DE1245102B - Process for the production of lightweight molded parts from hardenable plastic foams - Google Patents
Process for the production of lightweight molded parts from hardenable plastic foamsInfo
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Description
OUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDOUND REPUBLIC OF GERMANY
DEUTSCHESGERMAN
PATENTAMTPATENT OFFICE
AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL
Int. CL:Int. CL:
B29dB29d
Deutsche KL: 39 a3 - 27/00German KL: 39 a3 - 27/00
Nummer: 1245 102Number: 1245 102
Aktenzeichen: C 24982 X/39 a3File number: C 24982 X / 39 a3
Anmeldetag: 1. September 1961 Filing date: September 1, 1961
Auslegetag: 20. Juli 1967Opened on: July 20, 1967
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung leichter Formpreßteile mit Dichten von 0,2 bis 0,9 aus härtbaren Kunststoff-Schaumstoffen, insbesondere auf Basis von Polyurethanen, bei welchem die aufschäumbare Mischung der Komponenten in eine gekühlte Vorform eingefüllt und zum Zwecke der die Vernetzung bewirkenden Reaktion der Komponenten in eine Fertigform eingebracht wird, wo die Endverformung des Schaumstoffkörpers unter Ausnutzung der exothermen Reaktionswärme durchgeführt wird.The invention relates to a method for producing lightweight molded parts with densities from 0.2 to 0.9 made of curable plastic foams, in particular based on polyurethanes, in which the foamable mixture of the components is poured into a cooled preform and used for the purpose the reaction of the components causing the crosslinking is introduced into a finished mold, where the final deformation of the foam body is carried out using the exothermic heat of reaction will.
Die Verarbeitung härtbarer Kunststoff-Schaumstoffe erfolgt bekanntlich in der Weise, daß der fertig aufgeschäumte und erkaltete Kunststoff-Schaumstoff in einer Preßform einer Heißpressung unterworfen wird, wobei sich eine äußere Haut aus gesintertem Kunststoff bildet. Diese Heißpressung bedingt aber andererseits eine erhebliche Verdichtung des Schaumstoffes, so daß das spezifische Gewicht derartiger Formpreßteile naturgemäß nach unten begrenzt ist. Man hat auch schon vorgeschlagen, bei einem Kunststoffschaum, der innerhalb relativ kurzer Zeit und ohne weitere Maßnahmen vom verformbaren Anfangszustand durch Aushärtung in den stabilen Endzustand übergeht, eine Nachverdichtung einzuschalten, da der Kunststoffschaum im Anfangszustand noch leicht verformbar ist und derartige Formänderungen bleiben. In jedem Fall wird eine homogene Struktur des Schaumstoffes angestrebt, der allseitig von einer festen Außenhaut umgeben ist. Ferner wird bei dem bekannten Verfahren angestrebt, die Porenzahl des Schaumes wenigstens angenähert unverändert zu erhalten und eine homogene Struktur während der Nachverdichtung beizubehalten.The processing of curable plastic foams is known to take place in such a way that the finished foamed and cooled plastic foam is subjected to hot pressing in a compression mold forming an outer skin of sintered plastic. However, this hot pressing is necessary on the other hand, a considerable compression of the foam, so that the specific weight of such Molded parts is naturally limited downwards. It has also been suggested that with a plastic foam, the deformable initial state within a relatively short time and without further measures changes to the stable final state due to hardening, switching on a post-compression, since the plastic foam is still easily deformable in the initial state and such changes in shape stay. In any case, a homogeneous structure of the foam is strived for on all sides is surrounded by a solid outer skin. In addition, the known method aims to reduce the number of pores of the foam at least approximately unchanged and a homogeneous structure during to maintain the redensification.
Nach einem anderen bekannten Verfahren wird die reaktionsfähige Schaumstoffmasse in Formen eingefüllt und dann so weit unterkühlt, daß das Aufblasemittel unwirksam wird und ein Aufschäumen nicht erfolgen kann. Diese so eingefrorenen Körper, bei denen noch keinerlei Reaktion im Sinne einer Schaumbildung stattgefunden hat, können gelagert werden, bis sie zu einem gegebenen Zeitpunkt unter Zuführung von Wärme zum Auftauen und Ausreagieren gebracht werden. Insbesondere können nach diesem bekannten Verfahren Zwischenräume mit Schaumstoff ausgefüllt werden, indem man Stücke dieser eingefrorenen Mischung in diese einfüllt. Diese zweistufige Arbeitsweise hat jedoch keinerlei Einfluß auf die Struktur des Schaumstoffkörpers selbst, der eine durchgehende homogene Struktur aufweist und keine geschlossene harte Außenhaut besitzt.According to another known method, the reactive foam mass is poured into molds and then subcooled to such an extent that the inflation agent becomes ineffective and foaming cannot be done. These so frozen bodies that still have no reaction in the sense of a Foaming has taken place can be stored until under at a given time Supply of heat to be brought to thawing and reacting. In particular, after This known method gaps are filled with foam by making pieces this frozen mixture is poured into it. However, this two-step procedure has no influence on the structure of the foam body itself, which has a continuous homogeneous structure and does not have a closed, hard outer skin.
Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung ist die Verfahren zur Herstellung leichter Formpreßteile aus härtbaren Kunststoff-SchaumstoffenIn the method of the invention, the method is for making lightweight molded parts made of curable plastic foams
AnmeldenRegister
Collo Rheincollodium Köln,Collo Rheincollodium Cologne,
Gesellschaft mit beschränkter Haftung,Company with limited liability,
Werk Hersei,Hersei plant,
Hersei bei BonnHersei near Bonn
Als Erfinder benannt:Named as inventor:
Pvolf Moroni, Hersei bei Bonn;Pvolf Moroni, Hersei near Bonn;
Peter Kisteneich, Spich bei TroisdorfPeter Kisteneich, Spich near Troisdorf
Aufgabe gestellt, leichte Fonnpreßteile aus aufschäumbaren Kunststoffen unter Ersparung an Formen und Arbeitszeit mit einer inhomogenen Struktur herzustellen, dergestalt, daß die Dichte des Schaumstoffkörpers von dem Kern nach der Randzone allmählich zunimmt und der Körper selbst im Randgebiet von einer gesinterten Haut des Kunststoff-Schaumstoffes umhüllt ist. Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß das Reaktionsgemisch im warmem Zustand in eine unter die Raumtemperatur gekühlte Vorform eingebracht wird und der so gebildete Vorformling, dessen Dichte vorzugsweise 10 bis 20 % unter der endgültigen Dichte des Schaumstoffkörpers liegt, anschließend in gekühltem, aber noch nicht ausreagiertem Zustand in eine aus gegeneinander bewegbarer Matrize und Patrize bestehende Fertigform eingebracht wird, in der der Schaumstoff-Formling exotherm ausreagiert und unter an sich bekannter Anwendung von Druck bei gleichzeitiger Verdichtung der Randgebiete fertiggeformt wird. Die Schaumstofferzeugung und anschließende Heißverformung erfolgt also in unmittelbar aufeinanderfolgenden Arbeitstakten im wesentlichen in einer Wärme, nämlich unter Ausnutzung der Reaktionswärme. Wesentlich ist jedoch hierbei, daß zu Beginn der Reaktion die gekühlte Form eine Verzögerung der Schaumstoffbildung in den den Wänden der Form anliegenden Randgebieten des Schaumstoffkörpers bewirkt, so daß bei der Fertigformung die Bildung einer geschlossenen gesinterten Haut in diesem Bereich gefördert wird. Andererseits verhindert diese Haut bei dem Vorgang der Fertigformung ein Entweichen der Gase aus den inneren Zellen des Schaumstoffkörpers, so daß die geringe Dichte in diesem Bereich erhaltenThe task is to produce lightweight molded molded parts from foamable plastics while saving shapes and working time with an inhomogeneous structure, in such a way that the density of the foam body gradually increases from the core to the edge zone and the body itself is enveloped in the edge area by a sintered skin of the plastic foam is. The solution to this problem is that the reaction mixture is introduced in the warm state into a preform cooled below room temperature and the preform thus formed, the density of which is preferably 10 to 20 % below the final density of the foam body, then in a cooled, but not yet fully reacted state is introduced into a finished mold consisting of a mutually movable die and male mold, in which the foam molding reacts exothermically and is finished-formed using the known application of pressure with simultaneous compression of the edge areas. The foam production and subsequent hot deformation thus take place in directly successive work cycles essentially in one heat, namely by utilizing the heat of reaction. It is essential, however, that at the beginning of the reaction the cooled mold causes a delay in foam formation in the edge areas of the foam body adjacent to the walls of the mold, so that the formation of a closed sintered skin in this area is promoted during the final molding. On the other hand, this skin prevents the gases from escaping from the inner cells of the foam body during the final molding process, so that the low density is preserved in this area
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bleibt. Die anschließende Druckanwendung hat dann rend der kurzfristigen Nachformung zur Oberflächen-remain. The subsequent application of pressure then has the effect of short-term reshaping for surface
zur Folge, daß diese Dichte von außen nach innen vergütung dienen.As a result, this density serve remuneration from the outside to the inside.
allmählich abnimmt, so daß ein inhomogener Körper Diese Einbettungen, in deren Zwischenräume diegradually decreases, so that an inhomogeneous body
erhalten wird mit von innen nach außen zunehmen- Masse eindringt und diese ausfüllt, bilden hierbeiis obtained with increasing from the inside out- mass penetrates and fills it, forming here
der Dichte und fester Haut aus zusammengesinterten 5 eine Art inneres Skelett, das später für die Verstei-the density and firm skin of 5 sintered together form a kind of inner skeleton, which is later used for reinforcement
Zellwänden. Eine besondere Wärmezufuhr ist bei fung der Fertigteile von Vorteil ist. Die Innenarmie-Cell walls. A special supply of heat is advantageous when the prefabricated parts are used. The interior armament
dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht erforderlich, rung kann für sich und auch in Verbindung mit derthe method according to the invention is not required, tion can by itself and also in conjunction with the
da die im Reaktionsprozeß entstehende exotherme vorgeschilderten Oberflächenarmierung angewandtbecause the exothermic previously described surface reinforcement arising in the reaction process is used
Wärme innerhalb des frisch erzeugten Schaumstoif- werden.Heat inside the freshly produced foam.
körpers für den anschließenden Preßvorgang aus- 10 Nach dem Verfahren gemäß der vorliegenden Ergenutzt wird. Hinzu kommt, daß der kurz vorher erst findung können harte, halbharte und weiche Schaumvorgeformte Schaumstoff-Rohling durch die sofort stoffe auf Basis von Polystyrol, Phenolformaldehydanschließende Weiterverarbeitung noch durch und harz, Harnstofformaldehydharz, Polyvinylchlorid, durch plastisch ist, so daß bei der unmittelbar an- Epoxyharz, Polyesterharz, Polyurethangruppen entschließenden Fertigformung eine sonst auftretende 15 haltende Kunststoffe, Silikonharz, vulkanisierbare gefährliche Strukturveränderung im Kern und im Produkte oder andere durch Polyaddition oder PolyBereich der Randzone, wie sie beim Heißformen von merisation gewonnene Schaumstoffe verarbeitet wer-Schaumstoff-Rohlingen eintreten kann, nicht zu be- den. Das Tempo der Produktion wird durch die anfürchten ist. wendbare Reaktionsgeschwindigkeit des Schaumvor-The body is used for the subsequent pressing process using the method according to the present invention will. In addition, hard, semi-hard and soft preformed foam can only be found shortly before Foam blank through the immediate use of polystyrene, phenol-formaldehyde-based materials Further processing by and resin, urea formaldehyde resin, polyvinyl chloride, through is plastic, so that when directly attached, epoxy resin, polyester resin, polyurethane groups are decisive Finished molding an otherwise occurring 15 holding plastics, silicone resin, vulcanizable dangerous structural changes in the core and in the products or others due to polyaddition or poly area the edge zone, as processed by foam blanks obtained by hot molding from merization can occur, not to end. The pace of production is dreaded by the is. reversible reaction speed of the foam
Ein weiterer Vorteil des neuen Verfahrens besteht 20 ganges und die im Schaumrohling beim PreßprozeßAnother advantage of the new process consists of 20 ganges and the foam blank during the pressing process
ferner darin, daß der erforderliche Preßdruck je noch vorhandene Schaumkörper-Reaktionstempera-furthermore, that the required pressure depending on the remaining foam body reaction temperature
nach der gewünschten Dicke des erzeugten Schaum- tür bestimmt.determined according to the desired thickness of the foam door produced.
stoff-Rohlings auf unter 10 kg/cm2 gehalten werden Die Produktionsgeschwindigkeit für das Schäumen kann, so daß auch für große und größte Formteile und das sofort anschließende Pressen wird weiterhin ein sehr wirtschaftlicher Bau von Preßformen und 25 dadurch erhöht, daß die gegebenenfalls beheizten Pressen gewährleistet ist, indem mit einer einzigen Fertigpreßformen aus wärmedämmenden Werkstof-Preßform schon eine große Stückzahl pro Minute fen, wie Kunstharzen oder verfestigten Kunststofferzielt werden kann. Nach dem Verfahren gemäß der Schaumstoffen hergestellt sind, da durch den Wärme-Erfindung können daher Formteile aller Art aus dämmeffekt die Reaktionstemperatur im Schaumstoff-Leichtkunststofien gefertigt werden, bei denen das 30 Rohling erhöht und damit die plastische Verformung spezifische Gewicht noch unter die Hälfte von 1,4 beim Preßvorgang erleichtert wird. In diesem Zuherunterzugehen vermag und die demnach an die sammenhang ist beachtlich, daß die Verformung der Stelle der nach bekannten teuren Verfahren her- Rohlinge, die durch den zeitlich unmittelbar davor gestellten Formteile aus nicht aufgeschäumten Kunst- durchgeführten Schäumvorgang noch eine hohe stoffen mit einer Dichte von 1,4 bis 1,8 treten können. 35 Eigentemperatur besitzen, erforderlichenfalls auchThe production speed for foaming can be kept at less than 10 kg / cm 2 , so that even for large and large moldings and the immediately subsequent pressing, a very economical construction of molds and 25 is increased by the fact that the presses, if necessary, are heated is guaranteed by a single pre-press mold made of heat-insulating material press mold already a large number of pieces per minute f en , such as synthetic resins or solidified plastics can be achieved. According to the method of the foams made in accordance with, as by the heat invention may therefore moldings of all kinds of insulating effect, the reaction temperature in the foam-Leichtkunststofien be made in which the 30 blank is increased and thus the plastic deformation specific gravity even under half of 1 , 4 is facilitated during the pressing process. In this context it is noteworthy that the deformation of the location of the blanks produced by known, expensive processes, the foaming process carried out immediately before the molded parts made of non-foamed art, still has a high material density of 1.4 to 1.8 can occur. 35 own temperature, if necessary also
In einer weiteren Ausbildung des Verfahrens ge- ohne beheizte Nachpreßform durchführbar ist.
maß der Erfindung wird der Schaumstoff-Rohling in Das Verfahren gemäß der Erfindung kann für
einer zweckmäßig auf unter 10° C unterkühlten Vor- weiche, halbharte und harte Schaumstoffe mit einer
schäumform gebildet. Hierdurch ist es möglich, die Ausgangsdichte von beispielsweise 0,6 bis 0,01 g/cm1
Oberflächenfestigkeit des Fertigteiles außer durch die 4O angewandt werden, und zwar nicht nur für Formteile
beschriebene Verdichtung und gegebenenfalls Sinte- aller Art, sondern in gleicher Weise auch für eine
rung beim Nachpressen noch dadurch zu verbessern, kontinuierliche Produktion von z. B. Bahnen oder
daß im Vorformschäumprozeß der Schaumstoffkör- Profilen. Zu diesem Zweck wird gemäß der Erfinper
eine spezifisch schwere Haut mit einer Dichte dung vorgeschlagen, daß in an sich bekannter Weise
von 1,0 g/cm* erhält. Diese in der unterkühlten Vor- 4S die unter kontinuierlicher Vorschäumung in gekühlschäumform
gebildete Haut umschließt den Schaum- ten Formen erzeugten bahnförmigen oder profilierten
Stoffkörper als dichtende und verfestigende Hülle. Schaumstoff-Rohlinge unmittelbar anschließend zwi-Beim
Nachpressen der noch heißen Schaumstoffkör- sehen beheizten oder nichtbeheizten Kalanderwalzen
per ist diese Haut noch weitgehend plastisch, so daß bis zur Aushärtung kalibriert werden,
sie mit in an sich bekannter Weise in die Form ein- 50 Statt dessen kann aber auch insbesondere für die
gebrachten verfestigenden Einlagen oder Decklagen, Herstellung von Formteilen begrenzter Abmessungen
z. B. Holzfurnieren, Folien, Vliesen, Geweben auf das an sich bekannte Preßkissenverfahren angeder
Basis von Metallen, Kunststoffen, Papier, Pappe wandt werden, wobei auch unterschnittene Preßteile
oder Glas, eine innige Verbindung eingeht. DieseStoffe leicht ein- und ausformbar sind. Als Formenmaterial
können aber auch, wie ebenfalls an sich bekannt, 55 für elastische Formen kann je nach Art der Temwährend
des Einbringens der reaktionsfähigen peratur der Preßmedien und je nach Temperatur
Schaumstoffmasse in die Form eingebettet oder bei der Rohlinge beispielsweise Polyäthylen, Silikon-Anwendung
von Decklagen mit der Masse verklebt kautschuk, Polytetrafiuoräthylen, Polyvinylchlorid
werden. Die hierdurch erzeugten Verbundformteile oder natürlicher oder synthetischer Kautschuk vererhalten
durch die Einbettungen bzw. Decklagen eine 60 wendet werden. Ferner können für das Verfahren
zusätzliche Verfestigung und eine Erweiterung bzw. gemäß der Erfindung elastische Werkstoffe teilweise
Vervielfachung des Gebrauchszweckes. Ferner kann oder ganz für die Nachverformung eingesetzt werdie
Rohlingsoberfläche vor dem Preßprozeß nach dem den, wenn man sich teilweise oder ganz flüssiger oder
Spritz- oder Tauchverfahren unter Verwendung einer gasförmiger Preßmedien bedient. Dabei werden die
Schicht reaktionsfähiger Verbindungen auf Basis der 65 Preßmedien gegebenenfalls als temperierte Gase oder
Kondensation, Polymerisation, Polyaddition, Vulka- Flüssigkeiten eingesetzt.In a further embodiment of the method, it can be carried out without a heated post-press mold.
According to the invention, the foam blank is formed with a foam mold for a pre-soft, suitably supercooled to below 10 ° C., semi-hard and hard foams. This makes it possible to use the initial density of, for example, 0.6 to 0.01 g / cm 1 surface strength of the finished part except for the 40, namely not only compression described for molded parts and possibly all kinds of sintering, but also in the same way for a tion during repressing to improve the continuous production of z. B. webs or that in the preform foaming process of the Schaumstoffkör- profiles. For this purpose, according to the inventor, a specifically heavy skin with a density is proposed that, in a manner known per se, receives 1.0 g / cm *. This skin formed in the supercooled pre- 4S with continuous pre-foaming in a cold-foam mold encloses the web-shaped or profiled material body produced by the foamed molds as a sealing and solidifying shell. Foam blanks immediately afterwards between heated or unheated calender rollers, when the still hot foam bodies are pressed, this skin is still largely plastic, so that calibration is carried out until it has hardened,
50 Instead of this, it can also be used, in particular for the solidifying inserts or cover layers, production of molded parts of limited dimensions, e.g. B. wood veneers, foils, nonwovens, fabrics can be applied to the well-known press cushion process on angeder basis of metals, plastics, paper, cardboard, with undercut pressed parts or glass entering into an intimate connection. These fabrics are easy to shape in and out of. As a mold material, however, as is also known per se, 55 for elastic molds, depending on the type of temperature during the introduction of the reactive temperature of the press media and depending on the temperature, foam compound can be embedded in the mold or, in the case of the blanks, for example, polyethylene, silicone application of cover layers Rubber, Polytetrafiuoräthylen, Polyvinylchlorid be glued to the mass. The composite molded parts or natural or synthetic rubber produced in this way behave as a result of the embedding or cover layers. Furthermore, additional solidification and an expansion or, according to the invention, elastic materials can partially multiply the intended use for the method. Furthermore, or completely for the post-deformation, the surface of the blank can be used before the pressing process after the, if one uses partially or completely liquid or spraying or immersion processes using a gaseous pressing media. The layer of reactive compounds based on the press media are used, if appropriate, as temperature-controlled gases or condensation, polymerization, polyaddition, volcanic fluids.
nisation oder mit Emulsionen aller Art, z. B. auch Es ist aber auch möglich, die Verformung dernization or with emulsions of all kinds, e.g. B. Also It is also possible to reduce the deformation of the
mit Bitumengemischen, versehen werden, die wäh- Schaumstoffkörper über eine feste Preßform, in diebe provided with bitumen mixtures, the wäh- foam body over a solid mold into the
Claims (7)
Deutsche Patentschriften Nr. 626 942, 940 787,
323;Considered publications:
German patent specifications No. 626 942, 940 787,
323;
schweizerische Patentschrift Nr. 329 734;
USA.-Patentschrift Nr. 2706311.Austrian Patent No. 190 684;
Swiss Patent No. 329 734;
U.S. Patent No. 2706311.
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