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"Vorrlochtuag und Verfahren zun Formen ven geschäumten Erzeugoissen"
Priorität: 5. Januar 1968, V.St.A.
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Anm.-Nr.: 696 070 Die Erfindung betrifft insbesondere die kontinuierliche
Formung zur Herstellung von langgestrecktem geschäumtem Gut aus Pelyuräthan mit
grossem, z.B. zylindrischem Querschnittsunriss und von beliebiger Länge und stellt
in diesem Zusanmenhang gewissermassen eine Erweiterung des Gergenstandes der U.S.
Patente 3 281 894 und 3 296 658 und der korrespondierenden deutschen Patentanmeldung
P 15 04 313.7 vom 21. Dezember 1964 gleichen Anmelders dar.
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Wie in diesen Paterterj beschrieben ist, werden Zylinder gros sen
Durchmessers aua geechäumtem Polyuräthin dadurch hergestellt, dass eine Peaktionsmischösung
auf eine Fläche, z.B. ein Papierband bzw. eine Papierbahn gegossen wird, welches
sich langsam und kontinuierlich in einer leicht geneigten Bahn von der Gie#station
wegbewegt. Während dieser Bewegung wird das Band z.B. durch in Abschnitte unterteilte
Förderein richtungen abgestützt und so gestaltet, dass es eine Hohlform in Gestalt
eines teilweise geschlossenen Zylinders bildet. Beim Weiterbefördern wird die Reaktionsmischlösung
in verschiedenen Anordnungen unterstützt und läuft. über verschiedene Flächen, auf
denen eine Reihe von Reaktionsstufen auftritt; diese kennzeichnen sich durch Ansetzen,
Verdicken, Schäumen, Hochsteigen und Erhärten der Wirkstoffe, 80 dass stromabwärts
bzw. am abgabeseitigen Ende der Form ein ge@ schäumtes Erzeugnis mit zellenartigem
Aufbau hergestellt ist, das die Gestalt der Formbettinnenseite aufweist. Der auf
die se Weise hergestellte Vollzylinder wird dann in Einzelabschnitte aufgeschnitten
und diese Abschnitte werden auf Maschinen gespannt und gegen ein Messer gedreht,
das eie achraubenförmig in langen Tafeln abschält.
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Mit Hilfe der Erfindung können geschäumte Erzeugnisse grossen Querschnitts
mit einer glatten und ri#freien Aussenfläche hergeetellt werden. Die Erfindung beruht
z.T. auf der Erkenntnis, dass wegen der Pnrm, in der sich das Anschwellen der Wirkstoffe
vollzieht, z.B. durch einen "Plizeffekt", der aufsteigende Schaum als solcher nicht
in der Lage ist, Falten in dem die Schaumwirkstoffe tragenden Band zu glätten. Infol
gedessen
überbrückt der aufsteigende. Schaum die Zwischenräume zwischen nach innen ragenden
Teilen solcher Bandfalten und schliesst dabei Luft oder Gas in diesen Zwischenräumen
ein.
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Als Folge können Risse, Gastaechen und andere Verwerfungen auftreten
Diese wurden ausserdem an oder nahe an der Aussenfläche des geschäuvuten Zylinders
entqteh'en und einen grossen Materialverschleiss verursachen.
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Bandfalten entstehen dadurch, dass das gewöhnlich aus Papier bestehende
Band, das jedoch aus Polyäthylen oder dergl. bestehen kann, von der Zuführungswelle,
auf der es auf, gespult ist, in einer Richtung, (z.B. in Längsrichtung), abgezogen
und danach in einer anderen Richtung (z.B. ;tn der Querrichtung) zu einer gekrümmten
Umrissform gebogen wird. Ausser~lam kann es notwendig sein, das Band gleichzeitig
in verschiede nen Ebenen zu biegen. Wegen der begrenzten Biegsamkeit und Dehnbarkeit
des Bandes führen diese Formänderungen oft zu Faltenbildungen, wodurch die Güte
des durch das Band zu formenden Gutes beeinträchtigt wird.
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Die Erfindung löst das Problem der Paltenbildung durch neue Einrichtungen
zur Fiihrung des Bandes.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Band, z.B. aus einem che@@ misch
behandelten ablösbaren Papier, das kontinuierlich von einer Rolle abgezogen und
an der Bewegungsbahn der Reaktionamischlösung entlang geführt wird. Besondere Leitelemente
sind vorgesehen, um die anfänglich ebene Umri#form des Papiers in eine gekrümmte
oder andersartig gestaltete Umrißform für die Bildung des aufsteigenden Schaumes
zu ändern. Aufstellungsort
und Ausrichtung Jedes der verschiedenen
Leitelemente für das Band sind so gewählt, dass Formänderungen des Bandes so vorsichgehen,
dass spannungsunterschiede über die Breite des Bandes eliminiert oder doch auf einem
Minimalbetrag gehalten werdtn. Dies wird erreicht, indem das Band so geführt. wird,
dass über die gesamte Bandbreite der Bahnverlauf für Jedes Teilchen des Bandes von
gleicher oder nahezu gleicher Gesamtlänge ist, wenn dae Band von er Station mit
der einen Umri#form zu einer Station mit der neuen Umrißform wandert.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine besondere innere und
äussere Abstützungseinrichtung für das Band, durch welche das Band an beiden Seiten
nahezu an seinem ganzen seitlichen Umfang entlang ständig abgestützt wird, um ein
kuaknicken und daraus herrührende Faltungen zu vermeiden.
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Hierbei hat sich gezeigt, dass das Band, wenn es nur von aussen durch
eine äussere, das Formbett begrenzende Stütze abgestützt wird, einknickt, sobald
das Formbett in seinen Ab messungen und in seiner Form so gestaltet ist, dass die
Ränder des Bandes zwangsläufig zu nach oben hervortretenden Wänden von wesentlicher
Höhe geformt werden. Dieses Problem des Eiziknickens ist durch das Vorsehen einer
besonderen Abstützung von innen her gelöst, welche die gleiche allgemeine Umri#form
aufweist, wie die Au#enstütze, um auf diese Weise zwischen den beiden Abstützungen
einen spaltähnlichen Kanal zu begrenzen, durch den das Band ohne zu knicken laufen
dann, Diese besondere Innenstütze ist so gestaltet, dass ihre an steigenden Unterkanten
gerade bis an den nach oben steigende expandierenden Schaum herabreichen. Auf diese
Weiseruht das
Band längs des gesamten Schaum-Formbettes teils auf
dem innen befindlichen Schaum, teils auf der Innenabstützung.
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Weiter gehört zum rfindungagegenstand eine Anzahl auf eine neue Weise
zu dem kompletten Band fUr die abformung des Schaumes zusammensetzbarer Einzelbänder.
Gemäss der später folgenden zeichnerischen Darstellung sind drei selbständige Einzelbänder
vorgesehen, ein Bodenband, auf das die Reaktionsmischlösung vergossen wird, und
zwei Seitenbänder, welche die beiden Ränder des Bodenbandes leicht übergreifen.
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Die Seitenbänder werden in einer einfachen gewö#bten Umrißform längsgeführt,
während das Bodenband beim Überführen einer Giessfläche, einer Stauwehrkonstruktion
und einer eine endgültige Form des Bandes aufnehmenden Oberfläche Veränderungen
seiner Umri#form erfährt. Wegen dieser Formveränderung in Querrichtung weichen die
Ränder des Bodenbandes, das eine gleichbleibende Breite hat, zurück und erstrecken
sich seitlich hoch, wenn sich das Eand längsbewegt. Die sélbständigen Seitenbänder
werden Jedoch von den Formänderungen, welche die seitliche Orientierung der Ränder
des Podenbandes bestimmt, nicht beeinflusst. Die seitlichen Bewegungen der Bodenbandränder
werden daher leicht aufgenommen, so dass keine Falten entstehen, weil die übergreifenden
Ränder der Boden-und Seitenbänder leicht aufeinander gleiten.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an
einem Äusführungsbeispiel näher erläutert. Aus der Beschreibung ergeben sich dann
weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung
Es zeigen: Fig.
1 eine teilweise im Schnitt gezeigte Ansicht de.
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Hauptteils einer erfindungsgemässen Vorrichtung zum Abformen des
Schaumes; Fig. 2 eine ebenfalls teilweise geschnittene Seitenanrsicht der Vorrichtung
nach Pig. 1; Fig. 3 eine vergrössert dargestellte Teilansicht eines Teils der Vorrichtung
zum Abformen des Schaumes nach Fig.2; Fig. 4 eine vergrössert dargestellte Ansicht
eines Schnitts längs der Linie 4-4 in Fig. 2; Fig. 5 eine vergrössert dargestellte
Ansicht eines Schnitts Längs der Linie 5-5 in Fig. 2; Pig. 6 eine perspektivische
Teilansicht des Eingabeteils der Vorrichtung zum Abformen des Schaumes nach den
vorhergehenden Figuren; Pig. 7 eine perspektivische Ansicht einer Stauwehrausführung,
verwendet in der Vorrichtung nach Fig. 1 bis 6 und Fig. 8A, B u. Grafische Darstellungen
des Verfahrens sur Fig. 9A, B Vermeidung der Faltenbildung im Band litteis der erfindungsgemässen
Bandführungsanordnungen.
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In der Vorrichtung zum Abformen des Schaumes nach Fig. 1 und 2 wird
eine Wirkstofflösung 10, wie sie in den eingangs erwähnten Patenten beschrieben
ist, durch eine Düse 12 auf eine tragende Fläche 14 gegossen und mit dieser weiterbefördert,
wobei die Wirkstoffe eine Reaktion eingehen und ein Schaumerzeugnis 16 mit welliger
Struktur bilden. Die fläche 14 ist aus einer Papierbahn bzw. einem Papierband 18
gebildet. Das Band 18 setzt sich aus einem Bodenband 18a und zwei Seitenbändern
18b und 18c zusammen. Sie können aus Papier bestehen und sind mit einem Uberzug
veraehen, der nach Beendigung der Formungstätigkeit ein Ablösen des geschäumten
Erzeugnisses erlaubt.
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Das Bodenband 18a wird von einer (nicht gezeigten) Vorratsrolle mittels
eines angetriebenen Quetschwalzempaares 20 abgezogen. Die Bahnen oder Bänder laufen
durch eine Pforte 22 und unter der Düse 12 her. Die Pforte 22 ist eine Konstruktion,
die dazu dient, die Düse 12 und die verschiedenen Rohrleitungen und andere Zuleitungseinrichtungen
zu tragen. Von der Düse rückt das Band durch eine Eintrittsführung 23 und über eine
Stauwehrkonstruktion 24 weiter.
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Da Formbett 26 satzt sich aus eines Bandförderer 18 itlr die Bodenbahn
(ftg. 1) und einen Paar von Seitenförderern 30 susammen. Der Bodenbahn-Bandförderer
28 ist ebenflächig und liefert die Bodenstütze für das Foribett. Die Seitenförderer
30 weisen gemäss Fig. 1 eine Vielzahl von aneinanderstossenden, Fermsegmenten 32
auf, die zusammenwirkend eine durchgehende Auflage für die Bahn 18 bilden. Wie aus
Fig. 4
und 5 zu$an ihrer ersehen ist, sind die Segmente 32 Stütz-
Zeitenbandförderer fläche al8 Bogen eines Zylinders geformt, welche das Formbett
26 begrenzen. Bodenband- und synchronisierenden 28 bzw.
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30 werden mittels einer A von Antriebseinrichtung synchron angetrieben,
so dass sich das Formbett 26 kontinuierlich in Richtung des Pfeiles Düse der wegbe-
12 Innenformstütze wegt.
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In der Nähe des vorderen Endes der Boden- und Seitenförderer 28 und
30 ist eine ortsfeste Kreiszylinder 36 vorgesehen.
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Diese weist eine allgemeine Röhrenform auf und legt sich, wie in Fig.
4 erkennbar ist, dicht von innen her an den von den zusammenwirkenden Formsegmenten
32 begrenzten nach an.
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Aus Fig. 3 ist erkennbar, dass die Formbettstütze 36 sich nr ein kurzes
Stück als Voll zylinder nach hinten erstreckt und dann so beschnitten ist, dass
sie oben aben bin abgeschrägt ist, und zwar zunächst ziemlich steil, wie durch 38
angezeigt, und dann flacher, wie durch 40 angedeutet ist. Der obere innere Abschnitt
der Formbettstütze 36 ist durch eine Verstrebung 42 ausgesteift. Eine (nicht gezeigte)
Anordnung ist vorgesehen, um die Formbettstütze oben zu stützen und in ortsfester
Stellung zu den verschiedenen Förderern 28 und 30 zu halten.
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Die in Fig. 3, 7 und 8 gezeigte Stauwehrausführung 24 kann als Blechkonstruktion
ausgebildet sein. Wie zu erkennen ist. ist sie vor dem Formbett 26 hochgeführt,
an iii(fl Weil der Reaktionsmisch@bsung bis zum Peginh @er Geibildung zurückal.
halten.
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In Fig. 6 ist erkennbar, dass das stromaufwärts weisende Ende der
Innen-Formbettstütze 36 die Stauwehrkonstruktion 24 übergreift. Wie bereits erwähnt,
streicht das Bodenband 18a über die Konstruktion 24 hinweg. Diese Situation ist
in Fig.
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6 dargestellt, in der zu erkennen iHt, wie das Band 18a über das Stauwehr
hinweg und in die Formbettstütze 36 hineingefUhrt wird. Das Bodenband 18a ist erheblich
breiter als die Stauwehraus führung selbst. Demgemäss werden die Ränder des Bandes
nach oben gebogen, um das Band in die Formbettstütze 36 einzuführen. Dies wird durch
die Einlaufführung 23 bewerkstelligt. Die Einlaufführung besitzt, wie zu erkennen
ist, seitliche Leitwände 56 und 58, welche vor und an beiden Seiten der Stauwehrkonstruktion
24 nach oben ragen. Diese seitlichen Leitwände bilden eine auagesproohene Rutsche,
weloho dem Bodenband 18a bei seiner Bewagung über die Stauwehrkonstruktion 24 eine
besondere Gestalt gibt, In Fig. 7 ist zu sehen, dass die von den Leitwänden 56 und
38 gebildete Rutsche. zu Anfang eine trapezförmige Querschnittsform aurwsat, die
sich dann stromabwärts nach innen verjüngt, und die Leitwande 56 eine grössere Höhe
aufweisen, um die gleichbleibende Breite der Bodenbahn lSa ausugleichon.
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In do Nähe der Stauwehrkonstruktion 24 gehen die geraden Leitwände
56 in die gekrümmten Leitwände 58 über Ausserdem gehen, wie in Fig. 6 erkennbar
ist, die Leitwände 58, stromanabw@rte gesehen, nach aussen auseinander, um schliesslich
mit der gekrümmten Wäe@e der Fcrmbettstütze 36 zusammenzulaufen.
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Gemäss den Fig. 1, 2 und 6 werden die Aussenbänder 18b und 18c von
seitlichen, mit ihren Wellen vertikal angeordneten vorratsrollen 60 abgezogen. Die
Bänder 18b und 18 c laufen dabei je um eine zugeordnete Führungsrolle 620 Die Führungs
rollen sind leicht geneigt, um die Bewegungsrichtung der Bän@ der so zu ändern,
dass diese zu den Seiten des Formbetts 26 parallel und mit ihnen fluchtend laufen.
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Wie in Fig. P und 6 erkennbar ist, laufen die Seitenbänder 18b und
18c an der Aussenseite der Leitwände 56 d 58, der Stauwehrkonstruktion 24 und an
der Aussenseite der inneren Formbettstütze 36 entlang. Dabei durchlaufen sie jedoch,
wie in Fig. 4 gezeigt ist, kreisbogenförmige, von der Formbett. stütze 36 und den
Formsegmenten 32 des Seitenförderers 30 e grenze Spalte. Dieser Vorgang bewirkt
ein seitliches Aufliegen beider Flächen der Bänder 18b und 18c und verhinder@ so
deren Faltenbildung Hinter dem Einlaufende der Fornibet stütze 36, an der Steile,
wo diese nach oben abgeschrägt ist, kommen die unteren Ränder der Seitenbänder 18b
und 18c mit den Rändern des Bodenbandes 18a in übergreifenden Kontakt und bilden
so die vollständige zusammengesetzte Bahn zum Former und Abstützen der reagierenden
Mischlösung.
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Gemäss Fig. J und 2 werden die Quetschwalzen 20 ffir das Bodenband
und die Vorratsrollen 60 für die Seitenbänder synchron mit den Förderern 28 und
30 angetrieben. Dies dient dazu, die gleichförmige Bewegung der Binder 18a, 18b
und 18c aufrecht zuerhalten und eine Relativbewegung zwischen den Bändern urd den
Förderern zu verhindern. Aut diese Weise wird das Auftreten von Spannungen und die
dadurch verursachte Faltenbi
dung in den Bändern vermieden.
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Beim Betrieb der Vorrichtung werden der Boden und die Seiten forderer
28 bzw. 30 sowie die Bodenband-Quetschwalzen 20 und die Seitenband-Vorratsrollen
60 sämtlich durch den synchronisierenden Antrieb 34 synchron betätigt. Dann wird
die Reaktionsmischlösung 16 aus der Dse 12 auf das Bodenband ist vergossen. Die
Flüssigkeit fliesst zur Stauwehrkonstruktion 24 herunter und in das Staubecken 68.
Dann dringt sie über das Stauwehr und läuft durch das Formbett 26 weiter abwärts.
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Der erste Teil des aufsteigenden Schaumes wird durch die Sei tenwände
des Bodenbandes 18a gebunden. Schliesslich wächst der Schaum über die Seitenwände.
hinaus und nun übernehmen hauptsächlich die Seitenbänder 18b und 18c die seitliche
Eingrenzung des Schaumes.
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Die Seitenbänder 18b und 18 c werden anfänglich an beiden Seiten von
den Formsegmenten 32 und der inneren Formbettstütze 36, wie in Fig. 4 gezeigt ist,
im ganzen abgestützt. Wo der Schaum ansteigt, ist, wie Fig. 3 zeigt, die Formbettstütze
nach oben, vom Schaum weg, abgeschrägt. Der Teil der nunmehr von der aufwärts abgeschrägten
inneren Formbett stütze frelgemachten Seitenbänder wird gleichzeitig von den aufsteigenden
Schaum selbst eingenommen, der die Bänder nach aussen gegen die äusseren Fcrmsegmente
32 presst, bevcr die Bänder unter ihrem Eigengewicht einknicken und Falten bilden
können.
ist einzusehen, dass infolge der verschiedenen Formänderungen,
die das Bodenband 18a beim Uberfahren der Stauwehrkonstruktion 24 und Einführen
in das Formbett erfährt, die Ränder des Bandes nacheinander in seitlicher Richtung
her,ror treten und zurückweichen. Diese seitliche Bewegung des Ban. des wird in
der erfindungsgemässen Vorrichtung durch die übergreifende Anordnung der Seitenbänder
und des Bodenbandes leicht aufgenommen. Die Seitenbänder 18b und l8e können so mit
einer kontinuierlich gekrümmten Umrissform und ohne seitliche Bewegung der Ränder
fortschreiten, während die seitliche Bewegung der Ränder des Bodenbandes durch ein
mehr oder weniger weites Übergreifen der aneinandergrenzenden änder aufgefangen
wird. Auf diese Weise werden die Schwierigkeiten der Übertragung seitlicher Bewegungen
der Ränder um den naiezu gesamten Umfang des ormbettes herum und die dadurch von
ursachte Faltenbildung im Band verhindert.
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Die Fig0 8A/B und gA/S erläutern die Wirkungsweise der er findungsgemässen
Einrichtung, mittels weicher die Faltenbildung des Bandes während des Wechsels der
Bandumri#form redaziert oder gänzlich verhindert wird. Wie in Fig. 8A gezeigt ist;
bewegt sich ein in herkömmlicher weise geführtes Band 80 zwischen zwei parallelen
Ebenen 1 und IIp wobei ee seine Form von einer ebenen zu einer gekrümmten Umri#form
ändert.
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Die Ebene 1 ist durch rechtwinkligekoordinaten X1 und Y,, die Ebene
II durch entsprechende rechtwinklige Koordinaten XII und YII definiert. Die Bewegungsbahn
des Bandes entlang einer Ebene III ist durch eine Linie Z zwischen den Ebenen I
und II und den Koordinaten KII und IJl markiert.
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#Bel der Vorwärtsbewegung des Bandes biegen sich dessen Ränder 82
und 84 nach oben und innen zu einer gekrümmten Form, während die Mittellinie 86
des Bandes sich entlang der Mitte der Ebene III bewegt.
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Aus der Fig0 SB wird jun deutlich erkennbar, dass das Band die Ebene
II mit7 der Bandmitte 86 vor den Bandrändern 82 und 84 erreicht. Das hat zur Folge,
dass die Bandränder 82 und 84 wie durch die Pfeile 82a und 84a angedeutet, nach
oben laufend auseinanderstreben. Um zu gewährleisten, dass das Band längs der ebene
III vorrückt und die Bandränder zu die ser Ebene parallelen Eahnen folgen, wie durch
die gestrichelten Pfeile angezeigt ist, müssen die Bandränder um einen Betrag #Z
gedehnt werden, damit das Band mit dem ganzen Querschnitt gleichzeitig in die Ebene
II eintritt. Dies hat jedoch ungleiche Spannungsverhältnisse über der Bandbreite
zur folge, so das das Band in der Mittelzone spannungsfrei ist, dagegen erhebliche
Spannungen an den Rändern aufweist, mit dem Ergebnis, dass sich infolge dieser ungleichen
Spannungsverteilung Falten bilden könnon.
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Fig. 9 erläutert die erfindungsgemässe Führung des Bandes.
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Anstatt seine Form in der Ebene III zu ändern, wird hier das Band
gezwungen, gleich in einem Abstand Y(1) über der Ebene III anzulaufen und zugleich
unter Änderung der Bandform in diese Ebene zurückzulaufen. Bei diesem Verfahren
tritt das Band mit der Bandmitte 86 gleichzeitig sowohl. in die Ebene III eis auch
in die Ebene ii ein. Mit der erfindungsgemässen Anordnung erreicht das Band, wie
in Fig. 9B gezeigt ist, mit den Rändern 82 und 84 zur gleichen Zeit die Ebene II,
so dass
die ständige Bewegungsbahn des Bandes für die Linien 82,
84 und 86 in Richtung der parallelen Pfeile 82 b, 84 b und 86 a verläuft.
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Der Abstand Y(1) ist so gewählt, dass die Bewegrungsbahn Jedes Teilchens
über der Bandbreite von der Ebene X zur Ebene II im wesentlichen die gleiche Länge
hat. Zur Eertimmung desAb standes Y(1) kann jedes bekannte geometrische Verfahren
angewendet werden, - wobei jedoch zu beachten ist, dass die Ränder 32 und 84 Verlagerungen
sowohl in der X-Richtung als auch an der Y-Richtung unterliegen.
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Die vorstehenden Gesetzmässigkeiten gelten auch im Zu#ammenhang mit
der Änderung der Form des Bodenbandes 18a, wenn die ses über verschieden hohe Erhebungen,
wie die Stauwehrkonstruktion, hinwegstreicht. Wie in den Fig. 8 A/B und 9 A/B zu
erkennen ist, muss sich die Bewegungsbahn des Bandes än dern, damit das sioh bewegende
Rand Formänderungen ausge setzt werden kann, ohne dass Falten auftreten Das bedeutet,
dass dort, wo die Ränder des Bandes in X-Richtung nach innen zusammenlaufen, das
Band in der Mittellinie seine Bewegung#-bahn in der Y-Richtung ändern muss. Diese
Änderung der Bandbewegung in der Y-Richtung erfolgt nun beim Überfahren der Stauwehrkonstruktion
24. Um Faltenbildung zu verhindern, muss die Bewegungsbahn der Ränder des Bandes
in X-Richtung geändert werden, d.h1 das Band muss nach innen zu schmaler wer den.
Diese Verjüngung wird durch die Wände 56 und 58 der Einlaufrutsche bewirkt, wie
in Fig. 6 und 7 zu sehen ist. Ebenso wie zuvor ist der Betrag der Verjüngung so
zu wählen, dass
gewährleistet ist, dass die Bewegungsbahn für jede
Stelle des Bandquerschnitts so weit wie möglich die gleiche länge hat. Wenn dies
zutrifft, werden unterschiedliche Spannungen auf ein Mindestmass berabgesetzt und
wird eine Faltenbildung des Bandes vermieden.