DE1954188U - Form zur herstellung von geformten schaumstoff-koerpern. - Google Patents

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17. Oktober 1966

Robert Benny Buonaiuto, 3 McLean Parkway, Town of Ludlow, Hampden, Massachusetts / USA

Form zur Herstellung von geformten Schaum st off-Körpern

Die vorliegende Neuerung bezieht sich auf eine Form zur Herstellung von geformten Schaumstoff-Körpern, z.B. auf Polystyrol-Basis, in einer zweiteiligen, beheizbaren Form.

Eine Vielzahl polymerer und harziger thermoplastischer Materialien wie z.B. Polystyrol können von einer körneligen oder Perlen- oder

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Kugelform ausgehend geschäumt werden, um eine poröse, zellenartige, erstarrte schaumartige Struktur anzunehmen, und zwar durch Einwirkung eines darin enthaltenen Treib- oder Aufblasmittels (einer gaserzeugenden Substanz oder einer verflüchtigenden Flüssigkeit), um die Körnchen unter Wärmeanwendung auszudehnen, indem das Treibmittel freigesetzt oder thermisch ausgedehnt wird (oder beides), während das thermoplastische Material bei Erreichen der Schaumtemperatur erweicht, wobei der Druck des sich thermisch ausdehnenden Blasmittels es zu dem gewünschten Schaumgebilde ausdehnt und die für die Erweichung des Harzmaterials und für die Freisetzung des Blasmittels zur Schaumbildung benötigte Wärmeenergie in üblicher Weise von einer außerhalb erzeugten Wärmequelle abgeleitet wird.

Die vorliegende Neuerung umfaßt eine Form zur Herstellung von Schaumstoff-Körpern durch Ausdehnen und Einschäumen derartiger Materialien in Formen. Die Aufgabe der Neuerung ist es, diese Form so zu gestalten, daß die^mlt ihr erzeugten Artikel eine durchwegs gleichmäßige äußere Haut respektive Oberfläche besitzen.

Bis jetzt war es unmöglich, an den äußeren Oberflächen bzw. Kanten und an den Ecken der geformten Artikel eine gute Verschmelzung zu erzielen, und zwar aufgrund des Krümeins der Körner an den äußeren Oberflächen. Es wurden Versuche mit Glas-/Propylen- und Epoxydformen durchgeführt, aber es war schwierig,, wenn nicht unmöglich, eine entsprechende Oberflächenqualität des zu formenden Gegenstandes zu erzielen, und zwar aufgrund der Tatsache, daß es nicht möglich war, bei Kunststoffen oder anderen nichtleitenden Materialien die richtige Oberflächentemperatur zu erreiche}, so daß wiederum die Temperatur der Form nicht auf die richtige Höhe gebracht werden konnte.

Die Neuerung umfaßt eine Form mittels der Artikel aus geschäumtem, zellenartigem Material hergestellt werden können, die sowohl einen Kern von zellenartigem, polymerem Aufbau als auch eine äußere Oberfläche von gleichmäßiger, dichter und nicht krümelnder Beschaffenheit aufweisen.

Bis jetzt war es gang und gebe, die tabletten- oder tröpfchenförmige Reagenzmischung auf eine bestimmte, erwünschte Dichte vorzudehnen und dann die vorgedehnten Körner bzw. Tröpfchen über einen Zeitraum von mehreren Stunden zwecks Druckausgleich innerhalb der Masse ansaugen zu lassen. Daran anschließend wird eine Menge der vorge-

dehnten und angesaugten Körner in eine Ausnehmung einer Form aus Aluminium oder dergleichen, die in eine Presse paßt, eingeführt und dann Dampf in die Ausnehmung eingeblasen, um einen erhöhten Temperaturzustand innerhalb dieses begrenzten Raums zu erzeugen, so daß die Körnerausdehnung zu einer verschmolzenen Körpermasse verschmilzt, die der Form der Ausnehmung entspricht. Das gußgeformte Teil wird dann abgekühlt und aus der Ausnehmung ausgestoßen.

Die Neuerung ermöglicht die Verschmelzung des Materials durch Anwendung eines Hochfrequenzfeldes.

Ein Haupterfordernis zur Erzielung gleichmäßigen Schäumens im Inneren und an den Außenflächen des geschäumten Artikels besteht darin, daß vor der Einführung in das Hochfrequenzfeld jedes Kügelchen in Feuchtigkeit eingebettet ist₄ so daß die gleichmäßige Dampferzeugung zustande kommt.

Zu diesem Zweck sind Benetzungsmittel verwendet worden, die zur Herabsetzung der Wasserspannung dienen, wodurch das Wasser gleichmäßiger fließen und sich ausbreiten kann. Zur Erzielung dieses Feuchtigkeits-Verteilungszustandes hat-manauch versucht, Benetzungsmittel zuzusetzen. Es wurden auch bestimmte Salze verwendet, aber diese haben sich aus dem Grund als nachteilig erwiesen, weil sie die

zulässige elektrische Spannung begrenzen und außerdem den Verlustfaktor erhöhen. -

Zur Umgehung der hauptsächlichen Schwierigkeiten, mit denen sich diese Neuerung befaßt, ist die Verwendung von Wasser allein nicht ausreichend. Die Menge des zur wirksamen Bedeckung der Gesamtoberfläche aller Tröpfchen benötigten Wassers liegt weit über dem Wärmebedarf für deren Verschmelzung, wodurch die dielektrischen Lösungen dem Material sogar eine Kühlbelastung auferlegen. Je größer das Tröpfchen, desto mehr Wasser wird außerdem umgekehrt proportional zur Dichte benötigt. Zur Umgehung des Stromverlustes in der Pormwandung braucht man noch mehr Wasser, so daß der Kühlzyklus noch länger wird.

Bei den bekannten Ausführungen trat mangelnde Oberflächenverschmelzung auf, was direkt auf die Tatsache zurückzuführen ist, daß die inneren bzw. die die Ausnehmung definierenden Wandungen der Formen unglaublich kalt waren, weshalb Dampfelektronisch unter Abschluß erzeugt wurde, anstatt durch Induktion von einer äußeren Quelle, wj durch insbesondere an den äußeren Oberflächen eine perfekte Verschmelzung verhindert wurde.

Die verwendeten Benetzungsmittel müssen mit Polystyrol und Wasser vollkommen verträglich sein, einen ungewöhnlich hohen Verlustfaktor besitzen, nur in sehr kleinen Mengen erforderlich und ohne weiteres sowie wirtschaftlich erhältlich sein; sie müssen ferner zu den Tröpfchen leicht zusetzbar, billige bei niedrigen Frequenzen erwärmbar und fähig sein, die Tröpfchen zu imprägnieren, und sie müssen schließlich lichtbogenfest sein, wobei dies alles Faktoren sind, bei denen man gegebenenfalls Kompromisse sehließen muß, da nur wenige Chemikalien und chemische Verbindungen diesen Forderungen genügen.

Im Hinblick auf die Zufuhr von Wärmeenergie zur Ausdehnung der Tröpfchen wurden verschiedene Verfahren vorgeschlagen. Es wurde Heißluft und Heißwasser verwendet; derartige Behandlungen sind jedoch in ihrer kommerziellen Anwendung beschränkt, besonders in zeitlicher Hinsicht, da die Erzeugung des geschäumten polymeren Materials manchmal Stunden in Anspruch nimmt. Es wurden auch Infrarotstrahlen verwendet; diese neigen jedoch dazu, eine Seite des Tröpfchens zu überhitzen, waS"'den-Zus.ammenfall der geschäumten Struktur und eine ungleichmäßig erhöhte Dichte zur Folge hat, wobei die erwärmte Seite eine hohe Dichte und die nicht erwärmte Seite eine niedrige Dichte besitzen. Dampf ist wahrscheinlich das gängigste Mittel, aber es bedingt Grenzen, die noch überwanden werden müssen. Wenn die Schaumstruktur in situ mit Formmaterialien gebildet wird, ist es schwierig, eine gleichmäßige Erwärmung der ausdehnbaren Teilchen zu bewirken, was

zu ungenügender und/oder ungleichmäßiger Ausdehnung sowie schlechter Verschmelzung führt. Der daraus resultierende Schaumaufbau kann mit weiteren unerwünschten Merkmalen und Kennzeichen schlechter Qualität versehen sein, was häufig der Fall ist, wenn die Wärmezufuhr-Vorrichtungen wie z.B. in Form von Dampfsonden in das zu schäumende Material eingeführt werden. Überdies ist die benötigte schaumerzeugende und Schaumform-Maschine verhältnismäßig kompliziert, schwer zu handhaben sowie teuer in der Konstruktion und in der Bedienung. Fernerhin erfordert das Dampf formen die Anwendung einer Presse mit großer Preßkraft, was große Aufwendungen je nach den Abmessungen der Formfläche nasn sich zieht. Eine weitere Bestätigung der Schwierigkeit des Formproblems liegt in der Tatsache, daß die allgemein verwendeten großen Aluminiumformen während eines jeden Betriebszyklus auf Temperaturen von ungefähr 109 C erhitzt und abwechselnd auf Temperaturen von ungefähr 32 C abgekühlt werden müssen, wobei die Abkühlung den größten Teil des Formzyklus darstellt.

Die fühlbaren wirtschaftlichen Mängel auf dem Gebiet der Dampfformung insbesondere im Falle begrenzter Produktions Serien zeigen sich in begrenzter Produktion, langen Produktions Zyklen, hohen Formkosten, großen Pressen, großen Boilern und den hohen Dampfkosten pro erzeugter Einheit, was den Vorteil eines billigen Rohmaterials zunichtemacht.

Aus diesen Gründen übte das Hochfrequenzformen große Anziehungskraft aus. Unglücklicherweise nähern sich dehnbare, polymere Materialien mehr oder weniger dem idealen Dielektrikum. Da sie praktisch der durch Hochfrequenzwelllen auf sie einwirkenden Leistung gegenüber durchlässig sind, können sie in einem Hochfrequenz feld nicht immer auf ihren Schsmelzpunkt erhitzt werden. Nichtsdestoweniger können Hochfrequenzwellen verwendet werden, so daß die elektrische Energie sofort in thermische Energie umgewandelt werden kann. Die erzeugte Wärme resultiert in einer fast augenblicklichen Ausdehnung des polymeren Materials, so daß die erwünschte integrale, zellenförmige Struktur mit geringer Dichte erzeugt wird, die kleine und gleichmäßige Leerräume aufweist.

Bekanntgewordene bisherige Versuche über die Verwendung von Hochfrequenzwellen sind fehlgeschlagen, da polymere Materialien nicht ohne weiteres Hochfrequenzenergie aufnehmen, aber aufgrund der Neuerung können sie für die dielektrische Erwärmung geeignet gemacht werden, indem in Verbindung damit ein Formmaterial verwendet wird, das einen wenigstens so hohen Verlustfaktor wie Wasser besitzt, so daß, wenn die behandelten Materialien in ein Feld von Hochfrequenzwellen eingeführt werden, das Material mit dem hohen Verlustfaktor genügend Energie absorbiert, um sich durch molekulare Reibung zu erwärmen.

Die erzeugte thermische Energie wird zur Bewerkstelligung einer wirksamen Sehäumung auf das polymere Material übertragen.

Mittels der neuerungs gemäßen Vorrichtung kann daher durch Verschmelzen der Körner bzw. Kügelchen unter Verwendung von Hochfrequenz innerhalb einer Form geschäumt werden, und zwar unter völliger Vermeidung von Dampf (Sofern er nicht im Vorausdehungsschritt verwendet wird), wodurch die Notwendigkeit großräumiger Boiler zur Dampferzeugung für die vollständige Ausdehung der Kügelchen während der Bildung des Endproduktes zusammen mit den dafür notwendigen Verteilorganen beseitigt wird.

Der normale erste Schritt beim Verarbeiten von Harzmaterial ist die Vorausdehnung der Tröpfchen in einem Dampftank. Die unmittelbare Einführung von Dampf bewerkstelligt ein Kondensat, und Feuchtigkeit wirkt sich ungünstig für ein erfolgreiches Formen aus. Bislang war es erforderlich, die niedergeschlagene Feuchtigkeit während der Ruheperiode nach der Vorausdehnung zu entfernen, wobei diese Ruheperiode für den Ausgleich der inneren Gasdrücke^ welche vom Verlust des Triebmittels während der Vorausdehnung herrühren, notwendig ist. Derartige Lagerzeiten können je nach der Dichte und dem Triebmittelgehalt von 6 Stunden bis zu 6 Tagen schwanken. Dieser notwendige

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Schritt der Aspiration der Tröpfchen ist gemäß dieser Neuerung nicht länger notwendige und die Tropfehen können nun unmittelbar anschließend an ihre Benützungsvorbereitung verwendet werden.

Elektronische Erwärmung mit ihrem raschen Zyklus eignet sich besonders gut für Polystyrol, dessen Wärmeleitfähigkeit äußerst niedrig ist. Auch ist das durchschnittliche Schaumgebilde so stark, daß es ohne weiteres von Hochfrequenzwellen durchdrungen werden kann. Eine gleichmäßige Erwärmung der Masse ist gegeben und die Herstellung billiger Kunststofformen wird möglich.

Trotz dieser Vielzahl günstiger Faktoren einschließlich den hervorstechenden Merkmalen, daß elektronische Erwärmung offensichtlich sauberer, trockener und billiger ist, barg das praktische Verfahren des elektronischen Polystyrol-Schaumform ens sehr viele Schwierigkeiten, die bislang in Jahren der Entwicklung noch nicht gelöst worden sind.

So entstanden bei der Verwandung von Höchfrequenzwärme Schwierigkeiten. Erstens konnte keine Form aus nicht leitendem Material gefunden werden, das trotzdem genügend Festigkeit besaßt, so daß seine Teile zusammengepreßt werden konnten, um den erzeugten Drücken standzu halten. Bisher bestanden die meisten Formen aus

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Auluminium. Zweitens ist die Abkühlung einer nichtleitenden Form ein besonders langwieriger Prozeß. Dirttens war das Problem des Krümeln sehr hartnäckig, da es schwierig, wenn nicht unmöglich war, an den äußeren Kanten eine Versdimelzung zuwege zu bringen, und zwar aufgrund der Schwierigkeit des Aufheizens einer nichtleitenden Form auf die erwünschte Wärmestufe.

Zur Anwendung in einem Hochfrequenzsystem sollte die Form dünn genug sein, um eine rasche Wärmeübertragung zu gestatten und doch dick genug sein, um zur Zurückhaltung des Gasdrucks der Tröpfchen mechanische Festigkeit zu besitzen; einen niedrigen dielektrischen Verlust an allen senkrechten Flächen mit einer niedrigen dielektrischen Konstante aufweisen; an allen waagerechten Oberflächen einen hohen dielektrischen Verlust mit einer hohen dielektrischen Konstante aufweisen (eine offensichtliche Anomalie für das gleiche Formmaterial); leicht hergestellt oder gegossen werden können; eine Warmverform-Temperatur, von über 93 C besitzen; einen niedrigen linearen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen; mit Maschineneax und anderweitig leicht bearbeitbar sein; lichtbogenbeständig sein; für tausende von Zyklen verwendbar sein; den für die Tröpfchen verwendeten chemischen Zusätzen gegenüber unempfindlich, dem Polystyren gegenüber nicht

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haftend und geeigneten Verstärkermaterialien gegenüber haftend sein. Am wichtigsten ist jedoch, daß die-innersten bzw. die die Ausnehmung definierenden Oberflächen der Form, welche in innige direkte Berührung mit den Tröpfchen kommen, die Fähigkeit besitzen müssen, mit einem Minimum an Zeit und Aufwand auf Gußtemperaturen zu kommen.

Man war anfänglich der Meinung, daß es unmöglich wäre, auch nur einen annähernden Kompromiß bei derartig strengen Forderungen zu erzielen. Gemäß dieser Neuerung wird jedoch eine neuartige Formkonstruktion vorgeschlagen, die aus einem nichtleitenden Material besteht, das so fest ist, um selbsttragend zu sein und den bei der Ausdehnung entstehenden Drücken widerstehen zu können, und die so konstruiert und ausgebildet ist, daß sie an weiteren Konstruktionen festgeklemmt und automatisch be- bzw. entladen werden kann.

Da Polystyrol gegenüber Hochfrequenzwärme durchlässig ist, muß man den Körnchen des harzhaltigen Materials Feuchtigkeit zusetzen, damit sie Wärme aufnehmen können. Diese Feuchtigkeit nimmt erfindungsgemäß Hochfrequenzwärme auf und verwandelt sich/hrerseits in Dampf zur Erzeugung des Schäumens.

Ausführungsbeispiele der Neuerung werden im folgenden anhand

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der Zeichnung beschrieben. Dabei gehen aus der Zeichnung und ihrer Erläuterung weitere Merkmale und Vorteile der Neuerung hervor.

Figur 1 ist die perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßeiEin« satzform mit einer Stein-Auskleidung;

Figur 2 ist die perspektivische Ansicht einer Art eines geschäumten Polystyrolartikels, der ohne weiteres mit den Formen aus Fig. 1 und 3 erhältlich ist]

Figur 3 ist die perspektivische· Ansicht einer erfindungs gern äßen Aufnahmeform mit einer Stein-Auskleidung; Figur 4 ist ein Querschnitt längs der Linie 4-4 aus Fig. 3 in stark vergrößertem Maßstab;

Figur 5 stellt einen Längs quer schnitt durch eine Form und den darin enthaltenen geschäumten Artikel dar, wobei die Form in geschlossener Position gezeichnet ist.

Die Vorbereitung des geformten Artikels geschieht mit einer neuerungsgemäßen Vorrichtung durch Verwendung einer Verstärker- bzw. Einsatzform 10 wie in Fig. 1 und/oder einer Halte- bzw. Aufnahmeform wie in Fig. 3 dargestellt, wobei beide Formen zur Definierung einer

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thermoplastichen, schaumeinschließenden Form einer solchen Konstruktion zusammenwirken, daß sie im Gebrauch jedweder Änderung der Abmessungen widersteht, welche durch die wähnend des Schäumens der in der Hohlform enthaltenen Masse bzw. Massen entstehenden Wärme erzeugt wird.

Die Einsatzform 10 kann vorteilhafterweise so hergestellt werden, indem man als zu duplizierendes Teil das sogenannte ursprüngliche Teil oder "Kundenteil¹¹ nimmt und als Führung für die Bildung einer darumliegenden Form verwendet. Bas ursprüngliche Teil (zum Zwecke der Darstellung wird in Fig. 1 ein Revolver gezeigt) wird durch ein Vakuumformverfahren mit einer thermoplastischen Hülle versehen. Auf diese Hülle kommt >eine Oberflächebzw. Auskleidung 12 aus steinigem Material wie z.B. Zement, oder Beton, Feuerton, Hochtemperaturgips oder irgendeinem geeigneten feuerfesten Material, wobei dies durch Aufsprühen oder ähnliche Mittel so aufgebracht wird, daß es gleichmäßig verteilt ist und die Dicke der Oberfläche je nach Bedarf zwischen den Formen verändert wird.

Abwechselnde Schiebten , bestehend aus Glasfaser 14 und einem Polyester- oder Epoxydharz 16, können aufgesprüht oder anderweitig nacheinander über die Stein-Auskleidung 1,2 gebracht werden, um die

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erwünschte Dicke abzugeben, die teilweise vom Druck bestimmt wird, dem die Form während des Ausdehnungsvorgangs standhalten soll.

Das Aufspritzen kann mittels einer Spritzvorrichtung oder Vorrichtungen zum Spritzen von Gaserglas und einem Polyesterharz sowie einem passenden Katalysator erfolgen. Eine vermischte Masse der Materialien wird bis zu der erwünschten Dicke aufgebaut. Dadurch können die Formen wirtschaftlicher und mit größerer Geschwindigkeit hergestellt werden.

Anschließend an die Fabrikation wir die anfängliche thermoplastische Hülle entfernt, wodurch die Stein-Auskleidung 12 an allen Seiten oder Flächen an der Form anliegt.

Die Aufnahmeform 20 kann ähnlich zur Erzeugung der erwünschten Ausnehmung um eine Form gebildet werden. Die Aufnahmeform aus Fig. 3 kann z.B. durch Überziehen einer thermoplastischen Hülle über eine Schachtelform hergestellt werden. Auf der/iußeren, nicht ausgenommenen Seite dieser Hülle kann die innere Zementfläche 12 und die abwechselnden Schichten von Glasfaser 14 und Polyester- bzw. Epoxydharz 16 vorgesehen werden. Anschließend an die Herstellung wird die thermoplastische Hülle entfernt, worauf die Stein-Auskleidung

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an allen Seiten oder Flächen der gebildeten Ausnehmung offen daliegt. Wahlweise kann anstelle einer derartigen thermoplastischen Hülle ein Freisetzungsmittel das ursprüngliche Teil bedecken und die Stein-Auskleidung kann darüber gebracht werden, worauf die abwechselnden Schichten des Glasfasermaterials und des Polyester- oder Epoxydharzes darübergelegt werden, nachdem das Freisetzungsmittel bei der Bildung entfernt wird.

Die Form umfaßt eine steinartige Innenoberfläehe, die zur Absorption von Feuchtigkeit porös ist, d.h. sie ist von durchlöcherter oder poröser Natur mit kleinsten Zwischenräumen, durch die Wasser fließen kann, um so eine Möglichkeit zur Aufnahme der Feuchtigkeit und Abgabe derselben in Form von Dampf zu bieten, wenn sie in ein Hochfrequenzfeld eingebracht wird, wodurch die benötigte Oberflächentemperatur erzeugt wird.

Während die Stein-Auskleidung selbst sich in einem Hochfrequenz feld nicht innerhalb einer angemessenen Zeit ausreichend erwärmt, tut dies die Feuchtigkeit innerhalb der Stein-Auskleidung, wodurch der erwünschte Temperaturanstieg, innerhalb "der Hohlform erreicht wird.

Ein sfehr wichtiges Merkmal der Neuerung liegt in der Tatsache, daß

der heiße, von der sich ausdehnenden Schaummasse abgegebene Dampf

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kondensiert ,wenn er auf die verhältnismäßig kühlere Oberfläche der Form auftrifft, und daß er auch durch die povöee Wandung derselben absorbiert wird, so daß er in das Inntfe der Auskleidung kriecht. Da sich die Form im Hochfrequenzfeld befindet, wird das Kondensat zu Dampf regeneriert, um die benötigte Temperatur an der Oberfläche zu erzeugen und das nachteilige Krümeln auszuschalten.

Auf diese Weise wird durch das Zusammenwirken der einzelnen Kräfte nämlich das Dampfes innerhalb der sich ausdehnenden schäumenden Masse und desKondensate innerhalb dtr steinähnlichen Auskleidung der Form ein synergischer Effekt erzielt, wobei die Gesamtwirknag größer ist als die Summe der unabhängig Voneinander genommenen zwei Einzelwirkungen.

Die schwammartige Oberfläche ist gekennzeichnet durch ihre Fähigkeit, das Kondensat zu obsorbieren, das rom austretenden« iaaerlich erzeugten Dampf auf der kühlen, durchlöcherten Formwand gebildet wird. Die absorbierte Feuchtigkeit wird, da sie sich la einem Hochfrequenz -feld befindet, augenblicklich z« Dampf regeneriert. Sie entweicht damn durch die Formtrennlinie in die Atmosphäre.

In diesem Verlauf des Kondensieren« und Regenerier·«» wird die

Formwandung ausreichend erwärmt, so daß die Kunststoffteilchen sowohl an den äußeren Seiten als auch innerlich vollkommen verschmolzen werden.

In Fig. 2 wird eine Form des geschäumten Endproduktes durch 22 ge* zeigt, das mittels Formen nach Fig. 1 und 3 gebildet wurde und aus einem porösen, geschäumten Körper 24 mit einem Abdruck bzw. einer Ausnehmung 26 in seiner oberen, ebenen Fläche besteht, der dem Umriß des darin zu verpackenden Artikels entspricht, wie dies vom Einsatzformteil, das in seiner Herstellung verwendet wurde, bestimmt ist.

Fig. 4 ist ein stark vergrößerter Querschnitt durch eine der Wandungen der Form 20 und stellt die Anordnung der verschiedenen Material -schichten dar. Die Form 10 ergibt in ihrem Querschnitt die gleiche Ansicht. _#

Die Form, die direkt in das Hochfrequenzfeld gebrac ht wird, muß aus elektrisch isoliertem Material bestehen und von ebensolchem getragen werden, damit die Interferenz mit dem zur Verwendung kommenden dielektrischen Feld vermieden wird. Ein derartiges Material muß entweder tür Stromaufhahme von Elektroden fähig sein und selbst als Elektrode dienen können, oder es darf sich nicht fühlbar dielektrisch erwärmen.

In Fig. 5 ist eine typische erfindungsgemäße Form bestehend aus einem Einsatzfeil 200 und einem Aufnahmeteil 300 abgebildet.

Das Aufnahmeteil 300 besitzt eine Ausnehmung 302, nährend das Einsatzteil 200 einen Preßstempel 202 besitzt« der von der Ausnehmung aufgenommen wird« wobei to'beide Formen längs einer waagerechten Trennlinie 204 auseinandernehmbar sind.

Das Aufnahmeteil 300 ist zur Verstärkung der Konstruktion con einem Holzrahmen 310 umgeben und besteht aus einer inneren Stein-Auekleidung 314 und daran aufgebauten, abwechselnden Schichten aus Faserglas 316 und Polyester- oder Epoxydharz 318, wobei die Faser glasschicht neben der Ste η-Auskleidung ein Kühlrohr 320 enthält.

Ein Einfüllzapfen 322 verläuft senkrecht durch das Aufnahmeteil 300 und steht an seinem oberen Ende mit der Ausnehmung 302 in der Aufnahmeform in Verbindung.

Das Einsatzteil 200 ist in ähnlicher Weise konstruiert end enthält eine innere Stein-Auskleidung 214, an der abwechselnde Schichten aus Faserglas 216 und Epoxydharz 218 aufgebaut sind.

Die an «ftinem Umf angsflanech 224 des Einsatzteils fixierten Stangen

dienen bei Betätigung durch geeignete Mittel dazu, die ' obere Form in Gußstellung zu halten oder sie davon abzuheben.

In der Ausnehmung 302 befindet sich eine selbstausdehnende Masse bestehend aus Polystyrol, das zur Wärme- und Feuchtigkeitserzeugung zwecks Verschmelzung der Masse einem Hochfrequenzfeld ausgesetzt wird.

Die Feuchtigkeit kriecht in die porösen Stein-Auskleidungen sowohl der Einsatz- als auch der Aufnahmeformteile, wodurch diese Wandungen erwähnt werden und die richtige Verschmelzung der daran anliegenden Körnchen gewährleisten.

Tatsächlich führen die Steinoberflächen-Auskleidungen die Funktion des Siedens auf der Oberfläche aus, um die richtige Verschmelzung zu sichern.

Bei der Herstellung des Aufnahmeteils 300 werden Vorkehrungen zur Anbringung geeigneter Ausstoßvorrichtunjen in der Form von Stiften getroffen, wodurch der innerhalb der Ausnehmung 102 gebildete Artikel ausgestoßen werden kann. Die Einsatzform kann zur Aufnahme dieser Stifte zweckmäßig mit Bohrungen versehen sein.

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Die so geschaffenen Öffnungen sind versenkt, wodurch die Köpfe der Ausstoßstifte mit der inneren, ebenen Stein-Auskleidung 314 bündig sind.

Bei dem herkömmlichen Verfahren des Dampfeinspritzens in die Ausnehmung einer Aluminiumform konnte der Kunde ein Muster seines geformten Teils erst nach der Vollendung der Form erhalten, was manchmal 8 bis 12 Wochen in Anspruch nahm. Mit der neuerungs gem fißen Vorrichtung kauq&nan ein Fertigteil Innerhalb von ein paar Stunden erhalten.

Beim herkömmlichen Verfahren wird das " Kundenteil", das manchmal auch als "Original" bezeichnet wird, für gewöhnlich als Führung für die Herstelleng eines Duplikats oder Abbildes bzw. Mustere verwendet, wobei dieses Muster dann zur Herausbildung eines Abdruckes in Sand oder Zement oder Gips gelegt wird, in welchen dann zwecks Herstellung des GuQteils geschmolzenes Aluminium gegossen wird. Sine derartig teure» zeitverechwendende Prozedur wird hier vermieden und ein kürzeres Verfahren der Formherstellung ermöglicht, was besonders vorteilhaft ist im Falle von in kleiner Serie erzeugten Gegenständen und/oder mim wo Formkosten nicht befriedigend amortisiert werden können.

Hier wird dfe Form mit dem ausdehnbaren, polymeren Material in

-zz

seiner Ausnehmung durch eist Hochfrequenzwellenfeld geführt.

Die steinartige Auekleidung der Form läßt es zu, daß der erzeugte Dampf einsickert oder aus der Masse heraus- und in die Auskleidung hineingetrieben wird. Der Stein der Auskleidung selbst erwärmt eich nicht, da er aber im Hochfrequentfeld liegt, hat die in den Stein einsickernde Feuchtigkeit eine Wärmewirkung, wodurch in dem gesamten Artikel eine Verschmelzung erzielt wird.

Beim öffnen und Schließen der Form und beir Ausstoßen der geformten Teile geht etwas Feuchtigkeit des Steins verloren, so daß der Stein auszutrocknen {geginnt. Bei der nächsten Ladung tritt der Dampf von den nassen Tröpfchen wiederum in die Stein-Auskleidung ein, so daß der Anfeuchtungszyklus wiederholt wird.

Zeit ikt von größter Bedeutung beider Vorbereitung polymerer Schäume und polymerstruktureller Materialien. Die Wärmezeit oder die Zeit, in der das ausdehnbare polymere Material den Hoch frequenz wellen ausgesetzt wird, hängt von der zur Schaumbildung benötigten Temperatur und der Geschwindigkeit ab, mit der diese Temperatur für ein gegebenes Material erreicht wird. Zur Herstellung des Schaums muß das Material wenigstens auf einen Temperaturbereich erwärmt werden, in

dem sich die Erweichung des Polymers abspielt. Zur Vermeidung des Verkohlens muß der Schaum aus dem Feld entfernt werden, bevor eine Überhitzung eintritt.

Die oberen und unteren Temperaturgrenzen verändern sich mit der Wahl des polymeren Materials. Wenn z.B. ausdehnbares Polystyrol erwärmt wird, muß zum Erweichen und zur Ausdehnung eine Temperatur von ungefähr 100 bis 125 C erzielt werden. Allgemein gesagt sollten diese polymeren Schäume aus dem Hochfrequenz feld entfernt werden, bevor eine Temperatur von 135 bis 150 C erreicht wird.

Die benötigte Temperatur hängt auch von der Dichte des Materials ab. Wenn z.B. ausdehnbares Polystyrol mit einer Dichte von 32 kg/m erwärmt wird, reicht eine Temperatur von ungefähr 110 C aus, um das Polymer zu erweichen und die Ausdehnung voranzutreiben. Wenn die

Materiäüichte auf ungefähr 16 kg/m verringert wird, braucht man eine Temperatur von ungefähr 120 C.

Die Temperatur, auf welche das behandelte polymere Material in einem Hochfrequenz feld erwärmt wird, hängt letzlich von der pro Einheit des Materialvolumens absorbierten Leistung ab. Die absorbierte Leistung wiederum ist abhängig vom Verlustfaktor des zu erwärmenden

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Materials, der angelegten elektrischen Spannung und der von dem jeweiligen Generator erzeugten Frequenz. Eine Frequenz von ungefähr 5 bis 100 MHz ist allgemein geeignet.

Wenn das dehnbare polymere Material in Formen und/oder zwischen Auskleidungsmaterialien gelegt wird, hängen die Temperatur und das Erwärmungsverhältnis im Hochfrequenz feld etwas von der Dicke und dem Verlustfaktor der Form und/oder des Auskleidungsmaterials ab.

Die neuerungs gern äße Form besteht aus einem Material mit geringem Verlustfaktor, um die Aufnahme von Hochfrequenz energie darin zu vermeiden. Materialien wie z.B. Holz, Glas, Quarz, Keramiken, Polymethacrylate, Teflon, polyesterimprägnierte Glasfaser und siliconimprägnierte Glasfaser eignen sich besonders*

Der Hochfrequenzgenerator (nicht dargestellt) ist herkömmlicher Art und besteht im allgemeinen aus drei Teilen, nämlich einem Netzteil, einem Hochfrequenzerzeugungsteil und einem Steuerteil. Das Netzteil empfängt von einer Wechselstromquelle niedrige Spannungj richtet diese Spannung gleich und transformiert sie in eine Hochspannung. Der Hochfrequenzteil nimmt diese Hochspannung auf und erzeugt Hochfrequenz-Leistung. Der Sterteil reguliert den Betrieb der beiden anderen Teile. Das Hochfrequenz feld wird zwischen einer heißen Elektrode und einer Erdungselektrode erzeugt, wobei der Abstand zwischen den Elektroden veränderlich ist.

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Dank des neuerungs gemäßen Vorschlags ist es möglich, mit der beschriebenen Vorrichtung geformte Schaumstoff-Körper/, mit einer durchwegs gleichmäßigen äußeren Haut respektive Oberfläche zu erzielen.

Schutzansprüche

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Claims (5)

■ RA. 5ifO 830*18.10.66 Schutzansprüche

1. Form zur Herstellung ynn geformten Schaum stoff-Körpern,

z.B. auf Polystyrol-Basis, in einer zweiteiligen, beheizbaren Form, dadurch gekennzeichnet, daß die Form aus einem Aufnahmeteil (20) und einem Einsatzteil (10) zusammengesetzt ist, die aus nichtleitenden Stoffen mit einem niedrigen dielektrischen Verlustfaktor bestehen und an den dem zu formenden Körper zugekehrten Flächen eine poröse Stein-Auskleidung (12) tragen.

2. Form nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die Form aus abwechselnden Schichten von Glasfasern (14) und einem Polyester- oder Epoxydharz (16) besteht.

3. Form nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Form automatisch beschickbar und entladbar ist.

4. Form nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Form kühlbar ist.

5. Form nar eh. Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Form an anderen Einrichtungen befestigbar und durch ein Hochfrequenz feld beheizbar ist.