DE1249509B - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCH ES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

B29d

Deutsche Kl.: 39 a3 - 27/00

Nummer: 1 249 509

Aktenzeichen: B 58088 X/39 a3

Anmeldetag: 2. Juni 1960

Auslegetag: 7. September 1967

Es ist bekannt, aus treibmittelhaltigen, thermoplastischen Kunststoffteilchen in verschließbaren, druckfesten Formen durch Einleitung von Wärme Formkörper auszubilden.

Die Zuführung der Wärme hat hierbei den Zweck, eine Erweichung der Partikeln in einem Temperaturbereich oberhalb des Siedepunktes des in ihnen enthaltenen Treibmittels herbeizuführen. Unter dem Expansionsdruck des Treibmittels vergrößern die Partikeln hierbei ihr Volumen und verschweißen zu einer homogenen Masse.

Die drei heute bekannten Verfahren zur Wärmezuführung sind:

a) Lagerung der Formen in kochendem Wasser,

b) stoßartige Einleitung von strömendem Dampf,

c) Lagerung in Autoklavs, bei einer dem Erweichungspunkt der Thermoplasten entsprechenden Temperatur.

Das Verfahren nach b) ist das am meisten angewandte. Es erlaubt, Formkörper bis zu einer Wandstärke von 60 cm und mehr zu erzeugen, während das Verfahren nach c) in nützlicher Zeit nur bei relativ dünnwandigen Formkörpern Erfolg bringt.

Sämtliche drei Verfahren arbeiten mit druckfesten, jedoch nicht druckdichten Formen.

Der Nachteil des sogenannten Dampfstoßverfahrens in nicht druckdichten Formen beruht nur darauf, daß es mit ihm nur sehr schwer gelingt, Temperaturen über 120° C in der Formmasse zu erzeugen und über eine vorbestimmbare Zeit kontrolliert aufrechtzuerhalten. Zurückzuführen ist dies auf die Möglichkeit des Entweichens des zugeführten Dampfes an den Stoßstellen der Formhälften und die dadurch bedingte Entspannung des zugeführten Dampfes.

Bei der bisher bekannten Arbeitsweise war das Ausströmenlassen des Dampfes jedoch unbedingt notwendig, da nur durch den dauernd frisch zugeführten Dampf genügend Kalorien zur Erwärmung der Formen und der Kunststoffmasse herbeigeschafft werden konnten. In Kauf genommen werden mußte hierbei eine erhöhte Kondensatbildung und Materialzerstörungen durch Überhitzung an den Stellen der Kunststoffmasse, an welchen der Dampf sich einen Weg über die Stoßstellen der Formen ins Freie suchte. Diese Schwierigkeiten erhöhen sich noch außerordentlich, wenn Kunststoffmassen mit höheren Erweichungspunkten Verwendung . finden, welche beispielsweise eine Dampf zuführung mit einem Einleitungsdruck von 6 atü und darüber hinaus eine längere Einwirkungszeit verlangen.

Verfahren und Vorrichtung zur Ausbildung
von Schaumstoff-Formkörpern aus kleinteiligen
thermoplastischen treibmittelhaltigen
Kunststoffen

Anmelder:

Rudolf C. Buchmann,
Mannheim-Feudenheim, Am Bogen 31

Bei Anwendung der bisherigen, nicht druckdichten Formen entstehen in der Phase vor der Verschweißung der Kunststoffmasse sehr große Ausströmverluste und nach der Verschweißung die erhöhte Gefahr, daß sich der nunmehr nur durch die Kunststoffmasse am Ausströmen gehinderte Dampf nach anfänglichem Druckaufbau in der Dampfstoßkammer an irgendeiner Stelle der verschweißten Masse explosionsartig einen Ausweg sucht.
Sehr nachteilig wirkt sich dies besonders dann aus, wenn nach der Verschweißung der Formmasse eine Zeitlang eine bestimmte, weitere Wärmeeinwirkung aufrechterhalten werden muß.

Man hat versucht, die vorstehend beschriebenen Nachteile durch Lagerung von nicht druckdichten Formen ohne Dampfstoßvorrichtung in Autoklavs zu umgehen. Diese Arbeitsweise führte jedoch nur bei relativ dünnwandigen Formteilen mit Wandstärken von etwa 10 mm zu guter Verschweißung, wobei aber etwa 2- bis 3mal soviel Zeit wie bei der Dampfstoßmethode benötigt wird.

Es wurden nun Überlegungen angestellt, wie die Nachteile der beiden bekannten Verfahren ausgeschaltet werden könnten. Dabei wurde gefunden, daß drei Punkten besondere Wichtigkeit zukommt:

Erstens darf es bei einem zweckmäßigen Verfahren kein unkontrolliertes Entweichen des Dampfes oder der zugeführten sonstigen Wärmeträger geben, zweitens muß es möglich sein, einen beliebigen Druck im ganzen Verformungssystem einzustellen und aufrechtzuerhalten, und drittens muß es möglich sein, von Teilen des Verformungssystems aus Wärmemedien stoßartig in die Formmasse oder durch diese hindurchzuleiten.

Das Ergebnis der angestellten Überlegungen ist ein Verfahren, welches in einem nach der Atmosphäre hin druckdichten Verformungssystem, mit nach der Kunststoffmasse hin jedoch ganz oder teilweise perforierten Formelementen arbeitet.

709 640/529

Der wesentliche Unterschied, der sich aus der Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung gegenüber dem bekannten Stand der Technik ergibt, besteht darin, daß es mit seiner Hilfe beispielsweise möglich wird, in einem Autoklav, in dem bisher eine eingebrachte Form nur von Dampf umspült wurde, mit Hilfe einer an der Form angebrachten und mit einem besonderen Dampfanschluß versehenen Dampfkammer einen Dampfstoß auszuüben, wobei erstmalig vorherbestimmbare Druckverhältnisse innerhalb der Kunststoffmasse und der sie umgebenden Formelemente geschaffen und aufrechterhalten werden können.

Vor und nach der Verschweißung der Kunststoffmasse führt dies dazu, daß verschiedene durch die Kunststoffmasse voneinander getrennte Dampfeinleitungsräume vorhanden sind, und zwar a) der Autoklavraum und b) der von diesem getrennte Dampfkammerteil der Form.

Bei der reinen, bisher bekannten Autoklavmethode ist jedoch während des ganzen Verfahrensablaufs nur ein Dampfraum vorhanden, in welchem die im ganzen nicht druckdichten und nicht doppelwandigen Formen wie in einem Wasserbad gelagert sind.

Die Formen, die für diese Arbeitsweise Verwendung finden, gleichen in ihrer Bauart den bei der Wasserlagerungsmethode üblichen. Die für das Verfahren gemäß der Erfindung vorzusehenden Formen müssen jedoch anders gebaut sein, denn es muß mit ihnen möglich sein, von irgendeiner Formenfläche aus einen direkten Dampfstoß in die Kunststoff-Formmasse auszuführen.

Die Erfindung beruht also auf dem Grundgedanken, in jedem Fall einen Dampfstoß in die Formmasse einzuleiten und dabei den zugeführten und eventuell überflüssigen Dampf nicht frei oder, besser gesagt, unkontrolliert strömen zu lassen, wo er gerade Gelegenheit findet oder sich eine schafft. Das Verfahren gemäß der Erfindung sieht hierzu mehrere Möglichkeiten vor:

a) die Ausführung eines Dampfstoßes in einem druckdichten Autoklavraum, in welchem eine ganze Form oder mehrere Formen untergebracht sind, die ganz oder teilweise mit getrennten Dampfzuleitungen versehene Dampfstoßelemente besitzen;

b) die Ausführung eines Dampfstoßes unter Verwendung mindestens zweiteiliger Formen, wobei ein Formenteil zur Ausführung eines Dampfstoßes doppelwandig ausgebildet ist, während das andere Formenteil einwandig in einem druckdichten Behälter (Glocke) untergebracht ist und beispielsweise in der Formtrennlinie Dampfstoßteil und Autoklav dicht aufeinandergepreßt werden;

c) die Ausführung eines Dampfstoßes in mehrteilige, ganz oder teilweise doppelwandige Formen, die an ihren Stoßstellen druckdicht verschließbar sind.

Da bei den angeführten Arbeitsweisen kein Dampf direkt ins Freie entweicht, gelingt es, im Formraum bzw. in der Formmasse selbst einen der jeweils gewünschten Temperatur entsprechenden Druck aufzubauen und so zu einer schnellen Verschweißung zu gelangen. Falls die Verschweißung bei Erreichung der dem Dampfdruck entsprechenden Temperatur nicht sofort eintritt, kann auch eine bestimmte Dampfströmung dadurch aufrechterhalten werden, daß die Dampfkammern einer Form und/oder der die Form umgebende druckdichte Raum mit Abdampfleitungen versehen werden.

Durch entsprechende Hinstellung der Ventile an diesen Leitungen kann dann auch bei strömendem Dampf ein bestimmter in den durch die Formmasse getrennten Bereichen gegebenenfalls unterschiedlicher Druck aufrechterhalten werden. Die Abdampfleitungen dienen gleichzeitig zur Abführung der bei

ίο der ersten Dampfeinleitung entweichenden Luft.

Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung sind nachstehend beispielsweise unter Bezug auf die Schnittzeichnungen näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt einen doppelwandigen Formkasten, dessen Wandungen innen perforiert sind und dessen Deckel druckdicht verschlossen werden kann;

F i g. 2 zeigt einen doppelwandigen Formkasten, dessen. Wandungen perforiert sind, der jedoch nicht druckdicht ausgebildet ist, sondern in einem druckdichten Raum mit druckdichter Tür aufgestellt ist; F i g. 3 zeigt die Anordnung einer mehrteiligen Form, die nur zu einem Teil in einem druckdichten Raum untergebracht ist, während der andere, außerhalb des druckdichten Raumes angeordnete Teil als

. gegen die Atmosphäre. hin druckdichte Dampfstoßform ausgebildet ist.

In F i g. 1 bezeichnet die Ziffer 1 den Formraum, in welchem die treibmittelhaltigen Partikeln eingefüllt werden, 2 die nach der Kunststoffmasse hin perforierten Teile, der mit Dampfanschluß von außen versehenen Hohlwände zur Einleitung von Dampf in den Formraum 1, 3 den zur Formfüllung und zur Entformung abnehmbaren Formdeckel, 4 die Dichtung des Deckels, 5 die Vorrichtung zum druckdichten Verschließen des Deckels, 6 die Dampfzuführungsleitungen zur Einleitung von Dampf in die Hohlwände 2, 7 die Kondensatsammelbehälter und zugleich Dampfabführungsleitungen, 8 die Ventile zur Regulierung des Dampfdruckes in den Formwandungen.

In F i g. 2 bezeichnet die Ziffer 1 den Formraum, 2 die perforierten Hohlwände, 3 den nicht dampfdichten Formdeckel, 5 den Verschluß des Formdeckeis, 6 die Dampfzuführungsleitungen zur Einleitung von Dampf in die Hohlwände 2, 7 die Kondensatsammelbehälter und zugleich Dampfabführungsleitungen, 8 die Ventile zur Regulierung des Dampfdruckes in den Formwandungen, 9 den druckdicht verschließbaren Behälter zur Aufnahme der Dampfstoßform, 10 das Manometer zur Überprüfung und Einstellung des Druckes im Druckbehälter, 11 die Dampfzuleitung zum Druckbehälter zur zusätzlichen Aufheizung, 12 das Ventil zur Regulierung des Dampfdruckes im Dampfbehälter bei Strömen des Dampfes.

In F i g. 3 bezeichnet die Ziffer 1 den Formraum zur Herstellung eines kastenartigen Formkörpers, in welchen die treibmittelhaltigen Partikeln eingefüllt werden, 2 die zur Kunststoffmasse hin perforierte innere Formwand des zur Ausführung eines direkten Dampfstoßes doppelwandig ausgebildeten Formkernes, 13 den durch die Formwand und die Formgrundplatte 14 gebildeten Dampfstoßraum, 15 die perforierte und armierte, nicht doppelwandige, äußere Formwand, 16 die Verschlußvorrichtung zwischen Formwand 15 und Formgrundplatte 14, 9 den druckdichten Behälter, welcher zur Bildung eines

Dampfraumes durch den Druckzylinder 17 auf die Formgrundplatte 14 gepreßt wird, 4 die Dichtung zwischen Behälter 9 und Formgrundplatte 14, 6 die Dampfzuleitung zur Durchführung des Dampfstoßes in den Formraum 13 und über die perforierte Formwand 2 in die zu verformende Kunststoffmasse, 8 das Dampfabgangsventil mit Manometer 18 zur Ableitung des Kondensats und zur Einstellung eines bestimmten Durchströmungsdruckes im Dampfstoßraum 13, 10 das Manometer zur Beobachtung und Einstellung des Dampfdruckes im Dampfraum 19, 11 die Dampfzuleitung zur Erzeugung einer Dampfatmosphäre im Dampfraum 19 um die äußere Formwand 15, 12 das Dampfabgangsventil zur Ableitung des Kondensats und zur Einstellung eines bestimmten Durchströmungsdruckes im Dampfraum 19.

F i g. 4 zeigt die gleiche Formanordnung wie F i g. 3, jedoch unter Einsatz mehrerer Formnester in der Draufsicht. Es bezeichnet die Ziffer 9 den druckdichten Formkasten, welcher fest auf den Füh- ao rungsholmen 20 und 21 befestigt ist, und 14 die Formgrundplatte, welche beweglich auf den Führungsholmen 20 und 21 gelagert ist. Im Formkasten 9 sind die einwandigen, perforierten Formhälften 22, 23, 24 frei liegend befestigt, so daß sie allseitig vom Dampf umspült werden können, während die Kerne 25, 26, 27 auf der Formgrundplatte 14 dicht aufgeschraubt sind und mit dieser zusammen einen nach außen dichten Dampfstoßraum bilden, 17 den Hydraulikzylinder, mit dessen Hilfe die Formgrundplatte 14 auf den Formkasten 9 gepreßt wird, 4 die Dichtung zwischen beiden Teilen 9 und 14 und die Ziffern 28, 29, 30 die Füllvorrichtungen zum Füllen der Formhohlräume, 31 und 32 die Leitungen zum Einblasen von Preßluft, um die Formkörper auszuwerfen. Die gestrichelten Linien zeigen die Formgrundplatte 14 in geöffnetem Zustand.

Claims (9)

Patentansprüche: 40

1. Verfahren zur Ausbildung von Schaumstoff-Formteilen aus kleinteiligen thermoplastischen, treibmittelhaltigen Kunststoffen in Ein- oder Mehrfachverformungsvorrichtungen durch Behandeln mit Wärmemedien, dadurch gekennzeichnet, daß die mit mindestens zwei voneinander getrennten, nach der zu verformenden Masse aus kleinteiligen Kunststoffen hin perforierten Einleitungsräume für die Wärmemedien versehenen Verformungsvorrichtungen vor oder nach Einfüllung der kleinteiligen Kunststoffe gegen die Atmosphäre hin druckdicht verschlossen oder von sie ganz oder teilweise umfassenden druckdicht schließenden Behältnissen umschlossen werden und anschließend heiße Gase oder Dämpfe von mindestens einem der die perforierten Formwandungen umgebenden Einleitungsräume her strömend oder stoßartig in die zu verformende Kunststoffmasse oder durch sie hindurch geleitet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die heißen Gase oder Dämpfe von den die Formwandungen umgebenden Einleitungsräumen her nacheinander oder zugleich der zu verformenden Kunststoffmasse zugeführt werden, wobei sie gleichen oder verschiedenen Druck aufweisen können.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Einleitungsräume eingeführten heißen Gase oder Dämpfe diese durchströmen und über Regulierventile unter Aufrechterhalten eines geeigneten Druckes wieder abgeleitet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die von einem der Einleitungsräume her eingeführten heißen Gase oder Dämpfe im wesentlichen nur nach Durchdringung der in die Formhohlräume eingefüllten Kunststoffmasse von einem der Einleitungsräume her in den anderen gelangen.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem ganz oder teilweise doppelwandigen Formbehälter mit mindestens zwei voneinander getrennten Einleitungsräumen (2) besteht, dessen einzelne zur Füllung und Entformung notwendigerweise beweglichen Teile so angeordnet und verschlossen werden, daß sie zusammen einen nach außen druckdichten Raum umschließen (1).

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem druckdicht verschließbaren Behälter (9) besteht, in welchem ein oder mehrere ganz oder teilweise doppelwandige nicht druckdicht verschließbare Formen so untergebracht und durch Verbindungselemente mit Dampfzuleitungen (6) von außen versehen sind, daß innerhalb des Behälters eine Dampfeinleitung in die doppelwandigen Formteile (2) erfolgen kann.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Formen zusammen mit den doppelwandig nach außen druckdicht ausgeführten Formteilen (2, 13, 14) so angeordnet sind, daß die nicht doppelwandig ausgeführten Formteile (15) von einem druckdicht aufzusetzenden oder abzudeckenden Behälter (9) umschließbar sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die nach außen druckdichten Formteile (2, 13, 14) durch eine gemeinsame Dampfzuleitung (6) oder einen gemeinsamen Dampfraum miteinander verbunden sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit Dampfzu-(6, 11) und -ableitungen (8, 12) versehen ist, die sowohl die stoßweise wie auch die strömende Einführung von Dampf eines beliebigen Druckes gestattet.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentanmeldung B 14755 X/39 a 3 (bekanntgemacht am 24. 4. 1952);

»Der Plastverarbeiter«, 1955, H. 7, S. 242 bis 250; »VDI-Zeitschrift«, 100 (1958), Nr. 12, S. 492 bis 497.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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