DE1629321C3 - Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen geschäumter Bahnen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum kontinuierlichen Herstellen geschäumter Bahnen aus vollständig ausgeschäumten Kunststoffpcrlen, insbesondere aus Polystyrol durch Zusamnenpressen der Perlen unter gesteuertem Zuführen von Wärme zur Bildung eines Formteiles mit gewünschter Dicke und Dichte und anschließendes Abkühlen unter Beibehaltung des Druckes. Die nach einem solchen Verfahren hergestellten Produkte sind insbesondere für Isolationszwecke geeignet und weisen gute mechanische Eigenschaften sowie eine geringe Dichte auf. Zur Herstellung solcher Produkte, z. B. aus Polystyrolschäumen, lassen sich beispielsweise Granulate thermoplastischer Harze verwenden, die ein Treibmittel enthalten. Unter dem Einfluß von Wärme, die die Verflüchtigung des Treibmittels hervorruft, wandeln sich die Granulate in geschäumte Perlen um.

Aus der FR-PS 13 10 709 ist ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung zellularer Tafeln oder Platten aus einem Kunststoff wie Polystyrolschaum bekannt. Bei dem dort beschriebenen Verfahren erfolgt die Herstellung der Tafeln oder Platten durch Zusammenpressen des vollständig ausgeschäumten Materials unter Zuführen von Wärme zur Bildung eines Formteiles mit gewünschter Dicke und Dichte.

Das dort beschriebene Verfahren ermöglicht zwar eine bessere Homogenisierung der Profilquerschnitte gegenüber mit älteren Verfahren hergestellten Produkten, jedoch wird wegen der dort zuerst erfolgenden Komprimierung des Materials ein vergrößerter Strömungswiderstand für die als wärmeübertragendes Medium wirkende Heißluft gebildet. Innerhalb des Formquerschnitts kommt es daher zur Ausbildung von Temperaturprofilen, was sich in einer unterschiedlichen Adhäsion der Perlen der Mittelzonen gegenüber den Randzonen ausdrückt.

Ein weiterer Nachteil des Verfahrens gemäß der FR-PS 13 10 709 besteht darin, daß eine kontinuierliche Herstellung eines Plattenbandes mit beliebig einstellbaren Dichten nicht möglich ist. Infolge der dort gleichzeitig vorgesehenen Anwendung von Druck und Erwärmung können die beiden die Dichte beeinflussenden Parameter nicht klar voneinander getrennt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, das eine kontinuierliche Betriebsweise erlaubt, wobei die Dichte der Formteile beliebig einstellbar und eine größtmögliche Homogenität des Materials erzielbar ist.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, ein Verfahren der im Oberbegriff bezeichneten Art so durchzuführen, daß die aufgeschäumten Perlen einer gesteuerten Erwärmung durch Heißluft bei Atmosphärendruck unterzogen werden, um eine zusammenhängende, praktisch noch unverformte Masse zu erhalten, und daß die Temperatur des ersten Schrittes im wesentlichen beibehalten und dabei die Masse auf ihre endgültige Form zusammengedrückt wird.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Erwärmung der Perlen mit Heißluft bei einer Temperatur zwischen 103 und 130⁰C erfolgt.

Zweckmäßigerweise wird das Ausgangsmaterial so stark verdichtet, daß das Verhältnis der Dichten der Ausgangsmasse zum Endprodukt zwischen 0,4 und 0,6 liegt und vorzugsweise 0,5 beträgt.

In weiterer Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Material während des Zusannenpressens und Kühlens von den gleichen Druckmitteln be-« aufschlagt. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die zusammenhängende Masse auf ihren Hauptoberflächen vor dem Zusammendrücken zusätzlich so erwärmt wird, daß eine glatte Oberfläche und eine größere Oberflächendichte erzielt wird.

In weiterer Ausbildung der Erfindung wird die Temperatur in der Druckzone so eingestellt, daß sie geringfügig oberhalb der Temperatur der Masse liegt.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Vorrichtung mit einem Vorratskasten und mit wenigstens einem Förderer zur kontinuierlichen Zufuhr geschäumter Kunststoffteilchen zu einer von einander gegenüberliegenden endlosen Förderbändern gebildeten Förderstrecke verwendet, die eingangs eine Erwärmungs- und ausgangs eine Kühlzone aufweist, zwischen denen eine Druckzone vorgesehen ist, in welcher die dieser und der Kühlzone gemeinsam parallellaufenden Förderbänder einen geringeren gegenseitigen Abstand aufweisen als die der Erwärmungszone, dadurch gekennzeichnet, daß um die Förderbänder der Erwärmungszone und um die Förderbänder der Druckzone Blaskästen angeordnet sind, die im Bereich der Erwärmungszone senkrecht durch die Kunststoffteilchen Warmluft, in der Druckzone aber Kaltluft gegen die Oberflächen der gebildeten Matte blasen.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Siebbänder der Erwärmungszone auf der Austrittsseite des Fördergutes über je zwei Umlenkrollen geführt sind, von denen diejenigen, die an den Raumlinien der Förderstrecke liegen, näher an die Umlenkrollen der Förderbänder der Druckzone gerückt sind und die kleineren Durchmesser aufweisen.

In weiterer Ausbildung der Erfindung sind die Förderbänder der Druckzone auf der Eintrittsseite des Fördergutes über je zwei Umlenkrollen geführt, von denen diejenigen, die den Förderbändern der Erwärmungszone näher liegen, den größeren gegenseitigen Tangentialabstand aufweisen.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn unterhalb der Eintrittsstelle des Fördergutes zwischen den Siebbändern der Erwärmungszone eine Saughutze vorgesehen ist.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden vollständig ausgeschäumte Perlen verwendet, die anschließend zusammengedrückt werden, wodurch eine Agglomerierung sowie die Bildung eines Produktes gewünschter Abmessungen hervorgerufen wird. Die dazu verwendeten Kunststoffperlen können beispielsweise nach den Verfahren gemäß der DT-OS 16 29 323 oder gemäß der DT-PS 16 29 322 hergestellt sein. Solche geschäumten Perlen besitzen insbesondere die Eigenschaft, daß ihre scheinbare spezifische Dichte im Bereich von 5 kg/m³ oder darunter liegt.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sollen im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert werden. Die Zeichnungen zeigen in

F i g. 1 einen Schnitt einer Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen von geschäumten Bahnen,
F i g. 2 eine Teilansicht der Vorrichtung,
F i g. 3 eine perspektivische Darstellung der Vorrichtung und in

Fig.4 eine Teilansicht zur Darstellung von Einzelheiten beim Übergang des Materials aus der Heizzone in die Druckzone.

Wie aus den Zeichnungen ersichtlich werden die Kunststoffperlen mit geringer Dichte in einen Aufgabetrichter 9 gegeben und über eine oder mehrere Transportschnecken 10 in den ersten Teil der Vorrichtung eingeführt, der zwei metallische endlose Maschenbänder 17 und 18 aufweist, zwischen denen die Perlen gefaßt und nach hinten transportiert werden. Durch die Förderschnecke 10 kann außer dem Transport des geschäumten Materials ein gewisser Druck auf das Material ausgeübt und eine günstige Füllung des Raumes zwischen den beiden Bändern erreicht werden. Während dieses ersten Teiles dieses Weges werden die Perlen durch Heißluft erwärmt, die in einen unteren Kasten 11 eingeführt wird und zu einem oberen Kasten 12 strömt, nachdem sie die Masse der Perlen durchsetzt hat. Die beiden Kästen können Trennwände 13 zur Unterteilung in verschiedene Abteilungen 14. 15 und 16 aufweisen.

Die Förderbänder 17 und 18 begrenzen die Dicke der Perlenschicht und machen eine zweckmäßige Warmluftströmung möglich. Hierdurch wird eine leichte Agglomerierung der Perlen untereinander hervorgerufen. Die beiden Förderbänder 17 und 18 können parallel oder leicht geneigt zueinander angeordnet sein, so daß die Höhe der Perlenschicht je nach Vorschub vermindert und damit eine leichte Zusammendrückung der Perlen und eine Verminderung des Zwischenraumes bewirkt wird. Die beiden Vorrichtungen werden nacheinander angeordnet, und zwar entweder mit dem gleichen Fördererpaar oder unter Verwendung mehrerer Paare aufeinanderfolgender Förderer.

Im vorderen Teil der Vorrichtung kann auch eine Vorrichtung zur Erzeugung geringer Saugwirkung nach unten, beispielsweise eine Saughutze angeordnet werden, um einen Luftstrom quer zur Zuführungsvorrichtung hervorzurufen und um die Einordnung der Perlen in den Aufgabetrichter 9 zu erleichtern.

In der Nähe des Austritts aus den Förderern 17 und 18 kann der Agglomerierungszustand der Perlen derart sein, daß Luft weniger leicht durch das Produkt strömen kann; man kann deshalb einfach in diesem Teil der Vorrichtung einen Warmluftstrom nur auf den Förderern zur Verminderung ihrer Abkühlung vorsehen.

Beim Austritt aus dem ersten Element der Vorrichtung erhält man ein Band 19 ausreichender Kohäsion, das in das zweite Element der Vorrichtung übergeben wird, wobei dieses Element die Aufgabe hat, die gewünschte Zusammendrückung hervorzurufen. Das zweite Element besteht aus zwei endlosen Förderbändern 20 und 2i, die hohen Drücken, z. B. im Bereich von 4 t/m², standhalten. Diese Förderbänder bestehen z. B. aus starren, untereinander gelenkig verbündender Me-

fellstreifen. Die beiden Förderbänder 20 und 21 treten jeweils in einen der Kästen 22 und 23 ein, durch die die Warmluft strömt. Im Inneren der Kästen sind im hinteren Teil nochmals Kästen 24 und 25 vorgesehen, die von Kaltluft durchströmt werden. Diese Luft wird auf die Förderbänder zur Abkühlung des Produktbandes gerichtet. Man kann auch eine Zerstäubung von Kühlflüssigkeit vorsehen. So erhält man ein zusammengedrücktes Element, dessen vorderer Teil erwärmt wird, um die Oberfläche des Produktes auf eine leicht über der der Masse liegenden Temperatur zu erwärmen und um eine Oberflächenbehandlung des Bandes bei der Zusammendrückung sicherzustellen, wodurch über eine geringe Dicke eine Verdichtung des Materials hervorgerufen wird und der hintere Teil dieses Elementes den Druck des Bandes unter Abkühlung aufrecht erhält.

Die Übergabe vom Heizelement zum Druckelement kann direkt ohne jeden Zwischenträger erfolgen. Es können aber auch kleine, sich drehende Rollen 26 und 27 vorgesehen sein, die das Blähen des Bandes am Aus*- tritt aus dem ersten Element begrenzen. Es können auch seitlich Rollen mit vertikalen Achsen. Reliefrädchen, Raupenrädchen, Ausweitrollen od. dgl. vorgesehen sein, um die Form der Ränder zu beeinflussen. Während dieses Übergabevorganges befindet sich das Material in halbplastischem Zustand, was günstig zur Herstellung einer zweckmäßigen Randform des Bandes ist, wenn am Austritt aus dem Druckelement Platten entnommen werden sollen. Während dieser Übergabe kann man noch eine leichte Überhitzung der Bandoberflächen hervorrufen, so daß auf diesem eine Glasierung bzw. eine höhere Dichte in den der Oberfläche benachbarten Schichten bewirkt wird.

Die Zusammendrückung erfolgt schon beim Eingriff des Bandes zwwischen den beiden Förderern 20 und 21. Letztere liegen parallel und halten so eine konstante Dicke während des Abkühlens, das an die warme Eintrittszone erfolgt. Der Abstand der beiden Förderer voneinander entspricht praktisch der dem Produkt 19a zu erteilenden Dicke, während der Abstand am Eintritt der Förderbänder 17 und 18 zur Heizzone entsprechend einem zweckmäßigen Verhältnis mit dem der Förderer 20 und 21 geregelt wird, um so ein Dichteverhältnis von 0,4 bis 0,6, vorzugsweise von 0,5 zwischen den geschäumten Perlen und dem Endprodukt zu erhalten.

Die im Druckelement verwandte Warmluft durchsetzt das Produkt nicht, sondern erwärmt die endlosen Bänder des Förderers. In diesem Teil der Anlage kann man auch eine Heizung durch Strahlungselemente vorsehen. Diese Elemente 43 und 43a (vgl. F i g. 2) werden vorzugsweise am Einlaufteil der Transportbänder 20 und 21 vorgesehen. Die Erhitzung durch Strahlung er-. laubt eine Oberflächenerwärmung der Förderer.

Durch die Regelung der Temperatur im Druckelement auf einen geringfügig über den der Perlen liegenden Wert können die Oberflächen des Produktes glasiert und die Dichte in den Schichten in der Nähe der Oberflächen gegebenenfalls erhöht werden.

Am Austritt aus der Vorrichtung sind ebenfalls Einrichtungen, z. B. Rollen 44 oder parallele Bänder vorgesehen, die zur Aufrechterhaltung einer gewissen Zusammendrückung dienen und gegebenenfalls ein Nachblähen des Materials verhindern. Weiterhin sind nicht gezeichnete Einrichtungen zur Einstellungen der Temperatur der Gesamtvorrichtung vorgesehen.

F i g. 3 zeigt eine perspektivische Darstellung der Vorrichtung nach Fig. 1. In der Zeichnung erkennt man bei 28 einen Brenner zur Erwärmung der Luft, bei 29 die Heizkammer, bei 30 den Ventilator, durch den die Warmluft durch die Leitungen 3! durch die Abteilungen 14, 15 und 16 des Teiles der Vorrichtung geliefert wird, die zur Aufheizung der Perlen dient; bei 32 erkennt man Leitungen, durch die die Luft in die Heizkammer zurückgeführt wird.

Mit 33 ist der Brenner zur Erwärmung der Luft bei 39 bezeichnet, wobei diese Luft durch den Ventilator 34 und die Leitungen 35 in die Kästen 22 und 23 des Teiles der Vorrichtung geschickt wird, die die Zusammendrückung des Produktes bewirkt; die Luft wird dann in die Heizkammer über Leitungen 36 zurückgeführt. Bei 37 ist ein weiterer Ventilator zu erkennen, der Umgebungsluft ansaugt und durch die Leitungen 38 in die Kühlkästen 24 und 25 drückt.

In F i g. 4 ist die Übergabe des Bandes aus dem Heizin das Druckelement gezeigt, im vorliegenden Falle in Form einer Anordnung, durch die die Länge des im Übergang befindlichen Bandteiles begrenzt wird. Nach dieser Anordnung werden Rollen 40 und 40a geringen Durchmessers verwendet, die an Rollen 41 und 41a anschließen, auf denen die Förderer 17 und 18 laufen. Besonders gute Ergebnisse erhält man. wenn die Zusammendrückung des Bandes vor dem Einführen in die Eintrittsrollen 42 und 42a bewirkt wird, auf denen die Förderer 20 und 21 laufen. Diese vorherige Zusammendrückung wird zwischen den Punkten A und B vorgenommen.

Die Geschwindigkeit der Förderer beider Elemente, nämlich des Heizungs- und Zusammendrückungselementes, ist praktisch die gleiche, da die Verminderung der Dicke des Bandes bei Erhöhung der Dichte vor sich geht. Es ist jedoch auch möglich, mit einem geringen Geschwindigkeitsunterschied zwischen den Förderern beider Elemente zu arbeiten.

Zur Herstellung von 1 m breiten Platten mit einer Dicke von 40 mm unter Verwendung von geschäumten Polystyrolperlen mit einer Dichte im Bereich von 4 kg/m³ auf einer Vorrichtung nach F i g. 3 und 4 bei einer Geschwindigkeit der Förderer von 6 m pro Minute hat sich die Einhaltung der folgenden Werte als zufriedenstellend erwiesen:

Aufheizung: 30 Sekunden; Zusammendrückung: 10 Sekunden; Kühlung: 3 Minuten; Der Heizabschnitt besitzt eine Länge von 3 bis 4 Metern und der Abschnitt der Zusammendrückung eine solche von etwa 15 bis 20 Metern.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen geschäumter Bahnen aus vollständig ausgeschäumten Kunststoffperlen, insbesondere aus Polystyrol, durch Zusammenpressen der Perlen, unter gesteuertem Zuführen von Wärme zur Bildung eines Formteile mit gewünschter Dicke und Dichte und anschließendes Abkühlen unter Beibehaltung des Druckes, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgeschäumten Perlen einer gesteuerten Erwärmung durch Heißluft bei Atmosphärendruck unterzogen werden, um eine zusammenhängende praktisch noch unverformte Masse zu erhalten, und daß die Temperatur des ersten Schrittes im wesentlichen beibehalten und dabei die Masse auf ihre endgültige Form zusammengedrückt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Erwärmung der Perlen mit Heißluft einer Temperatur zwischen 103 und 130°C. _>4

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsmaterial so stark verdichtet wird, daß das Verhältnis der Dichten der Ausgangsmasse zum Endprodukt zwischen 0.4 und 0,6 liegt und vorzugsweise 0,5 beträgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß das Material während des Zusammcnpressens und Kühlens von den gleichen Druckmitteln beaufschlagt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusammenhängende Masse auf ihren Hauptoberflächen vor dem Zusammendrücken zusätzlich so erwärmt wird, daß eine glatte Oberfläche und eine größere Oberflächendichte erzielt wird.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur in der Druckzonc so eingestellt wird, daß sie geringfügig oberhalb der Temperatur der Masse liegt.

7. Vorrichtung zur kontinuierlichen Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 6 mit einem Vorratskasten, wenigstens einem Förderer zur kontinuierlichen Zufuhr geschäumter Kunststoffteilchen zu einer von einander gegenüberliegenden endlosen Förderbändern gebildeten Förderstrecke, die eingangs eine Erwärmungs- und ausgangs eine Kühlzone aufweist, zwischen denen eine Druckzone vorgesehen ist. in welcher die dieser und der Kühlzone gemeinsamen parallellaufenden Förderbänder einen geringeren gegenseitigen Abstand aufweisen als die der Erwärmungszone, dadurch gekennzeichnet, daß um die Förderbänder (17, 18) der Erwärmungszone und um die Förderbänder (20, 21) der Druckzone Blaskästen (11, 12 bzw. 22, 23) angeordnet sind, die im Bereich der Erwärmungszone senkrecht durch die Kunststoffteilchen Warmluft, in der Druckzone aber Kaltluft gegen die Oberflächen der gebildeten Matte blasen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7. dadurch gekennzeichnet, daß die Siebbänder (17. 18) der Erwärmungszone auf der Austrittsseite des Fördergutes über je zwei Umlenkrollen (40. 41 bzw. 40a. 41a) zugeführt sind, von denen diejenigen (40. 40;;). die an den Raumlinien der Förderstrecke liegen, näher an die Umlenkrollen (42, 42a) der Förderbänder (20. 21) der Druckzone gerückt sind und die kleineren Durchmesser aufweisen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderbänder (20, 21) der Druckzone auf der Eintrittsseite des Fördergutes über je zwei Umlenkrollen (22, 43 bzw. 42a, 43a) geführt sind, von denen diejenigen (42, 42<i) die den Förderbändern (17, 18) der Erwärmungszone näher liegen, den größeren gegenseitigen Tagentialabstand aufweisen.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der Eintrittsstelle des Fördergutes zwischen den Siebbändern (17, 18) der Erwärmungszone eine Saughutze vorgesehen ist.