Verfahren
zur Herstellung von Schaumstoffformkörpern Es ist bekannt, daß man Formkörper aus
schaumförmigen thermoplastischen Kunststoffen durch Erhitzen von feinteiligen treibmittelhaltigen
thermoplastischen Kunststoffen in gasdurchlässigen Formen auf Temperaturen oberhalb
des Erweichungspunktes der thermoplastischen Kunststoffe herstellen kann. Heim Erhitzen
schäumen die Teilchen auf und sintern unter dem Druck des Treibmittels zu homogenen
Formkörpern zusammen. Um Formkörper mit besonders niedrigem Raumgewicht erhalten
zu können, hat sich eine Arbeitsweise in der Technik eingeführt, bei der man bereits
geschäumte, aber noch blähfähige Teilchen erhitzt und somit weiter
aufschäumt,
so daß sie versintern: Es hat sich gezeigt, daß nach einer solchen Arbeitsweile
hergestellte Formkörper mitunter nicht in allen Eigenschaften befriedigen. ts kann
2.H. vorkommen, daB die Oberflächenkanten odet Ecken der Formkörper nur ungenügend
mechanisch widerstandsfähig sind.
Von Formkörpern, die für isolierende
oder sto13dämpfende Aufgaben bestimmt sind, werden bestimmte Festigkeitseigenschaften
gefordert. Die Festigkeit von Schaumstoffen nimmt mit steigendem Raumgewicht zu.
Hauptsächlich bei Massenartikeln für Verpackungszwecke ist es wünschenswert, daß
besonders die beanspruchten Teile des Formkörpers eine ausreichende Festigkeit haben.procedure for the production of foam moldings It is known that moldings can be produced from foam-like thermoplastics by heating finely divided thermoplastics containing blowing agents in gas-permeable molds to temperatures above the softening point of the thermoplastics. When heated, the particles foam up and sinter together under the pressure of the blowing agent to form homogeneous shaped bodies. In order to be able to obtain moldings with a particularly low density, a method of working has been introduced in technology in which already foamed but still expandable particles are heated and thus further foamed so that they sinter: it has been shown that after such a period of work produced moldings sometimes do not satisfy all properties. ts can 2.H. It can happen that the surface edges or corners of the shaped bodies are only insufficiently mechanically resistant. Shaped bodies intended for insulating or shock-absorbing tasks are required to have certain strength properties. The strength of foams increases with increasing density. Mainly in the case of mass-produced articles for packaging purposes, it is desirable that the parts of the molded body in particular that are subjected to stress have sufficient strength.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Formkörpern
aus schaumförmigen thermoplastischen Kunststoffen, bei dem man feinteilige verschäumbare
thermoplastische Kunststoffe in Formen, die nicht gasdicht schlier3en, durch Erhitzen
aufschäumt und versintert, wobei die Teilchen zum Füllen der Form mittels pneumatischer
Förderung in die Form eingebracht werden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man
innerhalb des Formenhohlraumes mittels eines räumlich gerichteten Druckgefälles
Teilchen einer bestimmten Kenngröße an vorgegebene Stellen der Form fördert und
den restlichen Teil des Formenhohlraumes mit Teilchen einer anderen Kenngröße ausfüllt.
Das Verfahren eignet sich grundsätzlich zur Herstellung von Formkörpern aus feinteiligen
verschäumbaren thermoplastischen Kunststoffen, die durch Erhitzen versintert werden
können. Von diesen Kunststoffen haben verschäumbare Styralpollmerisate besondere
Bedeutung.The invention relates to a process for the production of moldings
from foam-like thermoplastics, in which one finely divided foamable
Thermoplastic plastics in forms that do not streak gas-tight by heating
foams and sintered, whereby the particles for filling the mold by means of pneumatic
Funding are introduced into the form, which is characterized in that one
inside the mold cavity by means of a spatially directed pressure gradient
Particles of a certain parameter at predetermined points of the shape and promotes
fills the remaining part of the mold cavity with particles of a different parameter.
The process is basically suitable for the production of moldings from finely divided
foamable thermoplastics that are sintered by heating
can. Of these plastics, foamable styrene polymers have special ones
Meaning.
Styrolpolymerisate im Sinne der Erfindung sind Polystyrol und
Mischpolymerisate des Styrole mit anderen Ot , f3-ungesättigten
polymerisierbaren Verbindungen, die mindestens 50 46*üöhttteilü
Styrol einpolymerisiert enthalten. Als Mischpolymerisationskomponenten
kommen z.B. in Frage O(., -Methylstyrol, kernhalogenierte Styrole, kernalkylierte
Styrole, Acrylnitril, Ester der Acryl-oder Methacrylsäure von Alkoholen mit 1 bis
8 C-Atomen, N-Vinylverbindungen, wie Vinylcarbazol, oder auch geringe Mengen an
Verbindungen, die zwei polymerisierbare Doppelbindungen enthalten, wie Butadien,
Divinylbenzol oder Butandiol-diacrylat. Die Styrolpolymerisate können Zusätze enthalten,
z.B. Flammschutzmittel, wie Tris-dibrompropyl-phosphat, Hexabromcyclododecan, Chlorparaffin,
oder Synergisten für die Flammschutzmittel, wie Ferroeen, hochzersetzliche organische
Peroxyde, weiterhin Farbstoffe oder beliebige Füllstoffe. Die Styrolpolymerisate
enthalten in homogener Verteilung ein Treibmittel. Als Treibmittel ,eignen sich
z.B. unter Normalbedingungen gasförmige oder flüssige Kohlenwasserstoffe oder Halogenkohlenwasserstöfre,
die das Styrolpolymerisat nicht lösen und deren Siedepunkte unter dem Erweichungspunkt
des Polymerisates liegen. Geeignete Treibmittel sind z.B. Propan, Butan, Pentan,
Cyclopentan, Hexan, Cyclohexan, Dichlordifluormethan und Trifluorchlormethan. Die
Treibmittel sind in den Styrolpolymerisaten-im allgemeinen in Mengen zwischen 3
und 15 Gewichtsprozent, bezogen auf das Polymerisat, enthalten. Die feinteiligen
Styrolpolymerisate können z.B. in Perlform, in Form zylindrischer Granulate oder
in Form von Brocken vorliegen, wie sie beim Mahlen von Substanzpolymerisaten erhalten
werden. Die Teilchen haben vorteilhaft einen Durchmesser von 0,1 bis 6 mm, insbesondere
von 0,4 bis 3 mm.
Vorteilhaft werden nach dem Verfahren der Erfindung
vorgeschäumte Styrolpolymerisate verarbeitet. Die feinteiligen Styrolpolymeri rate
können z.B. auf das 10- bis 100-fache ihres ursprünglichen Volumens vorgeschäumt
sein. Das Vorschäumen wird nach bekannten Verfahren, z.B. durch Behandeln der treibmittelhaltigen
Teilchen mit strömendem Wasserdampf, vorgenommen. Das Erhitzen der feinteiligen
vorgeschäumten Styrolpolymerisate wird in nicht gasdicht schließenden Formen vorgenƒ;gaen.
Unter nicht gasdicht schließenden Formen sind solche Formen zu verstehen, aus denen
Gase, z.B Luft, nicht aber das aufschäumende Polymerisat entweichen können. Man
erhitzt die vorgeschäumten Teilchen zweckmäßig mit Wasserdampf oder Gemischen aus
Wasserdampf und Luft. Die Arbeitsweisen zum Vorschäumen von Styrolpolymerisaten
bzw."zum Auoschäumen sind beispielsweise in Arbeiten von F. S7ttastny beschrieben,
die in der Zeitschrift "Kunststoffe", 44. Jahrgang, 1954,'auf den Seiten 173 bis
180, sowie in der Zeitschrift "Der Plastverarbeiter", Jahrgang 1954, auf den Seiten
260 bis 271, erschienen sind. Außerdem werden die Arbeiteweisen 'in dem Buch von
H.L. v. Cube und K.E. Fohl "Die Technologie des schäumbaren Polystyrols", Dr. Alfred
Hüthig Verlag GmbH, Heidelberg, 1965, beschrieben. Unter Teilchen einer bestimmten
Kenngröße sollen feinteilige verschäumbare Künetstoffe mit bestimmten Materialeigenschaften
verstanden werden. So können sich z.B. die Teilchen hinsichtlich ihrer stofflichen
Zusammensetzung oder. ihres Raumgewichtes z.B. im vorgeschäumten Zustand unterscheiden.
Unter unterschiedlicher
stofflicher Zusammensetzung soll der Unterschied
im Konomerenaufbau, im Gehalt an Zusatzstoffen, wie Plammschutzmitteln, Farbstoffen
oder Füllstoffen, verstanden werden. So kann man beispielsweise in die die Deckschicht
des Formkörpers bildenden Stellen der Form verschäunbare Kunststoffe einbringen,
die gegen die Einwirkung bestimmter Lösungsmittel, z.B. gegen Schmieröle, widerstandsfähig
sind. Zur Herstellung besonders schwerentflamm-
barer Formkörper kann man
für die die Oberflächen des Formkörpers bildenden Schichten Kunststoffe mit einem
besonders hohen Gehalt an Plammschutzmittel verwenden. Die Kunststoffe können sich
auch im Raumgewicht unterscheiden.Styrene polymers in the context of the invention are polystyrene and Copolymers of styrene with other Ot, f3-unsaturated
polymerizable compounds, which are at least 50 46 * üöhttteilü
Contain polymerized styrene. Examples of copolymerization components that can be used are O ( which contain two polymerizable double bonds, such as butadiene, divinylbenzene or butanediol diacrylate. The styrene polymers can contain additives, for example flame retardants such as tris-dibromopropyl phosphate, hexabromocyclododecane, chlorinated paraffin, or synergists for the flame retardants, such as ferroene, high-decomposition agents Dyes or any fillers. The styrene polymers contain a blowing agent in homogeneous distribution. Suitable blowing agents are, for example, gaseous or liquid hydrocarbons or halogenated hydrocarbons under normal conditions which do not dissolve the styrene polymer and whose boiling points are below the softening point of the polymer . Suitable propellants are, for example, propane, butane, pentane, cyclopentane, hexane, cyclohexane, dichlorodifluoromethane and trifluorochloromethane. The blowing agents are generally present in the styrene polymers in amounts between 3 and 15 percent by weight, based on the polymer. The finely divided styrene polymers can, for example, be in bead form, in the form of cylindrical granules or in the form of lumps, such as are obtained when bulk polymers are ground. The particles advantageously have a diameter of 0.1 to 6 mm, in particular 0.4 to 3 mm. Pre-expanded styrene polymers are advantageously processed by the process of the invention. The finely divided Styrolpolymeri rate can, for example, be prefoamed to 10 to 100 times their original volume. Pre-foaming is carried out by known methods, for example by treating the blowing agent-containing particles with flowing steam. The heating of the finely divided, pre-expanded styrene polymers is done in molds that do not close in a gas-tight manner. Shapes that do not close in a gas-tight manner are to be understood as meaning those shapes from which gases, for example air, but not the foaming polymer, can escape. The prefoamed particles are expediently heated with steam or mixtures of steam and air. The working methods for pre-foaming styrene polymers or "for foaming" are described, for example, in work by F. S7ttastny, which is published in the magazine "Kunststoffe", Volume 44, 1954, 'on pages 173 to 180, and in the magazine "Der Plastverarbeiter ", Born in 1954, on pages 260 to 271. In addition, the working methods are described in the book by HL v. Cube and KE Fohl" The technology of foamable polystyrene ", Dr. Alfred Hüthig Verlag GmbH, Heidelberg, 1965, Particles of a certain parameter should be understood to mean finely divided foamable synthetic materials with certain material properties. For example, the particles can differ in terms of their material composition or their density, e.g. in the pre-expanded state Additives such as flame retardants, dyes or fillers are understood en. For example, in the areas of the mold that form the cover layer of the molded body, plastic that can be barred and that are resistant to the action of certain solvents, for example lubricating oils, can be introduced. To produce particularly flame-retardant molded bodies, plastics with a particularly high content of flame retardant can be used for the layers forming the surfaces of the molded body. The plastics can also differ in density.
3ö kann man z. B. ah die Stellen der Form, in denen mechanisch besonders
widerstandsfähige Teile des Formkörpers gebildet worden,
feinteilige vorgeschäumte
Kunststoffe mit hohem Raumgewicht und
in den verbleibenden Formenhohlraum
Kunststoffe mit relativ
niedrigem Raumgewicht fördern. 8agh
dem Prinzip köünen Formkörper erhalten werden, die an mechanisch
besonders beanspruchten Stellen,
bei$pielsweise an den Ecken oder Rändern,
verstärkt sind.
Die Teilchen werdeä@mittels eines räumlich gerlchteteä D=uc'kge-
fällen an vorgegebene Stellen der Form gefördert. )lau
kann die
Anteile der Teilchen verebhiedener 1Ceangrößen entweder
nachein-
ander oder durch mehrere Etaläsae gleicheeitig@an verschiedenen'
Stellen der Fora fördern.
Das räumlich gerichtete Druckgef4lle kann z. B: dmduteh
aufgebaut
werdet, daß man an einer Stelle der Fora ein Vakuum ßnIegt
und
die Teilchen an einer anderen Stolle durch einen Einlaß
eintreten
läßt.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können Formkörper mit besonders
günstigen mechanischen Eigenschaften hergestellt werden. Im Vergleich zu bekannten
Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus schaumförmigen thermoplastischen Kunststoffen
werden geringere Mengen des zum Erreichen bestimmter Eigenschaften erforderlichen
verschäumbaren Rohstoffes benötigt. Eine zweckmäßige Vorrichtung zur Durchführung
des Verfahrens besteht aus einer Form, die nicht gasdicht schließt, mit pneumatischer
Fülleinrichtung. An einer oder mehreren Stellen der Form sind Gasauslaßöffnungen
angeordnet, an denen das Trägergas für den Transport des thermoplastischen
Kunststoffs bevorzugt entweichen kann. Die Gasauslaßöffnungen sind zweckmäßig mit
einem evakuierbaren Behälter fest verbunden. So kann man z.8. an den Gasaustrittsöffnungen
ein Vakuum anlegen und den vereehäumbaren Kunststoff mittels Druckluft durch die
Einlaßöffnungen in die Form befördern. Der Kunststoff sammelt sich dann an der Stelle
der Form an, an der die Gasaustrittsöffnung angeordnet ist. Auf diese Weise ist
es beispielsweise möglich, in die Ecken der P#rm, in der z.B. ein Verpackungskörper
hergestellt werden soll, vorgeachäumten feinteiligen Kunststoff hoher Dichte zu
befördern und danach den Rest der Form mit vorgeschäumtem Kunststoff niedriger Dichte
zu füllen. Nach dem Ausschäumen erhalt man einen Porakörper,
der an den Ecken mechanisch besondere fest Set. Die Gasauslaßöffnungeä werden
vorteilhaft an den Stellen der Form angeordnet, an denen die Teilchen einer
bestimmten genngrö$e kon-zentriert werden sollen. Es ist aber auch möglich,
die Gaaaustritteöffnungen an solchen Stellen der Fora anzuordnen, au
denen
sich Grenzflächen zwischen den verschiedenen Teilchenarten
aus-
bilden sollen. Die Teilchen unterschiedlicher ltenasahlen
werden
dann gleichseitig durch verschiedene Eiplagstutzea in die
Porim
eingebracht.
Beispielhafte Ausführungsformen der erfindungegeme-ßen Vorrich-
tungen
sind in den Figuren von 1 und 2 dargestellt.
Figur 1 stellt den Querschnitt durch eine Form zur
Herstellung
von Formkörpern mit U-förmigwn QQerschnittsflächen dar.
In den
Boden der Form 1 ist ein Einfülletutzen 2 4ngeordnet,
durch den
des verschäumbare Material in den Formsnhohlraum 3 eingebracht
wird. Die äußeren Seitenwände 4 der Form 1 sind mit einer
Viel-
zahl von Durchbrüchen 5 versehen. Die Oberseite der Porm-ä
ebenfalls mit Durchbrüchen 5 versehen, die in einen Kanal
7 ein-
münden. Der Kanal 7 ist mit einem Stutzen 8 verbunden, durch
den
die Luft über den Kanal 7 aus dem Formenhohlraum 3 abgesaugt
wer-
den kann. Die Form 1 ist an den Seiten von Dampfkammern
9 umge-
ben. Wird die Luft aus dem Formenhohlraum 3 abgesaugt und
gleich-
zeitig verschäumbares Material durch einen Einfüllatutmen
2 ein-
gebracht, so sammelt sich das Natqrial zunächst in den Seiten-
teilen der Form an. Unterbricht man den Zulauf des Materials
und
bringt einen verachäumbaren Rohstoff mit anderen Kennzahlen
ein,
so sammelt sich dieser Rohstoff in dem restlichen Teil der
Form
an. Nach dem Füllen wird wie üblich durch Einblasen von
Dampf
durch die Dampfkamter 9 in den Innenhohlraum 3 der Form
1 des
verscbäumbaren Materials Busgeschäumt.
Figur 2 stellt eine andere Variante- der erfindungegemäßen Vorrichtung
dar. Zn den Hoden der Form 1 sind mehrere Linfüllstutzen 2 eingelassen, durch die
der Formeninnenraum 3 mit verschäumbarem Kunststoff gefüllt werden kann. An mehreren
Stellen der Form sind Durchbrüche 5 eingeschnitten, die entweder mit einem Kanal
7 oder direkt mit Stutzen 8 verbunden sind. Wird durch die Stutzen 8 Luft aus dem
Formeninnenraum 3 abgesaugt, so kann durch die Einfüllstutzen 2 gleichzeitig Material
mit unterschiedlichen Kenngrößen eingebracht werden. Es bildet sich eine Grenzfläche,
zwischen den Anteilen unterschiedlicher Zusammensetzung aus.3ö you can z. B. ah the points of the mold in which mechanically particularly resistant parts of the molded body have been formed, promote finely divided pre-expanded plastics with a high density and in the remaining mold cavity plastics with a relatively low density. According to the principle, shaped bodies can be obtained which are reinforced at points that are particularly subject to mechanical stress, for example at the corners or edges. The particles werdeä @ by means of a spatially gerlchteteä D = uc 'k overall
cases are promoted at predetermined points of the form. ) she can be lukewarm
Proportions of the particles of different 1Cean sizes either one after the other
other or through several Etaläsae on the same side @ at different '
Make the fora promote.
The spatially directed pressure gradient can e.g. B: dmduteh built up
it becomes that a vacuum is applied at one point of the fora and
the particles enter at another gallery through an inlet
leaves.
Moldings with particularly favorable mechanical properties can be produced by the process according to the invention. In comparison to known processes for the production of molded bodies from foam-like thermoplastics, smaller amounts of the foamable raw material required to achieve certain properties are required. An expedient device for carrying out the method consists of a mold that does not close in a gas-tight manner, with a pneumatic filling device. Gas outlet openings are arranged at one or more points on the mold, at which the carrier gas for the transport of the thermoplastic material can preferably escape. The gas outlet openings are expediently firmly connected to an evacuable container. So you can z.8. Apply a vacuum to the gas outlet openings and use compressed air to convey the foamable plastic through the inlet openings into the mold. The plastic then collects at the point on the mold at which the gas outlet opening is arranged. In this way it is possible, for example, to convey pre-expanded, finely divided high-density plastic into the corners of the P # rm in which, for example, a packaging body is to be produced, and then to fill the rest of the mold with pre-expanded, low-density plastic. After foaming one obtains a Porakörper that mechanically particularly at the corners firmly set. The gas outlet openings are advantageously arranged at the points on the mold at which the particles of a certain nominal size are to be concentrated. However, it is also possible to arrange the gas outlet openings at such locations on the fora, from which interfaces between the different types of particles
should form. The particles will be of different ltena numbers
then at the same time through various egg stubsa into the porim
brought in.
Exemplary embodiments of the erfindungegeme-SEN Vorrich- obligations are shown in Figures 1 and 2. FIG. Figure 1 shows the cross section through a mold for production
of shaped bodies with U-shaped Q cross-sectional areas. In the
Bottom of the form 1 is a filler neck 2 4 arranged through the
of the foamable material is introduced into the mold cavity 3
will. The outer side walls 4 of the mold 1 are
number of openings 5 provided. The top of the porm-ä
also provided with openings 5, which are in a channel 7
flow out. The channel 7 is connected to a nozzle 8 through which
the air is sucked out of the mold cavity 3 via the channel 7
can. The mold 1 is surrounded on the sides by steam chambers 9
ben. If the air is sucked out of the mold cavity 3 and
material that can be foamed at an early stage by filling in 2
brought, the natqrial collects first in the side
share the shape. If the feed of the material is interrupted and
brings in a dispensable raw material with different key figures,
so this raw material collects in the remaining part of the mold
at. After filling it is done as usual by blowing in steam
through the steam chamber 9 into the inner cavity 3 of the mold 1 of the
foamable material bus-foamed.
FIG. 2 shows another variant of the device according to the invention. Several liners 2 are embedded in the testicles of the mold 1, through which the mold interior 3 can be filled with foamable plastic. Openings 5, which are connected either to a channel 7 or directly to connecting pieces 8, are cut into several places in the mold. If air is sucked out of the mold interior 3 through the nozzle 8, material with different parameters can be introduced through the filler nozzle 2 at the same time. An interface is formed between the proportions of different composition.