DE1454961C

DE1454961C - Molding tool for producing products from foam and method for producing such a molding tool. A.nm: Buonaiuto, Robert Benny, Ludlow, Hampden, Mass. (V.StA.)

Info

Publication number: DE1454961C
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Publication date: 1972-07-27

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Formwerkzeug zum Herstellen von Erzeugnissen aus Schaumstoff aus einer Mischung von kleinteiligem, blähfähigem, thermoplastischem Kunststoff und einer Flüssigkeit mit hohem dielektrischem Verlustfaktor unter Anwendung einer Hochfrequenzheizung, sowie auf ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Formwerkzeuges. The invention relates to a molding tool for producing products from foam from a mixture of small, expandable, thermoplastic plastic and a liquid with a high dielectric loss factor using high frequency heating, as well as a Method for producing such a molding tool.

Es ist bekannt, poröse Formkörper aus thermoplastischen Kunststoffen herzustellen, indem man perlförmiges blähfähiges Kunststoffmaterial in ein Formwerkzeug gibt und erhitzt.It is known to produce porous moldings from thermoplastics by Pearlescent, expandable plastic material is placed in a mold and heated.

Bekannt ist es auch, zum Erhitzen eine Hochfrequenzheizung heranzuziehen. Dabei wird das periförmige Kunststoffmaterial vor dem Eingeben in das Formwerkzeug mit einer Flüssigkeit gemischt, die einen hohen Verlustfaktor hat, wie Wasser, dem auch noch ein geeignetes Oberflächenbehandlungsmittel zugemischt sein kann. Dabei wird bei Anlegen der Hochfrequenz die den hohen Verlustfaktor aufweisende Flüssigkeit erhitzt und verdampft, wodurch das gewünschte Aufschäumen erfolgt.It is also known to use high-frequency heating for heating. In doing so, the peri-shaped Plastic material mixed with a liquid before being put into the mold, which has a high loss factor, like water, which is also a suitable surface treatment agent can be admixed. When the high frequency is applied, the one with the high loss factor becomes Liquid heats up and evaporates, causing the desired foaming.

Um Wärmeverluste klein zu halten, muß das Formwerkzeug offensichtlich aus einem Material bestehen, das eine niedrige Verlustziffer aufweist, damit es nicht unnötig erwärmt wird. Es muß zusätzlich genügend Steifigkeit und Festigkeit besitzen, um dem beim Aufschäumen erzeugten nicht unbeträchtlichen inneren Druck standzuhalten.In order to keep heat losses small, the mold must obviously consist of a material that has a low loss factor so that it is not unnecessarily heated. It must be additional have sufficient rigidity and strength to avoid the not inconsiderable amount produced during foaming to withstand internal pressure.

Bei den bekannten Formen bereitet es Schwierigkeiten, Schaumartikel mit einer Außenfläche herzustellen, in welcher die die Oberfläche bildenden Perlen völlig expandiert und miteinander zusammengeschmolzen sind. Die Oberfläche der Formerzeugnisse ist somit im allgemeinen von rauher Art; Feinheiten im einzelnen können nicht wiedergegeben werden. Besonders die Ecken und Kanten werden leicht bröckelig.In the known forms it is difficult to produce foam articles with an outer surface, in which the pearls forming the surface are fully expanded and fused together are. The surface of the molded products is thus generally of a rough type; Subtleties details cannot be reproduced. The corners and edges in particular become light crumbly.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Formen zu schaffen, mit denen bei Anwendung der Hochfrequenzheizung Schaumerzeugnisse mit glatter Oberfläche und sauberen Kanten bzw. Ecken herstellbar sind. Die Erfindung bezweckt ferner, Verfahren zum Herstellen der Formen anzugeben.The invention is based on the object of creating shapes with which when using the High-frequency heating Foam products with a smooth surface and clean edges or corners can be produced are. The invention also aims to provide methods for producing the molds.

Die Lösung besteht darin, daß auf den den Formhohlraum umgebenden Flächen eine poröse Schicht aus Fasern oder Flocken angeordnet ist, wobei die Flocken teilweise in der Form eingebettet sind.The solution consists in placing a porous layer on the surfaces surrounding the mold cavity of fibers or flakes, the flakes being partially embedded in the mold.

Die porige Lage oder Schicht kann von jeglichem Werkstoff gebildet werden, der hinreichend hitzebeständig ist, gegen den thermoplastischen Kunststoff inert ist und eine geringe VerlustzifTcr aufweist. Sie kann beispielsweise aus Glasgewebe bestehen.The porous layer or layer can be formed from any material that is sufficiently heat-resistant is inert to the thermoplastic material and has a low loss coefficient. she can for example consist of glass fabric.

Die poröse Schicht kann aus porösem Stein oder Nleinähnlichcm Material gebildet werden. Ein solcher Werkstoff kann aber trotz seiner grundsätzlichen Fiignung nicht als bevorzugtes Material angesehen werden, und zwar wegen der Schwierigkeit, es in geeignete Form zu bringen.The porous layer can be formed from porous stone or similar material. Such a However, despite its fundamental suitability, material cannot be regarded as a preferred material because of the difficulty of getting it into proper shape.

Die poröse Schicht kann mittels Naturfasern, einschließlich Mineralfasern, wie Asbest, gebildet werden: sie kann aber auch aus synthetischen Fasern bestehen. Die ausgewählten fasern sollen bei der Temperatur beständig sein, die während des Formprozesses entsteht. Außerdem sollen sie inerten Charakter besitzen, so daß sie sich weder chemisch, noch physikalisch mit dem zu expandierenden polymeren Material vereinigen. Außerdem sollen die Fasern solcher Natur sein, daß sie eine niedrige Verlustziffer aufweisen und der wiederholten Aussetzung der Hochfrequenzheizung ohne Zerstörung standhalten. Unter den verschiedenen verwendbaren Materialien eignen sich insbesondere Polyamidfasern zur Bildung der porösen Schicht.The porous layer can be formed using natural fibers, including mineral fibers such as asbestos: but it can also consist of synthetic fibers. The selected fibers should be used in the Be resistant to the temperature that arises during the molding process. They should also be inert Have character, so that they are neither chemically nor physically with the polymer to be expanded Unite material. In addition, the fibers should be of such a nature that they have a low loss factor and withstand repeated exposure to high frequency heating without destruction. Among the various materials that can be used, polyamide fibers are particularly suitable for formation the porous layer.

Unter porösem Material wird in vorliegender Beschreibung ein Festkörper verstanden, der häufig sich wiederholende, untereinander verbundene kleinste Löcher oder Öffnungen besitzt, die entweder regelmäßig oder unregelmäßig verteilt sind und einer Flüssigkeit gestatten, durch den wirksamen Porenraum oder jenen Teil des porösen Raumes zu fließen,In the present description, porous material is understood to mean a solid body, which is often repetitive, interconnected tiny holes or openings that either are distributed regularly or irregularly and allow a liquid to pass through the effective pore space or to flow that part of the porous space,

'5 der als gesamt poröser Raum bezeichnet wird. Die poröse Schicht kann eine geringe Dicke haben.'5 which is referred to as the total porous space. the porous layer can have a small thickness.

Die angegebenen Materialien zum Herstellen der porösen Schicht sind insbesondere zur Verwendung in Verbindung mit der Hochfrequenzheizung geeignet, sie haben geringe dielektrische Verluste, besitzen eine Warmverformungstemperatur von über 93° C, weisen einen niedrigen Ausdehnungskoeffizienten auf, sind leicht zu bearbeiten, im Lichtbogen beständig, sind für Frequenzen von tausenden von Hertz an-The specified materials for producing the porous layer are in particular for use suitable in connection with high-frequency heating, they have low dielectric losses a hot deformation temperature of over 93 ° C, have a low expansion coefficient, are easy to work with, resistant to arcing, are suitable for frequencies of thousands of hertz.

wendbar, sind widerstandsfähig gegen chemische Zusatzmittel und verkleben nicht mit dem Schaumstoff, haften jedoch an geeigneten Verstärkungsmaterialien. reversible, resistant to chemical additives and do not stick to the foam, however, adhere to suitable reinforcement materials.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeich-The invention is illustrated below with reference to the drawing

nung erläutert. Dabei zeigtexplained. It shows

F i g. t eine erfindungsgemäße Form im Anfangsstadium ihrer Herstellung, quergeschnitten, F i g. t a shape according to the invention in the initial stage of its production, cross-sectioned,

F i g. 2 die Form nach F i g. 1 auf der folgenden Fertigungsstufe,F i g. 2 the form according to FIG. 1 at the following production level,

F i g. 3 die Form nach F i g. I in ihrem Fertigzustand, F i g. 3 the form according to FIG. I in their finished state,

F i g. 4 bis 9 eine abgewandelte Ausführung der Form nach der Erfindung in aufeinanderfolgenden Fertigungsstufen.F i g. 4 to 9 a modified embodiment of the mold according to the invention in successive Manufacturing stages.

Bei einem Verfahren zur Herstellung des Formwerkzeuges nach der Erfindung wird auf ein Modell 10 des herzustellenden Erzeugnisses ein erster Auskleidungsfilm 12 aus einem erstarrenden viskosen . Material durch Aufbürsten oder Aufspritzen, mit der Spritzpistole aufgebracht.In a method for producing the molding tool according to the invention, a model is used 10 of the product to be manufactured is a first lining film 12 made of a solidifying viscous . Material applied by brushing or spraying on with a spray gun.

Obgleich das Modell 10 als rechteckiger Körper dargestellt ist, können seine Umrißlinien beliebig sein. Wenn es für praktisch gehalten wird, kann das herzustellende Erzeugnis selbst das Modell bilden.Although the model 10 is shown as a rectangular body its outlines can be anything. If it is deemed practical, that can be manufactured Produce the model itself.

Für den Auskleidungsfilm kann eine Menge unterschiedlicher Werkstoffe verwendet werden., Das filmbildende Material soll von einer Art sein, die rasch erstarrt, sei es durch Verdampfen eines Lösungsinittels, in dem es sich fein verteilt befindet oder durch Gelbbildung bei Zuführung von Wärme oder Kälte oder durch einen Härteprozeß oder durch Polymerisation. Es soll allerdings ein Werkstoff sein, in welchem weder der Formuntergrund noch das Flockenbündel löslich ist; dabei soll es aber leicht aufgelöst oder auf andere Weise ohne Schwierigkeiten von dem Flockenbündel oder dem Formuntergrund abgetrennt werden können. Bevorzugte Werk-· stoffe enthalten Polyvinylalkohol, Gelatine und Aga, die in der Form konzentrierter wäßriger Lösungen verwendet werden. Andere geeignete Materialien enthalten Lösungen von Wachs in Kohlenwasserstoffen und Kollodium.A variety of materials can be used for the lining film film-forming material should be of a type that solidifies rapidly, be it through evaporation of a solvent, in which it is finely distributed or due to yellowing when heat is applied or cold or by a hardening process or by polymerization. However, it should be a material in which neither the mold substrate nor the flake bundle is soluble; but it should be easy can be dissolved or otherwise separated from the flake bundle or the mold substrate without difficulty. Preferred work Fabrics contain polyvinyl alcohol, gelatin and aga, which are in the form of concentrated aqueous solutions be used. Other suitable materials include solutions of wax in hydrocarbons and collodion.

Nachdem die Modelloberfläche sorgfältig mit der ersten Auskleidung versehen worden ist, werden die behandelten Flächen, solange die Auskleidung noch feucht oder flüssig ist, sorgfältig, beispielsweise mittels einer Spritz- oder Flockpistole, mit Flocken aus Fasern von etwa ¹A bis t mm Länge und 15 bis 30 Denier beflockt, so daß auf der feuchten Filmfläche eine Aufsprühung des flockenden Materials entsteht, das hier somit eine Auflage bildet.After the model surface has been carefully provided with the first lining, the treated areas, as long as the lining is still moist or liquid, carefully, for example using a spray or flock gun, with flakes of fibers from about ¹ A to t mm in length and 15 up to 30 denier flocked, so that the flocculent material is sprayed onto the moist film surface and forms a layer here.

Das Aufbringen der Flocken auf das feuchte Modell wird als »Sanden« bezeichnet. Nachdem das Modell sorgfältig »gesandet« wurde, wird der Überschuß der Flocken abgeschüttelt oder abgeblasen, worauf dem Film mit dem Flockenbesatz die Möglichkeit zur Trocknung gegeben wird. Die auf den feuchten Film aufgebrachten Flocken dringen in den Film ein, so daß sie nach dem Erstarren des Filmes wirksam an Ort und Stelle gehalten werden.The application of the flakes to the wet model is called "sanding". After that Model has been carefully "sanded", the excess flakes are shaken off or blown off, whereupon the film with the flakes is given the opportunity to dry. The on the Moist film applied flakes penetrate into the film, so that after the solidification of the film effectively held in place.

Das flockige Material wird in hinreichender Menge auf die Oberfläche des Filmes aufgesprüht, so daß sich eine strohartige Anhäufung des !lockigen Materials ergibt, von dem ein Teil in den Film eingedrungen ist und hier festgehalten wird. Dem Film 12 wird daraufhin die Möglichkeit zur Trocknung und Erhärtung gegeben, so daß ein dünner plastischer Film mit einer Flockenschicht 14, die im wesentlichen in ihm eingebettet ist, entsteht.The flaky material is sprayed onto the surface of the film in sufficient quantity so that there is a straw-like accumulation of the curly material, part of which has penetrated the film is and is held here. The film 12 is then given the opportunity to dry and Hardening given, so that a thin plastic film with a flake layer 14, which is essentially is embedded in it, arises.

Nach dem Lufttrocknen des Filmes wird eine Schicht gießbaren Materials auf den Film aufgespritzt oder in anderer Weise aufgebracht. Diese Schicht, die als Hinterfütterung 16 dient, besteht aus einem Material mit einem niederen Hochfrequenz-Verlustfaktor, beispielsweise Polyesterharz, das mit Stapelglasseide verstärkt ist, oder einem Epoxyharz, das mit Sand verstärkt ist.After the film is air-dried, a layer of castable material is sprayed onto the film or otherwise applied. This layer, which serves as backing 16, consists of one Material with a low high frequency dissipation factor, e.g. polyester resin with stacked glass fiber reinforced, or an epoxy resin reinforced with sand.

Die Hinterfütterung 16 dient dazu, die erforderliche Festigkeit und Steifigkeit an der Form zu erzeugen. Die Hinterfütterung kann durch Spritzen oder andere geeignete Methoden, wie Gießen, innerhalb einer Form erfolgen. Die Dicke der Hinterfütterung wird durch den vorerwähnten Druck innerhalb der Form bestimmt.The backing 16 is used to generate the required strength and rigidity in the form. The backing can be done by spraying or other suitable methods, such as pouring, inside be done in a form. The thickness of the back lining is determined by the aforementioned pressure inside determined by the shape.

Zur Erhöhung der Festigkeit können Versteifungen oder Stege oder Rippen aus dem gleichen oder aus anderem Material vorgesehen werden. Die Versteifungen oder Stege können ineinandergreifen oder gekreuzt sein, so daß sie weniger Masse besitzen und sich durch die Form selbst nur geringere Wärmeabsorption ergibt.To increase the strength, stiffeners or webs or ribs can be made of the same or made of other material can be provided. The stiffeners or webs can interlock or be crossed so that they have less mass and only lower heat absorption due to the shape itself results.

In die Hinterfütterung 16 können Kühlröhren 18 eingebaut werden. Für die Kühlröhren können Polyäthylenrohre oder andere ähnliche Rohre herangezogen werden.Cooling tubes 18 can be built into the backing 16. Polyethylene pipes can be used for the cooling pipes or other similar pipes can be used.

Das Modell 10 wird sodann dem Formwerkzeug entnommen, wie in F i g. 2 dargestellt ist. Die Form setzt sich nun aus dem Auskleidungsfilm 12, der Flockenschicht 14 und der Hinterfütterung 16 mit den Kühlröhren 18 zusammen.The model 10 is then removed from the mold, as shown in FIG. 2 is shown. Form is now made up of the lining film 12, the flake layer 14 and the backing 16 the cooling tubes 18 together.

Alsdann wird der Film 12 durch Aufsprühen eines geeigneten Lösungsmittels oder durch Eintauchen des gesamten Formwerkzeuges in einen Behälter mit einem solchen Lösungsmittel entfernt; die Form geht dann in den in F i g. 3 dargestellten Zustand über. Sie setzt sich jetzt aus der Flockenschicht 14 mit Unterfütterung 16 und den darin eingebauten Kühlröhren 18 zusammen. Die formende Oberfläche des Formwerkzeuges wird von der Flockenschicht 14 gebildet und erfüllt die gewünschte Voraussetzung nach einer porösen Oberfläche.Then the film 12 by spraying on a suitable solvent or by immersing the entire mold removed into a container with such a solvent; the shape goes then in the in F i g. 3 state shown over. It is now made up of the flake layer 14 with a lining 16 and the cooling tubes 18 built therein. The shaping surface of the The molding tool is formed by the flake layer 14 and meets the desired requirement for a porous surface.

Selbstverständlich kann das Verfahren auch in umgekehrter Weise ausgeführt werden, wonach zunächst die »Hinterfütterung« aus starrem Material mit niederem Verlustfaktor gebildet wird. Dann wird das Innere derselben mit einer dünnen Schicht aus haftendem Material durch Bürsten oder Sprühen versehen, wonach auf die noch feuchte Schicht FlockenOf course, the method can also be carried out in reverse, after which first the "backing" is made of rigid material with a low loss factor. Then that will Cover the inside with a thin layer of adhesive material by brushing or spraying, after which flakes on the still moist layer

ίο aufgebracht werden, die sich teilweise in die Schicht einbetten. Nach dem Härten der Schicht ergibt sich so ein Formwerkzeug mit poröser Formfläche. Die Formhinterfütterung wird beispielsweise aus Polyesterharz oder Epoxyharz mit geeigneter Verstärkung, wie Glasfasern, gebildet. Die Innenfläche der Formhinterfütterung wird dann mit einem dünnen Belag aus Polyesterharz versehen, un<J dieser Belag wird mit Polyamidflocken besprüht, worauf man das Harz aushärten läßt, damit sichergestellt wird, daß die teilweise eingebettete Flockenschicht in der Formhinterfütterung gehalten wird. Das in Fig. 3 gezeigte Formwerkzeug besitzt noch Flansche 20, die über Klammern mit den Flanschen einer Unferform verbindbar sind.ίο be applied, which is partially reflected in the layer embed. After the layer has hardened, a molding tool with a porous molding surface results. the Mold backing is made, for example, of polyester resin or epoxy resin with suitable reinforcement, like glass fibers. The inner surface of the mold is then lined with a thin Covering made of polyester resin, and this covering is sprayed with polyamide flakes, whereupon the Resin can cure to ensure that the partially embedded flake layer in the Mold backing is held. The mold shown in Fig. 3 still has flanges 20, which can be connected via brackets to the flanges of a Unferform.

Die hohlraumbildenden Wände des Formwerkzeuges sind mit antihaftendem Material imprägniert, das in eine Schicht eindringt, die unmittelbar unterhalb der formenden Oberfläche liegt und so eine poröse Formoberfläche bildet.The cavity-forming walls of the mold are impregnated with non-stick material, that penetrates into a layer immediately below the forming surface and so one forms porous mold surface.

Das Formwerkzeug gemäß der Erfindung gestattet Erzeugnisse mit sehr glatter Formoberfläche herzustellen, die sich folglich leicht von der Formoberfläche ablösen.The molding tool according to the invention allows products with a very smooth mold surface to be produced, which consequently easily detach from the mold surface.

Die poröse Schicht unterstützt das Entweichen eingeschlossener Luft, Gase und Dämpfe und trägt insbesondere zur sorgfältigen Erwärmung und damit Ausdehnung und Verschmelzung solcher Kunststoffperlen bei, die die Formoberfläche berühren. The porous layer supports the escape of trapped air, gases and vapors and in particular carries for careful heating and thus expansion and fusion of such plastic beads that touch the mold surface.

Da verlustarmes Material für das Formwerkzeug verwendet wird, bleibt es verhältnismäßig kühl, ungleich den bisher im Dampfverfahren verwendeten Metallformen, bei welchen der Dampf in der Berührung mit der Formfläche kondensiert und das Kondenswasser nicht sofort wieder in Dampf verwandelt wird wegen der fortdauernden Kühlwirkung der Formfläche. Bei Formwerkzeugen nach der Erfindung wird der Dampf nicht zu Wasser kondensieren, da die poröse Schicht als isolierende Sperre dient und dem Dampf durch das Hochfrequenzfeld ständig Energie zugeführt wird.Since low-loss material is used for the mold, it remains relatively cool, uneven the metal molds previously used in the steam process, in which the steam comes into contact condenses with the mold surface and the condensed water is not immediately converted back into steam is due to the continued cooling effect of the mold surface. In molding tools according to the invention the steam will not condense into water, as the porous layer acts as an insulating barrier serves and the steam is constantly supplied with energy by the high-frequency field.

Claims

Patent claims:

1. Molding tool for manufacturing foam products from a mixture of

small, expandable, thermoplastic plastic and a liquid with a high dielectric Loss factor using high-frequency heating, characterized in that that a porous layer of fibers or flakes is arranged on the surfaces surrounding the mold cavity, the Flakes are partially embedded in the form.

2. Mold according to claim 1, characterized in that the mold and the

porous layer made of a rigid material with a low dielectric loss factor.

3. Mold according to claims 1 and 2, characterized in that the material the porous layer chemically and physically against the thermoplastic and the Liquid is inert.

4. Mold according to claims 1 to 3, characterized in that the fibers or Flakes are made of mineral material.

5. Mold according to claims 1 to 4, characterized in that the fibers or m Flakes are made from polyamides.

6. A method for producing a molding tool according to claims 1 to 5 using of a model, characterized in that the model is covered with a film of castable, * 5 releasable material is coated so that fibers or flakes are applied to the still moist film become that they are partially embedded in the film that the film solidifies thereafter that a layer of castable material is then applied to the film and that finally, after this layer has solidified, the film is dissolved out.

7. The method according to claim 6, characterized in that a film of water-soluble, adhering material is drawn up.

8. The method according to claim 6, characterized in that the film with polyester, in the glass fibers are incorporated, is coated.

1 sheet of drawings