DE1952753C3 - Verfahren zum Herstellen eines langgestreckten Schaumstofformlings mit einer ungeschäumten Außenschicht und einem geschäumten Kern - Google Patents

Description

bewegt werden, die die Deckschicht bildenden Stränge von außen her bis zur vollständigen oder nahezu vollständigen Verfestigung abgekühlt wer-

kes aufgeschäumt wird und sodinn sämtliche Stränge miteinander vereinigt werden.

Verfahren zum Herstellen eines langgestreckten Schaumstofformlmgs mit einer ungeschäumten Außenschicht und einem geschäumten Kern,
wobei ein geschmolzenes aufschäumfähiges Harz
in mehreren Strängen extrudiert wird, welche sodann miteinander vereinigt werden, dadurch .

gekennzeichnet, daß die Stränge unter io die Deckschicht bildenden Strange yon außen her einem das Aufschäumen verhindernden Druck bis zur vollständigen oder nahezu vollständigen Verfestigung abgekühlt werden und anschließend der den geschäumten Kern bildende Strang in einer 7one verringerten Druckes aufgeschäumt wird und den und anschließend der den geschäumten Kern ₁₅ sodann sämtliche Stränge miteinander vereinigt bildende Strang in einer Zone verringerten Druk- werden.

Der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielbare Fortschritt besteht darin, daß zur Herstellung eines eine ungeschäumte harte Deckschicht und einen 20 geschäumten Kern aufweisenden Schaumstofformlings lediglich ein Extruder und nur ein einziges aufschäumfähiges Harz erforderlich sind. Die Ausbildung des geschäumten Kerns und der ungeschäumten Deckschicht kann dabei durch entspre-Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Her- 25 chende Regelung der Abkühlgeschwindigkeit frei

stellen eines lancgestreckten Schaumstofformlings gewählt werden, so daß mit der Erfindung ein äußerst

zufriedenstellendes und wirtschaftlich arbeitendes Verfahren geschaffen wird. Dieses Verfahren ermöglicht somit die fortlaufende Herstellung eines Schaumstofformlings heterogener Struktur, dessen Oberfläche aus nicht geschäumtem Material besteht oder eine größere Dichte als der übrige Teil des Formlings aufweist, oder eines Schaumstofformlings, der als innere Schicht einen nicht aufgeschäumten

der bereits aufgeschäumten Stränge "gekühlt, um die ₃₅ Abschnitt bzw. einen Abschnitt mit anderer Dichte

Zellenwandungen des Schaumes teilweise zum Zu- als der übrige Teil aufweist, beispielsweise eines

ringförmigen oder kernartigen oder eines aus Schichten bestehenden Formlings oder selbst eines Schaumstofformlings mit beliebig kompliziertem oder beliebig großem Querschnitt.

In den Zeichnungen sind einige Ausführungsformen von zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung geeigneten Gießvorrichtungen dargestellt, welche im folgenden näher erläutert werden.

zu erhöhen. Ein solches Beschichten wurde mit einem ₄₅ Die Vorrichtung ist nicht Gegenstand des Schutz-Verfahren durchgeführt, bei dem die Oberfläche begehrens. Es zeigen

eines bereits fertigen Schaumstofformlings mit einer vorher gefertigten Schicht aus nicht aufgeschäumtem Material durch Aufkleben od. dgl. abgedeckt wird, oder mit einem Verfahren, bei dem aufgeschäumtes Material in einen von einem nicht aufgeschäumten plattenartigcn Material umgebenen Raum eingefüllt wird. Diese bekannten Verfahren erfordern jedoch eine große 2Lahl von Verfahrensschriüen, und es ist schwierig, mit diesen bekannten Verfahren einen Formling komplizierter Gestalt herzustellen.

Aus der deutschen Auslegeschrift 1154 264 ist

auch bereits eine Vorrichtung bekannt, welche zwei Extruder aufweist, wobei ein aufschäumfähiges Harz

und ein nicht aufschäumfähiges Harz für die Deck- 60 höher gemacht werden kann als in einem Durchlaß 2,

schicht aus den beiden getrennten Extrudern extru- indem der Querschnittsbereich des Durchlasses 1

diert wird, um einen eine harte Deckschicht und einen geschäumten Kern aufweisenden SchaumstofT-formling herzustellen. Zur Durchführung dieses bekannten Verfahrens werden demzufolge zwei Extruder und zwei verschiedene Harze benötigt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,

ein Verfahren zu schaffen, welches es ermöglicht,

mit einer ungeschäumten Außenschicht und einem geschäumten Kern, wobei ein geschmolzenes aufschäumfähiges Harz in mehreren Strängen extrudiert wird, welche sodann miteinander vereinigt werden.

Ein derartiges Verfahren ist bereits aus der deutschen Auslegeschrift 1 269 333 bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren wird aber nur die Oberfläche des Schaumsi of formlings nach erfolgter Vereinigung

sammenfallen zu bringen und dadurch eine glatte Oberfläche zu erhalten. Auf diese Weise läßt sich jedoch nur eine verhältnismäßig dünne ungeschäumte hautartige Außenschicht erzielen.

Es ist auch bereits versucht worden, die Oberfläche eines Schaumstofformlings mit einer ungeschäumten Masse zu beschichten, um das Aussehen zu verschönern oder um die mechanische Festigkeit Fig. 1, 2 und 3 Schnitt- und Stirnansichten von verschiedenen Ausführungsformen der am Extruder befestigten Gießvorrichtung,

F i g. 4 eine Schnittansicht eines gemäß der Erfindung erhaltenen Schaumstofformlings,

Fig. 5 eine Stirnansicht des Auslaßteils der Gießvorrichtung zur Herstellung des in F i g. 4 dargestellten Formlings,

F i g, 6 eine Schnittansicht quer zur Strangpreßrichtung einer Strangpreß-Gießvorrichtung,

Fig. 7 und 8 Schnittansichten von erfindungsgemäß hergestellten Schaumstofformlingen.

F i g. 1 zeigt, daß ein Druck in einem Durchlaß 1

zum Auslaß dieses Durchlasses hin verkleinert wird, während der Querschnittsbereich des Durchlasses 2 zum AusSaß dieses Durchlasses hin vergrößert wird. Fig. 2 zeigt ferner, daß der Polymerdruck in Durchlässen 4 und 5 dadurch verschieden gemacht werden kann, daß man die Größe und die Anzahl von Einlassen 7 und 8 zum Einführen des Polymeren

in die einzelnen Durchlässe oder die Länge oder die Querschnittsbereiche der einzelnen Durchlässe verändert, auch wenn die Querschnittsbereiche der Durchlässe 4 und 5 am Auslaß und am Einlaß eine bestimmte Größe aufweisen.

Fig. 3 zeigt, daß das Ziel der Erfindung auch erreicht werden kann, wenn am Ende eines Durchlasses 5a ähnlich wie bei der in Fig. 2 dargestellten Gießvorrichtung kleine Löcher 8a vorgesehen sind, ohne daß der in F i g. 2 gezeigte Einlaß 8 für das Polymere vorhanden ist.

In diesem Fall werden die Teile mit unterschiedlichem Aufschäumungsgrad nicht auf Grund unterschiedlichen inneren Drucks in den Durchlässen 4 a und 5 α gebildet, sondern die Teile mit unterschiedlichem Auischäumungsgrad entstehen direkt an der Außenseite der Auslässe der Durchlässe Aa und 5 a durch Schaffung eines Unterschieds in der Aufschäumungsfähigkeit zwischen dem durch den Durchlaß 4 α und dem durch den Durchlaß 5 α fließenden Polymeren, und zwar befindet sich das den Durchlaß Aa durchfließende Polymere in zusammengepreßtem Zustand und wird von außen gekühlt, wodurch es seine Aufschäumungsfähigkeit verliert oder eine geringere Aufschäumungsfähigkeit erhält. Andererseits befindet sich das den Durchlaß 5 α durchfließende Polymere ebenfalls in zusammengedrücktem Zustand, ist jedoch nicht aufgeschäumt und ist trotzdem fließfähig, und zwar besitzt es noch eine genügende Aufschäumungsfähigkeit. Deshalb beginnt es Blasen zu bilden, nachdem es die kleinen Löcher 8 a passiert hat, und wird so in einen Abschnitt mit einem höheren Aufschäumungsgrad als dem des aus dem Durchlaß 4α austretenden Polymeren verwandelt.

Die Kühlung des Durchlasses für das Polymere, das in einen Abschnitt höherer Dichte verwandelt werden soll, bewirkt die Ausbildung eines nicht aufgeschäumten Teils bzw. eines Teils größerer Dichte als der übrige Teil an der Oberflächenschicht des Formlings. In diesem Fall muß die Kühlung in der Nähe des Auslasses und nicht in der Nähe des Einlasses der Gießvorrichtung erfolgen, da das in die Gießvorrichtung eingeführte Polymere in einer gewissen Fließfähigkeit gehalten werden muß, damit die durch die Träger zum Halten der den Durchlaß bildenden Wände in der Gießvorrichtung gebildete Nahtlinic vollständig verschwindet. Wenn die Umgebung des Ausgangs des Durchlasses für das einen Teil großer Dichte bildende Polymere so weit abgekühlt wird, daß das Polymere an dieser Stelle seine Fließfähigkeit verliert und eine formbildende Eigenschaft erhält, kann der Druckverlust in diesem Durchlaß durch Verändern der Austrittsgeschwindigkeit des Formlings verändert werden. Infolgedessen kann der Innendruck eingestellt werden. Demnach werden der Grad der Aufschäumung bei dem Teil, der aus dem den jeweiligen Durchlaß durchfließenden Polymeren hergestellt wird, lediglich durch Einstellen der Austrittsgeschwindigkeit des Formlings eingestellt werden. Dies ist eine sehr zweckmäßige Maßnahme. Zum Verringern der Aufschäumungsfähigkeit des Polymeren im Durchlaß kann der Gasgehalt im Vergleich zum anderen Durchlaß verringert werden, indem durch eine beliebige Maßnahme das durch den Durchlaß fließende Polymere zur Bildung eines Teils großer Dichte entgast wird.

Das Entgasen kann dadurch bewirkt werden, daß fp.ine Poren in den den Durchlaß für das Vermindern der Aufschäumungsfähigkeit umgebenden Wänden vorgesehen sind, durch die das Gas, jedoch nicht die Polymere austreten können, und daß diese Poren mit einem Bereich niedrigeren Drucks als im Durchlaß in Verbindung stehen. Solche Poren können durch gesintertes Metall erzielt werden.

Die Größe bzw. Anordnung der Vielzahl durch Trennwände abgeteilter Durchlässe der Gießvorrichtung hängt von der gewünschten Querschnittsform

ίο des Schaumstofformlings oder von der Form oder Lage des nicht aufgeschäumten Teils bzw. des Teils mit großer Dichte im Querschnitt des Schaumstofiformlings ab. Jedoch darf der Auslaß einer Gruppe von Durchlässen der Gießvorrichtung nicht größer.

aber auch nicht wesentlich kleiner sein als die Querschnittsform des gewünschten Formlings, sondern er soll im wesentlichen etwa mit der Querschnittsform des Schaumstofformlings übereinstimmen. Wenn der unaufgeschäumte Teil bzw. der Teil größerer Dichte

ao an der Oberfläche des Formlings liegen soll, sind zwei Durchlässe erforderlich: In Fig. 1 ist beispielsweise der eine ein Durchlaß mit einem sehr engen Auslaß, der nicht über den Umfang der Querschnittsform des Formlings hinausragt, und der andere Durchlaß hat einen Auslaß in einer Form, die man erhält, wenn der sehr enge Auslaß und die ihn bildenden Wände in der Querschnittsgestalt des Formlings weggelassen werden. Das aus dem ersten Durchlaß austretende Polymere bildet einen Teil größerer Dichte als der aufgeschäumte Teil aus dem aus dem zweiten Durchlaß austretenden Polymeren.

F i g. 4 zeigt eine Schnittansicht eines gemäß der

Erfindung hergestellten Schaumstofformlings, bei dem ein Abschnitt 10 eine größere Dichte aufweist als die Abschnitte 9 und ?1.

Fig. 5 zeigt einen Auslaß einer Gruppe von Durchlässen zum Herstellen eines Schaumstofformlings mit dem in F i g. 4 dargestellten Querschnitt. Die aus den Ausgängen von Durchlässen 12 und 14 austretenden Polymere bilden die Abschnitte 9 und 11 in F i g. 4. Der Ausgang des Durchlasses 13 liefert das Polymere, das den Abschnitt 10 in F i g. 4 bildet. Wände 15, 16 und 17 begrenzen die betreffenden Durchlässe.

Es ist notwendig, daß der größte Teil der Begrenzungen der einzelnen Durchlässe der Gießvorrichtung für den Extruder durch Trennwände gebildet werden. Es ist jedoch nicht immer notwendig, daß die einzelnen Durchlässe durch vollständig durchgehende Trennwände voneinander getrennt sind. Manchmal kann die Trennwand teilweise weggeschnitten sein, damit ein Durchlaß mit einem anderen in Verbindung steht, wie in F i g. 6 dargestellt. Die den einen Durchlaß vom anderen trennenden Wände werden durch Träger 3 gehalten, die in der Nähe des Durchlasses vorgesehen sind, wie F i g. 1 zeigt, oder durch eine durchlöcherte Platte 6, wie in F i g. 2 dargestellt. Die Träger sind so angeordnet, daß sie so nahe wie möglich am Durchlaßeingang der Gießvorrichtung liegen, um zu verhindern, daß der Formling auf Grund der Träger bleibende Nahtlinien aufweist. Die Länge der Durchlässe muß im Hinblick auf die Art des Polymeren, die Temperatur des Polymeren bzw. die hohe Dichte oder den Grad der Expansion des Formlings experimentell festgestellt werden. Es genügt jedoch ein Durchlaß, der nur so lang ist, daß die Aufschäumungsfähigkeit bzw. der Aufschäumungsgrad des einen ihn durchfließenden Polymeren

von dem übrigen Teil unterschiedlich gemacht wird. Längere Durchlässe sind jedoch auch zulässig.

Das durch den Ausgang der voneinander getrennten Durchlässe der Gießvorrichtung austretende Polymere wird unmittelbar in eine Form eingeführt, die die gleiche Querschnittsgestalt wie der gewünschte Formling hat und die an einem Ende offen ist. Ferner wird die Form von außen gekühlt, jedoch sind die Temperatur oder die Länge der Form nicht begrenzt. Es genügt, wenn die Oberfläche so weit verfestigt werden kann, daß der Formling seine Gestalt beibehalten kann. Infolgedessen ist es nicht immer notwendig, daß der Formling die Form durchläuft, wenn sich der die getrennten Durchlässe der Gießvorrichtung verlassende Formling bereits in einem die Form haltenden Zustand befindet. Die die Durchlässe verlassenden Polymere weisen, wenn sie die Form passieren, riirch die Wände der abgeteilten Durchlässe gebildete Zwischenräume auf. Diese Zwischenräume werden mit den Polymeren ausgefüllt, die sich noch in fließfähigem Zustand befinden und den Abschnitt geringer Dichte bilden, wodurch ein einheitlicher Formling erzielt werden kann.

Zu den Schaumstofformlingen, die gemäß der Erfindung hergestellt werden können, gehören Zylinder, die an ihrer Oberfläche eine größere Dichte aufweisen als im Inneren. Sie werden unter Verwendung einer Gießvorrichtung mit einer Gruppe von Durchlässen hergestellt, wie sie in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist. Ferner können rohrförmige oder hohle Formlinge hergestellt werden, die an der Innen- oder an der Außenseite eine Schicht großer Dichte aufweisen, sowie Formlinge mit ringförmigen Abschnitten großer Dichte in ihrem Inneren, wie in Fig. 4 dargestellt. Ferner können mit Durchlässen eines Querschnitts, wie ihn F i g. 6 zeigt, plattenartige Formlinge hergestellt werden, die oben und an den Seitenflächen Abschnitte hoher Dichte aufweisen. Ferner kann man Formlinge mit schichtartigem Aufbau erzielen, die, wie Fi g. 7 zeigt, im Querschnitt verschiedener Dichte aufweisen. Außerdem können Formlinge mit rinnenförmigem Querschnitt und einer Oberflächenschicht mit hoher Dichte hergestellt werden, wie in Fi g. 8 dargestellt. In den Fi g. 4, 7 und 8 bezeichnen die schraffierten Teile die Abschnitte mit hoher Dichte. Gemäß der Erfindung kann auch jeder beliebige Formling mit kompliziertem Querschnitt hergestellt werden.

Die Erfindung wird noch an Hand von Beispielen erläutert.

Beispiel 1

100 Gewichtsteile im Niederdruckverfahren hergestellter Polyäthylentabletten (MI = 0,5; Dichte = 0,958) wurden mit 0,5 Gewichtsteilen Azodikarbonamid als blasenbildendes Mittel in einem Mischgerät gemischt und dann einem 40-mm-Extruder und weiter bei 180⁰C einer am Auslaß des Extruders vorgesehenen und in F i g. 2 dargestellter Gießvorrichtung zugeführt. Die Breite des Durch-

lasses 4 der Gießvorrichtung betrug 3 mm, und der Innendurchmesser des Durchlasses 5 betrug 35 mm. Die Gießvorrichtung hatte eine Gesamtlänge vor 10 cm, und ein 5 cm langer Abschnitt des Auslasses der Gießvorrichtung wurde von außen mit Wasser

ίο gekühlt. Der so erhaltene Formling war ein Zylinder mit einem Durchmesser von 4,8 cm, dessen Oberfläche sehr glänzend war. Ein 2,5 mm tief von der Oberfläche nach innen reichender Abschnitt wies überhaupt keine Aufschäumung auf. Die Dichte betrug 0,51 g/cm^;1.

Beispiel 2

Ein aus 100 Gewichtsteilen Polystyrol, 20 Gewichtsteilen 8 Gewichtsprozent n-Pentan enthalten-

dem Polystyrolkügelchen und 0,5 Gewichtsteilen Talkum bestehendes Gemisch wurde aus der gleichen Vorrichtung wie in Beispiel 1 bei einer Polymertemperatur von 150⁰C an einer Stelle genau vor der Gießvorrichtung herausgepreßt, wodurch man einen

as zylinderartigen Formling mit einem Durchmesser von 5 cm erhielt, der eine nicht aufgeschäumte Oberflächenschicht von 3 mm Tiefe und einen guten Glanz an der Oberfläche aufwies. Die Dichte des Formlings betrug 0,43 g/cm³.

Beispiel 3

100 Gewichtsteile Polyäthylen großer Dichte (MI = 3,6; Dichte = 0,954) und 1,0 Gewichtsteil

4,4'-oxy-bis-benzol-sulfonyl-hydrazid wurden miteinander vermischt und einem 40-mm-Extruder und dann einer am Auslaß des Extruders vorgesehenen Gießvorrichtung der in F i g. 3 gezeigten Art bei einer Polymertemperatur von 180" C zugeführt Die Gesamtlänge der Gießvorrichtung betrug 8 cm, der Durchlaß Aa war 4 mm breit, und der Außendurchmesser dieses Durchlasses betrug 6 cm. Ein 3 cm langer Bereich vom Auslaß der Gießvorrichtung wurde mit Wasser gekühlt, jedoch war das aus der Gießvorrichtung durch den Durchlaß Aa austretende Polymere noch nicht so weit verfestigt, daß es seine Form genügend halten konnte. Deshalb war am Auslaß der Gießvorrichtung eine zylindrische Form vorgesehen, deren Außenseite mit Wasser gekühlt wurde und die einen Innendurchmesser von 6 cm und eine Gesamtlänge von 10 cm aufwies. Das aus der Gießvorrichtung austretende Polymere wurde durch diese Form geführt. Der auf diese Weise hergestellte Formling hatte einen Durchmesser von 5,8 cm und eine nicht aufgeschäumte Oberflächenschicht von 1,0 mm Tiefe. Die Dichte betrug 0,48 g/cm³.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   mittels eines einzigen Extruders und unter Verwendung eines einzigen aufschäumfähigen Harzes einen eine harte Außenschicht und einen geschäumten Kern aufweisenden langgestreckten Schaumstoffformling kontinuierlich herzustellen.

   Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe mit einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Stränge unter einem das Aufschäumen verhindernden Druck bewegt werden, die