. Solche Tafeln haben gewöhnlich
auch eine praktisch gleichmäßige Breite. Jedoch treten bisweilen Schwankungen in
der Auspreßgeschwindigkeit bei der Herstellung der Tafel auf, und diese verursachen
Veränderungen in der Breite derselben. Fig. 9 zeigt eine während einer Zeit, in
der eine solche Schwankung der Auspreßgeschwindigkeit erfolgte, hergestellte Tafel,
d. h., der breitere Teil der Tafel entspricht einer Schwankung der Auspreßgeschwindigkeit.
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Abgesehen von der Verwendung der Platten 19 und 20 der Fig. 5 bis
6 an Stelle der Walzen 3 bis 5 und 6 bis 8 der Fig. 1 bis 4 zur Einhaltung und Regelung
der Stärke einer herzustellenden Schaumkunststofftafel ist das Verfahren zur Herstellung
solcher Tafel unter Verwendung der Vorrichtung der Fig. 5 bis 6 praktisch das gleiche
wie das oben in bezug auf die Fig. 1 bis 4 beschriebene,. Die einstellbaren Klammern
21 und 22 der Fig. 5 und 6 gestatten die
Einstellung der Entfernung zwischen den
äußeren Enden der Formplatten 19 und 20, um dadurch eine Schaumkunststofftafel einer
gewünschten Stärke zu erhalten. Die mit der Vorrichtung der Fig. 5 bis 6 hergestellte
Schaumkunststofftafel ist der mit der Vorrichtung der Fig. 1 bis 4 erhaltenen gleich,
d. h., Fig. 9 zeigt eine Tafel, die während einer Zeit hergestellt wurde, in der
eine Schwankung in der Geschwindigkeit der Gelauspressung unter Bildung der Tafel
erfolgte. Die Schwankung verursacht eine Verbreiterung eines Abschnitts der Tafel,
beeinflußt aber nicht ihre Stärke.
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Der Arbeitsgang zur Herstellung einer Schaumstofftafel unter Verwendung
der Vorrichtung der Fig. 7 und 8 ist der gleiche wie der in bezug auf die Vorrichtung
der Fig. 1 bis t beschriebene. Die Vorrichtung der Fig. 7 bis 8 enthält jedoch bestimmte
mechanische Elemente, die die Leichtigkeit oder Glätte der Verarbeitung beeinflussen.
Die Schichten 25 und 26 aus einem Material wie Polytetrafluoräthylen, das nur einen
geringen Reibungswiderstand beim Durchgang einer schäumenden thermoplastischen Harzmasse
über eine Oberfläche besitzt, erleichtern das Ausbreiten des ausgepreßten Materials
zu einer Schicht von gleichmäßiger Stärke. Die Schichten 25 und 26 können jedoch
weggelassen werden und bedecken, wenn sie verwendet werden, vorzugsweise nicht die
gesamten entsprechenden Oberflächen der Formplatten 19 und 20, weil ein gewisser
Reibungswiderstand gegenüber der Bewegung des ausgepreßten Kunststoffmaterials dazwischen
erwünscht ist.
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In den Fig. 7 und 8 wird das bewegliche Endglied 19 a der Formplatte
19 durch Einwirkung der Feder 27 gegen die Schaumkunststofftafel gepreßt, wenn diese
geformt wird. Das Endglied 19 a bewirkt somit einen Reibungswiderstand gegenüber
der Vorwärtsbewegung der Tafel, der eine seitliche Ausdehnung des ausgepreßten Gels
zwischen den Formplatten 19 und 20 unter einhergehender Bildung einer Schaumkunststofftafel
von gewünschter Breite verursacht. Das mit einer Feder versehene Glied 19 a erfüllt
offenbar eine weitere Funktion zur Ausbildung eines Widerstandes gegenüber der Vorwärtsbewegung
der Schaumkunststofftafel, der sich umgekehrt mit der Auspreßgeschwindigkeit des
Gels zur Bildung der Tafel ändert. Es vermindert die Verbreiterung der Tafel, die
gerade hergestellt wird, beim Auftreten einer Schwankung der Auspreßgeschwindigkeit
oder schließt sie aus. Durch Verwendung einer Feder 27, die leicht auf Veränderungen
in der Auspreßgeschwindigkeit des Gels anspricht, kann die Auswirkung von Schwankungen
in der Auspreßgeschwindigkeit auf die Breite oder Stärke der Schaumkunststofftafel
praktisch ausgeschaltet werden.
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Bei der Herstellung einer Schaumkunststofftafel unter Verwendung
der Vorrichtung der Fig. 7 und 8 fließt das frisch ausgepreßte Gel, das noch nicht
oder nur schwach durch Verdampfung seines normalerweise gasförmigen Bestandteils
gequollen ist, über einen Teil der Länge der horizontalen Stangen 23 und 24, wodurch
der Gelstrom an seinen Rändern gerillt wird. Unmittelbar danach, d. h. während des
Durchganges zwischen den Formgliedern 19 und 20, dehnt sich das ausgepreßte Material
aus und füllt die Rillen aus bzw. beseitigt sie. Durch die vereinigte Wirkung der
anfänglich in dem frisch ausgepreßten Gelstrom hergestellten Rillen, der Formglieder
19 und 20 zur Regelung der Stärke der Schicht des zwischen ihnen
hindurchlaufenden
ausgepreßten Materials und des mit einer Feder versehenen Gliedesl9a zur Regelung
der Breite solcher Schicht wird eine Schaumkunststofftafel hergestellt, die in Breite
und Stärke über ihre ganze Länge praktisch gleichmäßig ist und die nahezu ebene
Seiten hat, d. h., die Schicht besitzt einen nahezu rechteckigen Querschnitt. Fig.
10 zeigt solch eine Schicht.
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Erwähnt sei, daß die Stangen 23 und 24 mit einem halbrunden Querschnitt
gezeigt winden, daß dies aber nicht notwendig ist, so daß z. B. an Stelle solcher
Stangen Stäbe von kreisförmigem Querschnitt verwendet werden können. Es ist nur
notwendig, daß die Glieder 23 und 24 abgerundete äußere Oberflächen haben, über
die das ausgepreßte Gel fließen kann, und daß sie frei von scharfen Kanten an den
an der Austrittsöffnung 1 anstoßenden Enden, so z. B. frei von gebrochenen Kanten
sind. Die Maße des Querschnitts der Glieder 23 und 24 sind nicht besonders ausschlaggebend.
Sie haben jedoch zweckmäßig einen halbrunden Querschnitt mit einem Radius (des kreisförmigen
Anteils davon), der einem Achtel bis drei Achteln, vorzugsweise einem Viertel der
Stärke der Schaumkunststofftafel entspricht, die hergestellt werden soll.
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Es können gegebenenfalls die Rillenglieder 23 und 24 in den Fig.
7 und 8 ausgeschaltet werden. Wenn dies geschieht. ist die hergestellte Schaumkunststofftafel
sowohl in ihrer Breite als auch ihrer Stärke praktisch gleichmäßig in ihrer Länge,
aber an ihren Rändern abgerundet. Fig. 11 zeigt eine so hergestellte Schaumkunststofftafel.
Ferner kann eine mit einer Feder versehene Platte, ähnlich der Plattel9a der Fig.
7 und 8, gegen eine Schaumkunststofftafel am Zuführungsende der in den Fig. 1 bis
4 und 5 bis 6 gezeigten Formvorrichtungen angewendet werden.
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Weiterhin können in den Fig. 1 bis 4 die beiden Walzenreihen 3 bis
5 bzw. 6 bis 8 durch nur ein Paar Walzen ersetzt werden, so z. B. durch die Walzen
5 und 6, oder aber die eine von diesen Reihen kann von zwei bis zu jeder gewünschten
Anzahl Walzen enthalten.
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Beispiel 1 Dieses Beispiel beschreibt die Herstellung einer Schaumkunststofftafel
unter Verwendung einer Formvorrichtung, wie sie in den Fig. 1 bis 4 der Zeichnung
dargestellt ist. Eine druckfeste Kammer mit einem Auslaß 15, der in den Fig. 3 und
4 gezeigt ist, enthielt ein Polystyrolgel und etwa 9,75 Gewichtsprozent. Methylchlorid
bei einer Temperatur von annähernd 1000 C und einem Druck von etwa 31,5 kglcm2.
Eine Auspreßöffnung in Form eines horizontalen Schlitzes mit einem rechteckigen
Querschnitt von 5,4 cm Länge und einer Breite von 0,16 cm diente als Auslaß aus
dem Gefäß. Die Walzen, die den Walzen 5 und 6 der Fig. 1 und 4 entsprachen, waren
0,95 cm und die Walzen 3 und 8 2,2 cm voneinander entfernt. Der Auslaß aus dem Gefäß
wurde geöffnet, worauf das Gel aus dem Gefäß in einer Menge von 13,6 kg Polystyrol
je Stunde ausgepreßt wurde. Das ausgepreßte Material verteilte sich der Länge nach
auf die Walzen 5 und 6 und lief als sich ausdehnende Schicht zwischen den beiden
Walzenreihen 3 bis 5 bzw. 6 bis 8 hindurch. Während des Durchganges zwischen den
beiden Walzenreihen drückte die in der Ausdehnung begriffene Schicht gegen die Oberflächen
der Walzen 4 und 7 und
brachte diese Walzen in Umdrehung, aber berührte nicht die
Walzen 3 und 8, d. h., die Walzen 3 und 8 erfüllten in diesem Falle keine Aufgabe.
Die Tafel dehnte sich nach Verlassen der Walzen 4 und 7 innerhalb eines kurzen,
d. h. etwa 5 cm langen Stückes noch um ein geringes aus. D>e vollständig ausgedehnte
Schaumkunststofftafel, die so hergestellt wurde und die Walzen verließ, war 1,6
cm stark und 15,2 cm breit. Ihre Längsseiten waren abgerundet.
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Beispiel 2 Ein fließfähiges Gel aus Polystyrol, das Methylchlorid
gelöst enthielt, wurde aus einer Kammer ausgepreßt, die das Gel bei 1030 C und einem
Druck von etwa 42 kg/cm2 enthielt. Das ausgepreßte Material wurde in einen schlitzartigen
Durchgang zwischen einem Paar Formplatten geleitet, deren innere, d. h. gegenüberliegende
Oberflächen horizontal und senkrecht zur Auspreßrichtung lagen. Die zum Auspressen
verwendete Formvorrichtung war die gleiche wie die in den Fig. 5 und 6 der Zeichnung
angegebene.
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Stündlich wurde eine Gelmenge, die 12,3 kg Polystyrol enthielt, ausgepreßt.
Der kleinste Abstand zwischen den Formplatten betrug etwa 0,63 cm und der Abstand
zwischen den äußeren Lippen der Platten 1,6 cm. Während des Durchganges zwischen
den Preßplatten quoll das ausgepreßte Material an, drückte gegen die inneren Oberflächen
der Platten und breitete sich seitlich unbeschränkt aus, wobei es zu einer zellenförmigen
Polystyroltafel verformt wurde und als solche die Platten verließ. Die Tafel dehnte
sich nach Verlassen der Formplatten innerhalb eines kleinen Stückes, d. h. etwa
12,5 cm bis zu 60 cm, noch ein wenig aus. Die vollständig ausgedehnte Tafel hatte
eine praktisch gleichmäßige Stärke von 2,7 cm auf ihrer ganzen Länge und eine Breite
von 10,2 cm. Ihre Seiten waren abgerundet. Nachdem eine Zeitlang in der beschriebenen
Weise gearbeitet worden war, wurde die Auspreßgeschwindigkeit ohne Veränderung des
Abstandes zwischen den Lippen der Formplatten erhöht. Dies führte zur Bildung einer
zellenförmigen Polystyroltafel, die 19 cm breit und 2,2 cm stark war, d. h., die
Zunahme der Auspreßgeschwindigkeit verursachte eine Verbreiterung der gebildeten
Schicht, aber keine Veränderung ihrer Stärke.
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Beispiel 3 Ein fließfähiges Gel aus Polystyrol und etwa 9,5 Gewichtsprozent
Methylchlorid wurde aus einem Gefäß ausgepreßt, das dasselbe bei etwa 1000 C und
einem Druck von ungefähr 31,5 kg/cm2 enthielt. Die Auspreßöffnung war ein rechteckiger
Schlitz mit einer Breite von 12,7 cm und einer Höhe von 0,32 cm. Die Auspreßgeschwindigkeit
entsprach einem Ausstoß von 143 kg des Polystyrolbestandteils des Gels je Stunde.
Das ausgepreßte Material lief zwischen den Formplatten 19 und 20 einer Formvorrichtung
hindurch, die der in den Fig. 7 und 8 der Zeichnung angeführten entsprach. Der Endteil
19 a der Platte 19 wurde durch die Feder 30 herabgedrückt, um den Austritt der entstandenen
Schaumkunststofftafel zu verzögern, aber nicht zu verhindern.
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Die Stangen 23 und 24 an den Seiten der Auspreßöffnung 1 dienten zum
Einkerben des ausgepreßten Gels, ehe es sich in größerem Maße ausgedehnt hatte.
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Während des Durchgangs zwischen den Platten 19 und 20 dehnte sich
das Gel aus und füllte so die
Rillen unter Bildung einer Schaumkunststofftafel,
die der von Fig. 10 der Zeichnung entsprach. Das soeben beschriebene Verfahren diente
zur Herstellung von Schaumkunststofftafeln von verschiedenen Querschnitts abmessungen.
Die Stärke der Tafeln wurde durch Veränderung des Abstands zwischen den Platten
19 und 20 und die Breite der Tafeln durch Veränderung des Druckes der Feder 27 auf
das Glied 19a verändert. Die Stangen 23 und 24 hatten einen solchen Durchmesser,
daß Tafeln mit praktisch ebenen Seitenflächen entstanden. Die Stangen 23 und 24,
die zur Herstellung von Schaumkunststofftafeln von 5 cm Stärke verwendet wurden,
hatten 2,5 cm Durchmesser. Zur Herstellung von Schaumkunststofftafeln von 7,5 bis
10 cm Stärke wurden Stangen von 3,2 cm Durchmesser verwendet.
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Das Verfahren und die Vorrichtung dieser Erfindung können zur Herstellung
von Schaumkunststofftafeln aus jedem thermoplastischen Harz verwendet werden. Beispiele
für thermoplastische Harze, die zur Herstellung solcher Tafeln verwendet werden
können, sind die festen Homopolymerisate von Styrol, ar-Methylstyrol, ar-Dimethylstyrol,
ar-Methylstyrol, ar-Chlorstyrol, Methylmethacrylat und Vinylacetat sowie Mischpolymerisate
solcher Verbindungen untereinander oder mit anderen polymerisierbaren olefinischen
Verbindungen, z. B. Butadien-1,3, Isopren, Vinylchlorid oder Isobutylen. Gewöhnlich
werden jedoch feste Polymerisate und Mischpolymerisate von monoalkenylaromatischen
Verbindungen, die als Alkenylrest einen Vinyl- oder Isopropenylrest enthalten, der
an ein Kohlenstoffatom des aromatischen Kerns gebunden ist, zur Herstellung der
Schaumkunststofftafeln verwendet. Die Erfindung erstreckt sich insbesondere auf
die Herstellung zellenförmiger Tafeln aus Polystyrol.