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Verfahren zum Herstellen von Schaumstoff-Formkörpern aus vorexpandierten
oder nicht vorexpandierten, treibmittelhaltigen, kleinteiligen, thermoplastischen
Kunststoffen auf Polystyrolbasis Es ist bekannt, Schaumstoff-Formkörper aus vorexpandierten
oder nicht vorexpandierten, treibmittelhaltigen, thermoplastischen Kunststoffen
herzustellen.
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Als Treibmittel dienen sich in der Wärme unter Bildung von Gasen zersetzende
Verbindungen, in thermoplastische Kunststoffe eingeschlossene Gase oder Flüssigkeiten,
die bei der Herstellungstemperatur der Schaumstoff-Formkörper sieden.
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Es ist auch bekannt, mehrere verschiedenartige Treibmittel bei der
Herstellung dieser thermoplastischen Schaumstoff-Formkörper gleichzeitig anzuwenden.
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Bei der Herstellung von Schaumstoff-Formkörpern wird der Ausgangsstoff
unter Temperaturerhöhung expandiert. Dabei kann man von einem einzelnen Rohstoffstück
oder einer Mehrzahl von Rohstoffteilchen ausgehen. Die Rohstoffteilchen können in
einem Arbeitsgang oder in mehreren vorangegangenen Arbeitsgängen bereits vorexpandiert
sein.
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Zur Herstellung von Schaumstoffkörpern wird eine Form mit vorexpandierten
oder nicht vorexpandierten Rohstoffteilchen nach Maßgabe der gewünschten bzw. möglichen
Expansion gefüllt, die Form samt Inhalt so weit erwärmt, daß die Rohstoffteilchen
versintern und unter dem Einfluß der Wärme sowie gegebenenfalls des Treibmittels
so weit expandieren, daß die Form unter gleichzeitigem Ausfüllen der Zwischenräume
im Material mit dem Schaumstoffmaterial völlig ausgefüllt ist.
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Es ist ferner bekannt, die Herstellung von Schaumstoffkörpern so
vorzunehmen, daß man nach erfolgter Füllung der Form die Form mit dem Inhalt indirekt
oder direkt durch Einblasen eines erhitzten gasförmigen Mediums, wie Luft oder Dampf,
oder mittels einer erhitzten Flüssigkeit, wie heißes Wasser, erwärmt, bis der in
der Form eingeschlossene Inhalt expandiert oder versintert ist. Der praktischen
Durchführung sind jedoch Grenzen gesetzt. Bei indirekter Beheizung gelingt es nur,
Schichtdicken von etwa 100 mm herzustellen. Wenn man zur direkten Beheizung Wasserdampf
durchströmen läßt, erreicht man Blöcke bis etwa 500 mm. Größere Schichtdicken machen
die Anwendung zusätzlicher Dampfeinleitungseinrichtungen innerhalb des Rohstoffs
erforderlich.
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Wesentlich ist aber, daß die bekannten Verfahren eine dem Versinterungsvorgang
vorangehende Zwischenlagerung des vorexpandierten Rohstoffes erfordern, wobei unter
Umständen erhöhter Gasdruck oder im Dampf leicht siedende Flüssigkeiten angewendet
werden müssen.
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Diese Mängel in der Praxis der Schaumstoffkörper-
herstellung hat
man bisher noch nicht überwinden können.
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Für eine wirtschaftliche Fertigung ist der Wegfall der sich oft über
mehrere Tage erstreckenden Zwischenlagerzeit sehr wesentlich.
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Auch nimmt die Wirtschaftlichkeit der Produktion zu, wenn die Rohblöcke
größer gestaltet werden können.
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Es ist auch Wert darauf zu legen, daß für das Einfüllen des Rohstoffes
in die Formen nur ein Minimum an Arbeitsleistung aufgewendet werden muß.
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Ferner verlangt die Praxis der Schaumstoffkörperherstellung ein Verfahren,
das die Möglichkeit gibt, struktureinheitliche Blöcke beliebiger Größe herzustellen.
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Nach den bekannten Verfahren sind dem durch die eigene Isolierfähigkeit
des Rohstoffes Grenzen gesetzt, da die Reaktionswärme von außen an den in eine Form
eingebrachten Rohstoff herangebracht werden muß. Das Expandieren und Versintern
der vorexp andierten oder nicht vorexpandierten Rohstoffteilchen sollte unabhängig
gemacht werden von einer äußeren Erwärmung der Formen.
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Schließlich erstrebt die Praxis die Schaumstoffkörperherstellung
in kontinuierlicher Arbeitsweise.
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Die Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung von Schaumstoff-Formkörpern
aus vorexpandierten oder nicht vorexpandierten, treibmittelhaltigen, kleinteiligen,
thermoplastischen Kunststoffen auf Polystyrolbasis unter Anwendung von wärmeübertragenden
Medien in einer mit Durchlässen versehenen Form, praktisch ohne Begrenzung des Ausmaßes
der Formkörper, und nach welchem diese diskontinuierlich oder kontinuierlich unter
Vermeidung der Zwischenlagerung hergestellt werden können.
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Die Erfindung wird darin erblickt, daß die I(unststoffteilchen, wie
an sich bekannt, mittels eines Dampfstrahlinjektors angesaugt, in die Form eingefüllt
und in dieser aufgestaut werden, wobei die Kunststoffteilchen mittels des Injektormediums
- expandiert und versintert werden und das Injektormedium an den-Durchlässen aus
der Form abgeführt wird. Für eine kontinuierliche Fertigung dieser Schaumstoff-Formkörper
werden die mittels des Injektormediums angesaugten Kunststoffteilchen an der Eintrittsseite
in eine formgebende und mit Durchlässen zum Abführen des Injektormediums ausgestattete,
schachtartige Einrichtung kontinuierlich eingeführt, in dieser aufgestaut und versintert,
während an der Austrittsseite der so erzeugte Schaumstoff-Formkörper abgeführt wird.
Vorteilhaft wird das Gemisch von Kunststoffteilchen und Injektormedien zu Beginn
des Herstellungsvorganges an einem innerhalb der schachtartigen Einrichtung angeordneten
Widerstand aufgestaut.
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Das Verfahren ist denkbar rationell. Die Rohstoffteilchen und das
wärmeübertragende Medium werden in einem Arbeitsgang zusammengebracht und zugleich
der Verformung zugeführt. Das Füllen der Formen oder formgebenden Einrichtungen,
das Expandieren und Versintern des Materials erfolgt ebenfalls in einem Arbeitsgang.
Es ist lediglich darauf zu achten, daß der angewandte Druck des Dampfstrahls richtig
eingestellt und die Temperatur des Dampfes, des Rohstoffes, der Form oder der formgebenden
Einrichtung aufeinander abgestimmt werden.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung ist nachstehend an Hand der Ausführungsbeispiele
näher erläutert.
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Beispiel 1 In einem auf 1000 C vorgewärmten Hohlraum von zylindrischer
Gestalt und 1 1 Inhalt werden 300 Polystyrolperlen, die eine leicht siedende Flüssigkeit
als Treibmittel enthalten, mittels eines Dampfstrahlinjektors eingeblasen. Die Düse
des Dampfstrahlinjektors hat einen Durchmesser von 5 mm. Der angewandte Injektordruck
liegt bei 6 atü. Zur Abführung des Injektormediums ist die Form an allen Seiten
mit 0,5 mm großen Bohrungen versehen. Nach dem Erkalten der Form erhält man einen
Schaumkörper mit dem Raumgewicht 0,3 kg/l.
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Beispiel 2 In einem auf 1000 C erwärmten Hohlraum von 12 1 Inhalt
mit den Ausmaßen 50X50X5 cm werden von einer Schmalseite her 100 g Schaumstoffteilchen
mit einem Schüttgewicht von 10 g/l mittels eines Dampfstrahlinjektors eingeblasen.
Die Schaumstoffteilchen sind gewonnen durch Vorexpandieren von Polystyrolperlen,
die ein sich in der Wärme zersetzendes und Stickstoff abgebendes Treibmittel enthalten.
Der angewendete Injektor hat eine Düse von 8 mm Durchmesser und einen Dampfdruck
von 6-atü.
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Zur Abführung des Injektormediums sind die breiten Flächen der Form
mit 1 mm starken Bohrungen versehen. Nach dem Erkalten der versinterten Masse erhält
man einen Schaumkörper mit dem Raumgewicht 0,01 kg/l.
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Beispiel 3 In einer schachtförmigen Form mit einem Querschnitt von
10X50 cm ist eine Schmalseite als be-
weglicher Stempel ausgebildet, an der gegenüberliegenden
Schmalseite befindet sich ein Dampfstrahlinjektor. Zu Beginn des Füllvorganges wird
der Stempel so weit in die Form hineingeschoben, daß das Restvolumen der Form 5
1 beträgt. Während des Füllvorganges wird der bewegliche Stempel so weit zurückgezogen,
daß das Endvolumen der Form 25 1 beträgt.
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Die Düse des Dampfstrahlinjektors hat einen Durchmesser von 8 mm.
Der angewandte Dampfdruck betrug 6 atü. Zur Abführung des Injektormediums hatte
die Form 1 mm große Bohrungen an den Schmalseiten. Eingefüllt wurden Schaumstoffteilchen
~mit einem Schüttgewicht von 15 g/l, die durch Expandieren von Polystyrolperlen
erhalten waren und die unter Druck stehenden Stickstoff enthielten. Man erhält nach
dem Erkalten einen Schaumkörper mit einem Raumgewicht 0,015 kg/l.
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Beispiel4 In einen Kanal mit rechteckigem Querschnitt wird von einer
Seite her durch einen Dampfstrahlinjektor vorexpandiertes Schaumstoffmaterial eingefüllt.
Der Kanal hat einen Querschnitt von 10X50 cm, ist mit 1 mm großen Bohrungen versehen
und an der dem Injektor gegenüberliegenden Seite offen. Zu Beginn des Verfahrens
wird diese offene Seite durch eine Platte geschlossen und durch den Injektor vorgeschäumtes
Schaumstoffmaterial eingeblasen. Sobald sich ein Block zu bilden beginnt, entfernt
man die Verschlußplatte und erfaßt die herausquellenden Schaummassen durch Förderbänder.
Diese ziehen den versinterten Schaumstoffblock aus dem Kanal heraus, während von
der anderen Seite laufend expandiertes Schaumstoffmaterial nachgefüllt wird. Es
wird so ein endloser Block entsprechend dem Schüttgewicht der eingeblasenen Schaumstoffperlen
gewonnen.
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Die Erfindung gibt die Möglichkeit, Schaumstoff-Formkörper praktisch
beliebigen Ausmaßes diskontinuierlich und kontinuierlich herzustellen. Das neue
Verfahren ist dabei sehr einfach und sicher auszuführen.