DE2101238C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Schaumstoffblöcken mit ebener Oberfläche in offenen Formen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Schaumstoffblöcken mit ebener Oberfläche in offenen Formen sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Bei der Herstellung von Schaumstoffblöcken in nach oben offenen Formen bildet sich an der Oberfläche eine Kuppe aus, die bei der Verarbeitung abgetrennt werden muß und zu einem großen Teil nicht verwertbar ist. Diese kuppenförmige Oberfläche entsteht bei Jer diskontinuierlichen Herstellung von Schaumstoffblöcken beliebiger Gestalt unabhängig von der Grundflächengestalt der Form, d. h. unabhängig davon, ob sie kreisförmig, rechteckig oder quadratisch ausgebildet ist. Die kuppenförmige Oberfläche bildet sich aber auch bei der Herstellung von blockförmigen Bahnen, insbesondere aus weichem Polyurethanschaum auf Polyester- oder Polyätherbasis, aus, die bekanntlich in trogförmigen Formen aus kontinuierlich an der Aufgabevorrichtung vorbeilaufenden unteren und seitlichen Begrenzungswänden aus Papier- oder Kunststoffolien gebildet sein können.

Es hat nicht an Versuchen gefehlt, die Größe der ausgebildeten Kuppe zu verringern oder diese gänzlich auszuschalten. Bei den bekannten Verfahren ist man davon ausgegangen, daß sich an der Oberfläche des Schaumstoffes zunächst eine vergleichsweise massive Haut bildet, die noch vor Beendigung der Verschäumungsreaktion an der Begrenzungswand festklebt und eine Relativbewegung zwischen Wand und Schaumstoff verhindert. Vorrichtungen, die ein Anheben der Seitenwände in vertikaler Richtung zum Gegenstand hatten, konnten jedoch nicht voll befriedigen, da in der Steigzone des Schaumstoffes in Abhängigkeit vom Raumgewicht des gerade hergestellten Schaumes verschieden ausgebildete Steigkurven entstanden. Das hatte zur Folge, daß in verschiedenen Bereichen des wachsenden Schaumstoffblockes die Seitenwände mit verschiedener Geschwindigkeit angehoben werden mußten. Da die Steigkurve in Abhängigkeit von der Rezeptur unterschiedliche Gestalt annehmen kann, wurden aufwendige Steuervorrichtungen erforderlich.

In der BE-PS 7 18 157 wird zur Verhinderung des Festklebens des sich bildenden Schaumstoffes an der Seitenwand-Folie vorgeschlagen, durch einen zwischen Bodenwand und Seitenwand-Folie angeordneten Schlitz einen Luftstrom zu leiten. Hierbei lassen sich in der Randzone der aufschäumenden, noch flüssigen Masse Verwirbelungen und Flatterbewegungen nicht vermeiden, die zwangläufig zu Störungen im Schaumgefüge besonders in der Randzone führen.

In der DT-AS 12 96 371 wird ein Verfahren zur kon-

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tinuierlichen Herstellung von Bahnen aus Schaumstoff durch Aufbringen einer aufschäumbaren Mischung auf eine sich fortbewegende Unterlage und Hindurchführung durch eine Dickenbegrenzung beschrieben, bei den« die Kanten der Bahn vor und/oder während des Durchganges durch die Zone der Schaumbildung durch Anblasen von Luft oder eines anderen Gases begrenzt werden. Weiter ist durch die DT-A.i 12 96 791 ein Verfahren bekanntgeworden, bei dem zur Dickenbegrenzung Luft oder ein anderes Gas schräg entgegen der Fortbewegungsrichtung der Bahn auf die Oberfläche der aufschäumenden Masse geleitet wird. Bei beiden Verfahren handelt es sich um die Herstellung von Bahnen nicht in oben offenen Formen, sondern vielmehr auf einer sich fortbewegenden Unterlage, wobei bei dem zuletzt genannten Verfahren eine Dickenbegrenzung im Anfangsbereich der Aufschäumzone angestrebt wird.

Untersuchungen haben gezeigt, daß die Ausbildung der Kuppe nicht nur durch ein Festkleben der sich verfestigenden Oberflächenhaut und auch nicht nur durch die Oberflächenspannung innerhaib des entstehenden Schaumes bedingt ist, sondern daß vielmehr als zusätzlicher Faktor auch eine gewisse Strömung innerhalb des in Entstehung begriffenen Schaumstoffblockes zu beachten ist, und daß insbesondere diese Strömung unterhalb der sich verfestigenden Haut in den Randzonen umgelenkt und dadurch das Wachstum der Kuppe begünstigt wird. Es konnte weiter beobachtet werden, daß bereits geringe Kräfte ausreichen, um die Verfestigung der Oberflächenhaut in der Randzone und ihr Festkleben an der Begrenzungswand zu beeinflussen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Schaumstoffblöcke ohne Wölbung der Oberfläche, d. h. mit ein vertikalen Schnitt rechteckigen Querschnitt herzustellen. Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren zur Herstellung von Blöcken mit im Vertikalschnitt rechteckigem Querschnitt aus Kunststoffschäumen, insbesondere Polyurethan-Kunststoffschäumen, durch Aufschäumen treibmittelhaltiger oder blähfähiger Kunst-Stoffmassen in oben offenen Formen unter Erzeugung eines Gasstromes im Bereich der Randzonen des sich bildenden Schaumstoffblockes vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß zwischen den Randzonen und dem Mittelbereich der freien Oberfläche des sich bildenden Schaumstoffblockes eine Druckdifferenz erzeugt wird, wobei auf den Randzonen der geringere Druck lastet.

Der auf den Randzonen gegenüber dem Mittelbereich des Schaumstoffblockes erzeugte Unterdruck liegt vorteilhafterweise in einem Bereich zwischen 1 und 500 mm WS, vorzugsweise 5 bis 30 mm WS. Zur Erzeugung des Unterdruckes werden vorteilhaft Gase oder Dämpfe verwendet.

Zur Erzeugung des Differenzdruckes in den zu beeinflussenden Zonen bedient sich die Erfindung zum Teil ihrem Wesen nach in der Technik wohlbekannter Verfahren und schafft für den vorliegenden Anwendungsfall angepaßte Vorrichtungen.

Es ist beispielsweise in der Technik bekannt, zum Absaugen schädlicher Gase oder Dämpfe aus einem Raum einen diesen Raum umgebenden Schleier strömender Luft zu legen, durch den innerhalb des Raumes ein Unterdruck erzeugt wird, der für die Abführung der Gase und Dämpfe in das strömende Medium sorgt. Dieser <\s statische Unterdruck, der vergleichsweise gering sein kann, kann in beliebig gestalteten Räumen ohne Erzeugung von Luftwirbeln hergestellt und aufrechterhalten werden.

Ausführungsbeispiele für eifindungsgemäß verwendbare Vorrichtungen sind in den F i g. 2 bis 7 der Zeichnung näher erläutert.

In den Zeichnungen stellt dar

F i g. 1 den Querschnitt tines Schaumstoffblockes, wie er in den bisher verwendeten Einrichtungen entstand.

Es ist ersichtlich, daß infolge der Wölbung der Blockoberfläche vor dem Spalten des Blockes in waagerechte Schichten entlang der unterbrochenen Linie abgetrennt werden mußte, so daß der schraffierte Teil des Querschnittes für die normale Weiterverarbeitung entfiel und nur unter wirtschaftlichen Verlusten eine beschränkte Verwendungsmöglichkeit hat.

F i g. 2 stellt einen Schnitt durch eine Form mit erfindungsgemäßer Einrichtung zur Herstellung von Schaumstoffblöcken dar,

F i g. 3 einen Schnitt durch einen in der Entstehung begriffenen Schaumstoffblock mit erfindungsgemäßer Vorrichtung im Bereich einer Randzone,

F i g. 4 eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, ebenfalls im Schnitt,

F i g. 5 eine Abwandlung der Vorrichtungen gemäß F i g. 3 und 4,

F i g. 6 eine andere Ausführungsform der Erfindung,

F i g. 7 eine Einzelheit zur Steuerung der Luftführung und Erzeugung eines Unterdruckes, wie sie insbesondere in F i g. 5 anwendbar ist.

Die Ausführungsform gemäß F i g. 2 verdeutlicht die Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung an einer stationären Form 1, in der der Schaumstoffblock 2 in senkrechter Richtung wächst und der nunmehr in den Bereichen 3 eine nach oben ausgewölbte Randzone durch die Wirkung der Vorrichtung erhält.

Die Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem Ventilator 4 und einer höhenverschiebbaren Haube 5, die entsprechend dem Wachstum des Schaumstoffblokkes, ohne daß sie die Schaumstoffoberfläche berühren, nach oben abgezogen werden, in der Weise, daß zwischen Schaumstoffoberfläche 2' und dem unteren Ende der Haube 5 ein Spalt entsteht, der zur Einstellung einer Luftströmung gewollter Stärke dient. Die Höhe des in der Vorrichtung herrschenden Unterdruckes kann zusätzlich z. B. durch einen Ansaugstutzen 6 mit diesem zugeordnetem Regelorgan in Form eines Ventils beeinflußt werden. Der untere Rand 7 der Haube 5 kann nach außen oder innen in der Weise umgebördelt sein, daß der Luftstrom in seinem Bereich geführt und wirbelfrei gestaltet wird.

Die Auswölbung 3 in der Randzone ist hinsichilich ihrer Größe und Gestalt abhängig von der Stärke des Luftstromes bzw. des in dem durch die erfindungsgemäße Vorrichtung abgegrenzten Raum sich ausbildeaden statischen Unterdruckes.

Wie aus F i g. 3 ersichtlich ist, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung in der Randzone des Bereiches der Aufschäumung bei sich bewegenden Formen stationär angeordnet werden. Es ist bekannt, daß bei der Schaumstoffherstellung in den sich kontinuierlich fortbewegenden trogförmigen, sich in angenähert horizontaler Richtung beständig fortbewegenden Transportvorrichtungen die Schaumbildung in erster Näherung der bildlich dargestellten Steigkurve folgt. Diese Steigkurve ist für die verschiedenen Schaumstofftypen in etwa gleichförmig und unterscheidet sich in erster Näherung durch die Steigung bis zum Erreichen der vollen Blockhöhe.

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Erfindungsgemäß ist in der Randzone im Bereich der Steigkurve eine Haube in Form eines Luftkanals 10 angeordnet, der einerseits im wesentlichen berührungsfrei an einer Begrenzungsfläche an der die trogförmige Form bildenden Folienwand 8 anliegt und dessen andc rer Schenkel berührungsfrei unter Bildung eines Spaltes 9 der Oberfläche des sich bildenden Schaumstoffblockes folgt. Die über den Spalt 9 zutretende Luft wird über einen Ventilator 12 abgesaugt. Die Höhe des Un terdruckes im Kanal IO kann durch über seine Länge verteilte Regelorgane (Ventile) und durch die Höhe des Spaltes 9 eingestellt werden. Desgleichen kann das untere Ende 11 zur Regelung und Einstellung der Luftströmung ganz oder teilweise, gegebenenfalls mit veränderbarem Querschnitt geöffnet werden. Die günstigste Einstellung des Verhältnisses von Spalthöhe 9 und/oder öffnung von am Ende 11 oder über die Länge des Kanals 10 verteilten Ventilen läßt sich empirisch leicht ermitteln. Unter dem Einfluß der im Kanal 10 entstehenden Strömung bildet sich ein Unterdruck aus. der die Ausbildung einer kuppenförmigen Oberfläche, wie sie in F i g. 1 dargestellt ist, vermeidet und zu einer ähnlichen Ausbildung führt wie in F i g. 2 im Bereich 3 oder in F i g. 4 im Bereich 3' dargestellt ist.

F i g. 4 zeigt einen Schnitt durch eine andere Ausführungsform der Erfindung, wie sie auch sinngemäß zur Ausbildung des Kanals 10 in F i g. 3 verwendet werden kann. In einem äußeren Bereich 13 des verwendeten Kanals 10 wird unter Zuhilfenahme des Ventilators 12 ein Luftstrom 13a erzeugt, der seinerseits im Bereich 14 der Vorrichtung einen statischen Unterdruck erzeugt, unter dessen Einwirkung die Schaumstoffoberflächc die zeichnerisch dargestellte Form 3' erhält. Ohne die erfindungsgemäße Einrichtung würde sich die Schaumstoffoberfläche so ausbilden, wie auf der anderen Seite der Figur dargestellt ist.

In gleicher Weise kann auch auf dieser Seile der Form eine entsprechende Vorrichtung spiegelbildlich angeordnet sein.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch angewendet werden, um beispielsweise eine gewollte Profilrippe in der Oberfläche zu erzeugen, indem sie über dem Bereich der zu erzeugenden Profilrippe, etwa in der Blockmitte angeordnet wird. Eine solche Ausführungsform gestattet die Herstellung von Profilstücken beliebiger Form.

Im Falle der F i g. 4 erfolgt die Abdichtung des Unterbereiches 14 gegenüber dem Schaum und der Seitenwand durch den Ansaugschleier der strömenden Luft (13a).

Die Messung der Strömungsgeschwindigkeit der Luft kann zur Steuerung der Abstandshaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gegenüber der Schaumstoffoberfläche und der Formseitenwand verwendet werden. Der Unterdruck innerhalb des Raumes 14 kann über Steuerorgane und in den Wandungen angeordnete Ventilklappen geregelt werden.

Es ist vorteilhaft und liegt im Rahmen der Erfindung, den erfindungsgemäßen Kanal in Segmente 10'. 10". 10'" zu unterteilen, die je für sich höhenverstellbar sind, um auf diese Weise eine Führung parallel zu einer gewölbten Steigkurve zu ermöglichen. In diesem Falle läßt sich über hier nicht zeichnerisch dargestellte Ab tastorgane in jedem beliebigem Punkt der Steigkurve eine Höhenanpassung der Vorrichtung durchführen. Die gleiche Wirkung kann erzielt werden bei Verwendung eines biegsamen und elastisch verformbaren Kanals 10. indem die Höhenverstellung jedes beliebigen Punktes über diesem zugeordnete Abtast- und Steuerorgane durchgeführt wird.

Zur besseren Anpassung der Blockoberfläche an die Horizontale können vorzugsweise im Bereich der Randzonen mehrere Unterdruck führende haubenförmige Kanäle 10 parallel zueinander angeordnet sein die jeweils abgestufte Druckdifferenz haben und damit in parallelliegenden Oberflächenbereichen unterschiedliche Kräfte wirksam werden lassen.

ίο F i g. 5 stellt eine Weiterbildung der eben beschriebenen Vorrichtung für die kontinuierliche Herstellung von Schaumstofflangblöcken, und zwar eine Schnittzeichnung im Bereich der Steigzone des Schaumstoffblockes 2, dar. Das Prinzip dieser Ausführungsform der Erfindung entspricht im wesentlichen einem Umluftverfahren, bei dem in einem geschlossenen, im wesentlichen von der Außenatmosphäre unabhängigen System die zur Erzeugung des Unterdruckes verwendete Luft stets umgewälzt wird und die örtlich erwünschten Unterdruckverhältnisse durch entsprechende Steuervorrichtungen für die sich bewegende Luft erzeugt werden. Der Ventilator 15 wirkt in diesem Falle anders als der Ventilator 12 der F i g. 3, indem er die austretende Luft in das im wesentlichen als Druckkasten ausgebildete System abführt. In diesem System befinden sich in der Technik wohlbekannte, hier nicht im einzelnen zeichnerisch dargestellte Einrichtungen zum Abbau unerwünschter Verwirbeiungen und Strömungen der Luft, die dafür Sorge tragen, daß im Bereich der Schaum-Stoffoberfläche 2' und insbesondere zwischen dieser und einer im Abstand zu ihr angeordneten Siebplatte 16 sich keine unerwünschten Luftbewegungen ausbilden, sondern daß vielmehr in diesem Bereich eine Strömung unter der Ansaugwirkung des Ventilators erzeugt wird. Die haubenförmigen Kanäle 17 zur Führung der angesaugten Luft können im wesentlichen hinsichtlich ihrer Gestaltung der Kanakegmente 10. 10'. 10" und 10'" in F i g. 3 entsprechen. Innerhalb des zwischen der Haube 17 und der Formwandung gebilde-

ten Kanals können in Längsrichtung verlaufend vorzugsweise einen tragflügelförmigen Querschnitt aufweisende Leitvorrichtungen 18 angeordnet sein, die durch Veränderung der Strömungsgeschwindigkeit im Bereich der Randzone einen Unterdruck erzeugen.

Wie die Strömungspfeile zeigen, erfolgt der Ansaugvorgang in diesem Falle quer zur Vorrichtung.

F i g. 6 zeigt eine Abwandlung der Vorrichtung nach F 1 g. 5. bei der die Luftführung im wesentlichen in Längsrichtung der Steigzone des Schaumstoffblockes erfolgt. Auch hier wird die Luftströmung durch einer Unterdruckerzeuger 19. der etwa dem Ventilator 12 der F i g. 3 entsprechen kann, durchgeführt. Sowohl bei der Vorrichtung gemäß F i g. 6 wie auch bei den Vor richtungen gemäß F i g. 3 und 5 können unter Ausnut zung der Vorteile eines in sich geschlossenen Systems zwischen Blockoberfläche 2' und der Umgebung gewollte Druckdifferenzen durch Einstellung der Strö mungsgeschwindigkeit der Luft erzielt werden. Es ver steht sich dabei von selbst, daß zur Veränderung dei

Blockbreite des Schaumstoffblockes 2 beispielsweise teleskopartig ausgebildete Kondensatoren vorgeseher sein können, wie dies beispielsweise bei 20 in F i g. ί dargestellt ist.

Auch im Falle der Ausführungsform der F i g. 6 be

findet sich an der Austrittsseite des Unterdruckerzeu gers 19 eine geschlossene Kammer zum Abbau., dei Strömungsgeschwindigkeit 21. innerhalb der wie aucl innerhalb des Ansaugkanals Tcmpenervorrtchtungei

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22. 23 angeordnet sein können, die der Temperierung der strömenden Luft innerhalb des Systems dienen.

l^: i g. 7 zeigt eine vergrößeric Einzelheit aus l·' i g. 5. aus der die Anordnung des Trugflächenprofils 18 zur Veränderung der Strömungsgeschwindigkeit und damit des Unlcrdruckes im Bereich der Randzone des Schaumstoffblockes ersichtlich ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (13)

21 Ol Patentansprüche·.

1. Verfahren zur Herstellung von Blöcken mit im Vertikalschnitt rechteckigen Querschnitt aus Kunststoffschäumen, insbesondere Polyurethan-Kunststoffschäumen durch Aufschäumen treibmittelhaltiger oder blähfähiger Kunststoffmassen in oben offenen Formen unter Erzeugung eines Gasstromes im Bereich der Randzonen des sich bildenden ι ο Schaumstoffblockes, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Randzonen und dem MU-telbcreich der freien Oberfläche des sich bildenden Schaumstoffblockes eine Druckdifferenz erzeugt wird, wobei auf den Randzonen der geringere Druck iastet

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Randzonen gegenüber dem Mittelbereich ein Unterdruck von 1 bis 500 mm WS, vorzugsweise 5 bis 30 mm WS erzeugt wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2 mit einem, von einem Boden und seitlichen Wandungen begrenzten, oben offenen Schäumraum, gekennzeichnet durch eine mindestens die Randbereiche (3, 3') des Schaum-Stoffblockes (2) abdeckende, an einen Unterdruckerzeuger (4,12,15,19) angeschlossene Haube (5,10, 13.17), die Leitbleche (7, 7', 18), öffnungen (11) oder Luftschleusen (13a) zur Einstellung des Unterdrukkes in den Randbereichen aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des aufsteigenden Schaumes die Haube (5,10, 13,17) stationär und der Ausbildung der Steigkurve anpaßbar und die Form (1) zur Bildung des Schaumstoffblockes (2) relativ dazu mittels Transportvorrichtungen bewegbar angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Haube (5, 10, 13, 17) in, an die Steigkurve des Schaumstoffblockes (2) anpaßbare Segmente (10', 10", 10'") unterteilt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, daß jedem Segment (10', 10", 10'") ein Unterdruckerzeuger (12) zugeordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Haube (5, 10, 13, 17) entsprechend der Steigkurve des Schaumes horizontal verschiebbar angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der >o Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Haube (5, 10, 13, 17) und den Seitenwänden (1, 8) der Form Leitvorrichtungen (18) zur Strömungsbewegung und Beeinflussung des Unterdruckes angeordnet sind.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der nach unten offenen Haube (13) eine zweite Haube (14) angeordnet ist, in der, verursacht durch den Schleier des in der Haube (13) strömenden Gases, ein statischer Unterdruck herrscht.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Breite des Schaumstoffblockes (2) im Bereich der Steigzone von einer Haube (17) abgedeckt fts wird, innerhalb der die örtlich erwünschten Unterdruckverhältnisse durch Strömungsleitvorrichtungen (18) eingestellt werden.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch ge kennzeichnet, daß die Haube (17) mittels Kompen satoren (20) breitenverstellbar ist.

12. Vorrichtung nach einem oder mehreren dei Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, da£ zur Aufrechterhaltung eines vorgegebenen Abstan des zwischen Schaumoberfläche (2) und Haube (5 10, 13, 17) an der Haube berührungslose Abtastei als Regelorgane angeordnet sind.

13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 12 dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des System; Temperiervorrichtungen (22, 23) zur Temperierung der im System umlaufenden Gase vorgesehen sind.