DE2158782B2 - Verfahren zum Herstellen von relativ steifen und relativ dünnwandigen Schaumstoffartikeln sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents
Verfahren zum Herstellen von relativ steifen und relativ dünnwandigen Schaumstoffartikeln sowie Vorrichtung zur Durchführung des VerfahrensInfo
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- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
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- B29B7/00—Mixing; Kneading
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von relativ steifen und relativ dünnwandigen
Schaumstoffartikeln, wie Schläuchen oder Bahnen, durch Strangpressen von schäumbarem thermoplastischem
Kunststoff der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 genannten Gattung sowie auf eine Vorrichtung
zur Durchführung dieses Verfahrens zum kontinuierlichen dosierten Einbringen von Füllstoffen in schäumbaren
Kunststoff gemäß dem Gattungsbegriff des Patentanspruches 3.
Ein Verfahren der obengenannten Gattung ist bereits bekannt (DE-AS 12 70 279), wonach Kaolin als Füllstoff
verwendet wird. Die Steifigkeit der hiernach hergestellten Schaumstoffartikel läßt jedoch noch zu wünschen
übrig, was besonders dann von großer Bedeutung ist, wenn es sich um sehr dünnwandige Schaumstoffartikel,
wie Schaumstoffschläuche, Schaumstoffbahnen und Schaumstoffolien beispielsweise einer Dicke von nur 0,1
bis 1 mm handelt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dieses Verfahren dahingehend zu verbessern, daß auf einfache
Weise sehr eigensteife dünnwandige Schaumstoffartikel herstellbar sind.
Die Erfindung besteht in dem im Patentanspruch 1 beanspruchten Gegenstand, wonach Gipspulver als
Füllmittel verwendet wird, und es ist besonders zweckmäßig, wenn Gipspulver zusammen mit Wasserdampf
zugegeben wird.
Das der Kunststoffmasse beigemischte Gipspulver verbessert aufgrund auch seiner besonders großen
Feinkörnigkeit die Steifigkeit des Schaumstoffs bereits nach kurzzeitiger Lagerung; es diffundiert nämlich
Wasserdampf in das Material hinein und bewirkt eine chemische Reaktion des Gipspulvers mit dem vom
WasserdamDf kondensierten Wasser.
An sich ist die Verwendung von Gips als Füllmittel bei der Herstellung von Kunststoffschäumen bereits bekannt
(DE-OS 20 17 548), dabei handelt es sich jedoch nur um sehr grobkörnigen Gips und um eine andere
spezielle Aufgabe, nämlich darum, ein gutes Vermischen des Kunststoffs mit verhältnismäßig grobkörnigem
Füllmittel zu erzielen.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, auch sehr dünnwandige Schaumstoffartikel mit
ίο guter Steifigkeit auf einfache Weise herzustellen, was
vor allem auch darauf beruht, daß die zum Schaumstoff gehörenden Zellen ein relativ steifes Skelett bilden.
Die Herstellung solcher Schaumstoffartikel insbesondere in Form von Bahnen oder Schläuchen durch
Strangpressen von Kunststoff vorzugsweise Polystyrol, aber z. B. auch Polyolefin, wie Polyäthylen, das in einer
Strangpresse unter Druck mit einem als Flüssigkeit komprimierten Gas oder einer Flüssigkeit mit niedrigem
Kochpunkt vermischt wird, die aufgrund des Druckes als Flüssigkeit im Kunststoff verbleibt, ist an
sich ebenfalls bekannt Beim Abkühlen des stranggepreßten und mit kleinen Zellen oder Blasen versehenen
Kunststoffkörpers stabilisieren sich diese Zellen bzw. Blasen, und das Material nimmt eine permanente
Zellenstruktur an. Dadurch daß sich der Kunststoff bei der Blasenbildung in geschmolzenem Zustand befand,
sind die Blasen aneinander und nebeneinander fixiert und haben daher praktisch gemeinsame Zellwände.
Gemäß der weiteren Ausbildung betrifft die Erfindung noch eine Vorrichtung zur Durchführung des
genannten Verfahrens. Dabei ist die im Gattungsbegriff des Patentanspruchs 3 genannte Vorrichtung bereits
bekannt (DE-OS 20 17 548). Bei dieser bekannten Vorrichtung wird Wert darauf gelegt, daß der Strom der
Schaumstoffmasse den Füllstoffstrom ummantelt, um eine Art Schichtenbildung zu erzielen.
Gemäß der erfindungsgemäßen und im Anspruch 3 beanspruchten Vorrichtung soll jedoch eine sehr gute
und möglichst gleichmäßige Verteilung der Füllmittel bzw. Füllstoffe in dem schäumbaren Kunststoff erzielt
werden, das zum Strangpressen relativ steifer und relativ dünnwandiger Schaumstoffartikel dadurch erfindungsgemäß
in einfacher Weise möglich ist, daß die Verteilermundstücke mindestens teilweise in den freien
Durchtrittsquerschnitt der als Strangpreßmundstück ausgebildeten Zuführleitung ragen. Hierbei empfiehlt es
sich besonders, die Verteilermundstücke kanülen- bzw. röhrchenartig auszubilden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend
so unter Hinweis auf die schematische Zeichnung beschrieben,
die eine Strangpressenvorrichtung zur Herstellung von verstärkten Schaumstoffbahnen gemäß der Erfindung
sowie verschiedene Vorrichtungen zur Zufuhr von Füllstoffen darstellt.
F i g. 1 zeigt eine Strangpresse zur Herstellung eines Schlauches 5 aus Schaumstoff. Der Kunststoff wird der
Mischkammer 12 in zermahlenem oder anderem feinverteilten Zustand durch Trichter 1 zugeführt.
Danach wird der Kunststoff mit einer Schraube bzw.
so Schnecke in die Heizkammer 2 eingeführt, in der man
den Kunststoff bis zum Schmelzen erhitzt; gleichzeitig wird durch die Leitung 3 ein Schäumungsgas, beispielsweise
Freon oder Pentan, in Flüssigkeitsform zugeführt. Das Gas, das als Flüssigkeit komprimiert ist, die bei
normalem Druck, beispielsweise — 200C, einen verhältnismäßig
niedrigen Kochpunkt haben muß, wird in den geschmolzenen Kunststoff eingemischt. Der Mischprozeß
wird dadurch gefördert, daß in der Kunststoff-
schmelze durch Zusatz von Natriumbicarbonat und einer Säure Initialblasen gebildet werden, die die
eingemischte Flüssigkeit füllt Von der Mischkammer 2 wird die Kunststoffschmelze mit der ihr beigemischten
Flüssigkeit zu einem ringförmigen Strangpressenmundstück 10 hingeleitet, von dem aus die Kunststoffschmelze
durch einen ringförmigen Spalt zur Bildung des Schlauches 5 herausgepreßt wird. Wenn der Kunststoff
nach Passage des Strangpressenmundstückes 10 in den Atmosphärendruck herauskommt, wird die eingemischte
Flüssigkeit gasförmig. Dabei wird eine Menge kleiner Blasen gebildet, die dem Kunststoff eine zellenförmige
Struktur geben. Durch Abkühlung stabilisiert sich der Kunststoff unter Beibehaltung der zellenförmigen
Struktur, wonach der Schlauch 5 aufgeschlitzt und zu einer ebenen Bahn ausgebogen werden kann, die
abkühlen muß und dann eine steife Bahn oder einen steifen Bogen bildet, der aus der ebenen Bahn
ausgeschnitten ist
Wie vorstehend erwähnt, trägt die Zellenstruktur des
Schaumstoffes dazu bei, dem Material eine beträchtliche Steife zu geben, die jedoch durch Zusetzen von
Verstärkungsmateria! noch wesentlich mehr verstärkt werden kann. In diesem aktuellen Falle besteht die
Verstärkung aus Füllstoff in Form eines feinen Gipspulvers, das der Kunststoffschmelze unmittelbar
vor oder am Strangpressenmundstück 10 zugeführt und dann so in der Kunststoffschmelze verteilt wird, daß
eine so gleichmäßige Einmischung wie nur möglich erfolgt
Es wurde festgestellt, daß der Füllstoff dem Kunststoff beigemischt werden kann, ohne daß die
plastischen Eigenschaften des Kunststoffes verlorengehen, was jedoch voraussetzt, daß ein solches Füllmitte]
äußerst feinkörnig sein muß. Experimente haben ergeben, daß Füllstoffe mit einer Partikelgröße von
unter 50μπι beispielsweise bis zu einer 50Gew.-%
überragenden Menge in Polyäthylen oder Polystyrol eingemischt werden können, ohne daß die Strangpreß-
und Wärmeversiegelungsmöglichkeiten des Kunststoffes verlorengehen. Es hat sich auch gezeigt, daß man
einem mit Füllstoffen durchsetzten Kunststoff durch konventionelle Schäumungsmethoden Zellenstruktur
geben kann. Es hat sich erwiesen, daß der stranggepreßte Kunststoff, falls der Füllstoff grobkörniger ist als
vorstehend angegeben, spröder wird und daß es außerdem nicht möglich ist, dem Kunststoff mit
konventionellen Methoden Zellenstruktur zu geben.
Den Grund dafür, daß der Kunststoff nicht geschäumt werden kann, falls der Füllstoff allzu grobkörnig ist, hat
man noch nicht ganz ermitteln können. Wahrscheinlich beruht dies aber darauf, daß sich die Verteilung des
Füllstoffes in der geschmolzenen Kunststoffmasse verändert, wenn die Kunststoffmasse unter hohem
Druck mit Hilfe der bereits erwähnten Schnecke durch das Strangpressenmundstück 10 herausgepreßt wird. Es
hat sich jedoch gezeigt, daß auch noch grobkörnigeres Pulver als Füllstoff benutzt werden kann, ohne daß die
Schäumungseigenschaften merkbar beeinträchtigt werden, vorausgesetzt daß das Gipspulver als Füllstoff der en
Kunststoffmasse insbesondere in unmittelbarer Nähe des Strangpressenmundstücks 10 oder in demselben
zugesetzt wird.
Die vorstehende Erklärung der in F i g. 1 gezeigten Strangpresse soll eine generelle Beschreibung von ^
konventionellen Strangpressen und ihrer Funktion geben, zur Durchführung des Verfahrens gemäß der
Erfindung ist es jedoch zweckmäßig, die Strangpresse mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Zufuhr
von Füllmitteln bzw. Füllstoffen zu ergänzen. Diese Vorrichtung zur Zufuhr von Gipspulver als Füllstoff
besteht aus einem Speicherbehälter 11 für den Füllstoff,
einer Förderschnecke 7, einer Zufuhrleitung 8 sowie einem oder mehreren Verteilungselementen 6.
Das Gipspulver wird vom Speicherbehälter 11 zu der als Vorschubvorrichtung dienenden Förderschnecke 7
befördert, die schraubenartig sein kann. Mit Hilfe dieser Vorschubvorrichtung wird das Gipspulver durch die
Zufuhrleitung 8 zum Verteilungselemcnt 6 gepreßt. Durch die öffnung im Verteilungselement 6 wird das
Gipspulver in die geschmolzene Kunststoffmasse herausgepreßt und — unmittelbar bevor die Kunststoffmasse
durch das Strangpressenmundstück 10 herausgepreßt wird — zur gleichmäßigen Verteilung in der
Masse gebracht. Bei Austritt in den vor der Strangpresse liegenden Raum, in dem Atmosphärendruck herrscht,
wird die der Kunststoffmasse beigemischte Flüssigkeit gasförmig, wodurch in bereits beschriebener Weise die
Bildung einer Menge von kleinen Blasen verursacht wird, die dem Material eine zellenartige Struktur geben.
Da man den Füllstoff, der im aktuellen Falle GipspuJver
ist, der Kunststoffmasse unmittelbar vom Austritt der Kunststoffmasse durch das Strangpressenmundstück 10
gleichmäßig beigemischt hat, wird die gleichmäßige Verteilung des Füllstoffes in der Kunststoffmasse
beibehalten, und man vermeidet die Übelstände, die man bisher bei der Einmischung von Füllstoffen, die nicht
extrem feinkörnig waren, hatte, nämlich daß sich der Füllstoff ungleichmäßig im Material verteilt. Dies ergab
ein Material, das fleckenweise nicht geschäumt ist und große lokale Variationen in der Dichte sowie ebenfalls
große lokale Variationen bezüglich der Haltbarkeit aufweist.
Durch Beimischung von Gipspulver zur Kunststoffmasse erhält man einen steiferen Schaumstoff, und die
Steifheit verbessert sich nach kurzzeitiger Lagerung weiterhin, weil Wasserdampf in das Material hinein
diffundiert und bewirkt, daß eine chemische Reaktion des Gipspulvers mit dem vom Wasserdampf kondensierten
Wasser zustandekommt, wobei sich nebeneinander liegende Gipspartikel miteinander vereinen.
Das gebildete Material wird nach der Gipsbrennung sehr steif, natürlich aber auch spröder als Schaumstoff,
dem kein Füllstoff beigemischt ist. Da man in vielen Fällen mehr Steifheit als Flexibilität anstrebt, hat es sich
jedoch gezeigt, daß das erfindungsgemäß hergestellte Material viele Anwendungsbereiche hat, nicht zuletzt
auf dem Sektor der Verpackungstechnik.
Wie bereits erwähnt, ist es möglich, verstärkten Schaumstoff mit ungefähr gleichartigen Eigenschaften
wie dem, der gemäß der Erfindung hergestellt wird, durch Benutzung eines extrem feinkörnigen Gipspulvers
mit einer individuellen Körnergröße, die nicht über 20 — 50 μηι liegt, zu produzieren und den mit Füllstoffen
durchsetzten Kunststoff in konventioneller Weise strangzupressen. Nachteile bei der Benutzung von
extrem feinkörnigem Gipspulver bestehen darin, daß das Zermahlen von Gipspulver bis zur erforderlichen
Feinheit schwierig und relativ teuer ist.
Das Verteilungselement 6, das einen wichtigen Teil der Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens gemäß
der Erfindung bildet, kann in seiner einfachsten Form aus einem ringförmigen Hohlkörper 13 bestehen, der an
seiner Fläche eine Zahl von über die Fläche gleichmäßig verteilten Auslauföffnungen, die Verteilermundstiicke
14, aufweist. Eine solche Ausführungsform des Vertei-
lungselements 6 gemäß Fig.2 ermöglicht durch die
öffnungen bzw. Verteilermundstücke 14 außer dem Gipspulver auch Wasserdampf zuzuführen, um die
Brennung des Gipsmaterials zu beschleunigen. Der ringförmige Hohlkörper 13 muß für den hohen Druck,
der zu Auspressung des Gipspulvers in die Strangpressungskammer 4 erforderlich ist, in der ein hoher Druck
herrscht, dimensioniert sein. Die mechanischen Belastungen auf den ringförmigen Hohlkörper 13 werden
jedoch dadurch reduziert, daß seine Wände nur die ι ο Druckdifferenz auszuhalten haben, die zwischen der
Außen- und Innenseite des Hohlkörpers 13 vorhanden ist.
In Fig.3 wird eine andere Ausführungsform des Verteilungselements 6 dargestellt, das auch in dieser
Ausführung einen ringförmigen Hohlkörper 13 aufweist, der mit der in Fig. 1 gezeigten Rohrleitung 8 in
Verbindung steht. Der in F i g. 3 wiedergegebene Hohlkörper 13 weist eine Zahl von über die Fläche des
Verteilungselements 6 gleichmäßig verteilten öffnungen auf, von denen zumindest ein Teil aus als
kanülenartigen Röhren bestehenden Verteilermundstücken 15 von verschiedener Länge besteht. Dadurch,
daß die kanülenartigen Röhren in verschiedenem Abstand von der Fläche des Verteilungselements bzw.
Hohlkörpers 13 als Verteilermundstücke 15 münden, erhält man eine gleichmäßigere Verteilung des Füllstoffes
im Kunststoff, was erwünscht ist, da man eine so gleichmäßige Verteilung des Füllstoffes in der Kunststoffmasse
wie möglich anstrebt.
Eine weitere Ausführungsform des Verteilungselements 6 ist in Fig.4 dargestellt, wo das Verteilungselement
6 direkt in den Strangpressenkopf 10 eingebaut ist. Dabei setzt man der Kunststoffmasse den Füllstoff erst
in Zusammenhang damit zu, daß die Kunststoffmasse ir>
durch den schmalen Spalt im Strangpressenkopf 10 herausgepreßt wird. Durch Anbringung des Verteilungselements
6 für das Gipspulver in der in Fig.4 gezeigten Weise im Strangpressenkopf 10 selbst kann
man manchmal auch noch eine gleichmäßige Einmi- ίο
schung des Füllstoffs über die ganze Fläche des stranggepreßten Schaumstoffes hinweg erreichen, während
dagegen die Eindringtiefe des Füllstoffes in die Kunststoffmasse dadurch variiert werden kann, daß
man den Druck ändert, mit dem der Füllstoff 2:ugeführt wird. Somit ist es mit einem Verteilungselement gemäß
F i g. 4 möglich, eine stranggepreßte Schaumstoff-Folie herzustellen, deren eine Seite härter ist als die andere,
was in bestimmten Fällen vorteilhaft sein kann. Das in Fig.4 dargestellte Verteilungselement besteht aus
einem ringförmigen Kanal 16, der sich im äußeren Ring 19 des Strangpressenmundstückes befindet. Der erwähnte
ringförmige Kanal 16 steht durch Verbindungsleitungen 17 mit den als Verteilungsmundstücken 18
dienenden Auslauföffnungen in Verbindung. Der ringförmige Kanal 16 ist wie das in F i g. 1 wiedergegebene
Verteilungselement 6 mit einer Förderschnecke 7 verbunden, mit der das Gipspulver unter hohem Druck
in den erwähnten ringförmigen Kanal 16 eingepreßt wird. Das Gipspulver soll mit einem Druck durch die
Öffnungen ausgepreßt werden, der höher ist als der in der Kunststoffmasse vorhandene Druck, wenn diese das
Strangpressenmundstück passiert, da die Kunststoffmasse andernfalls an Stelle der Auspressung des
Gipspulvers in die Auslauföffnungen bzw. Verteilermundstücke 18 hineingepreßt würde.
Es hat sich gezeigt, daß man mit einem Verfahren und einer Vorrichtung gemäß der Erfindung einen billigen
und sehr brauchbaren, verstärkten Schaumstoff herstellen kann. Da das Gipspulver den teuren Kunststoff zu
einem erheblichen Teil ersetzen kann, ergeben sich bedeutende Ersparnisse, wobei der stranggepreßte
Schaumstoff auch bei relativ dünnen Folien mit einer Dicke von 0,5—1 mm gleichzeitig eine beträchtliche
Steife erhält. Es ist denkbar, als Füllstoff statt Gipspulver beispielsweise Steinmehl zu benutzen; da
aber Steinmehl nicht in gleicher Weise wie Gips chemisch gebunden wird, geht ein Teil der Steife
verloren. Es dürfte auch möglich sein, als Füllmittel Zementpulver zu verwenden, dann muß man aber mit
einer ziemlichen Zeit für die Einbrennung des Zementpulvers rechnen, was nachteilig sein kann.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Verfahren zum Herstellen von relativ steifen und relativ dünnwandigen Schaumstoffartikeln, wie
Schläuchen oder Bahnen, durch Strangpressen von schäumbarem thermoplastischem Kunststoff unter
Zugabe von feinkörnigem Füllstoff einer Korngröße von weniger als etwa 50 μπι beim Strangpressen in
möglichst gleichmäßiger Verteilung, dadurch gekennzeichnet, daß als Füllstoff Gipspulver
verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gipspulver zusammen mit
Wasserdampf zugegeben wird.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, bei der zum kontinuierlichen
dosierten Einbringen von Füllstoffen in schäumbaren Kunststoff eine Zuführleitung für den
Kunststoff vorgesehen ist, in die in der Nähe des Diirchtrittsquerschnitts der Zufuhrleitung für den
Kunststoff Verteilermundstücke zum Zugeben von Füllstoffen in den Kunststoff münden, dadurch
gekennzeichnet, daß die Verteilermundstücke (14, 15) mindestens teilweise in den freien Durchtrittsquerschnitt
der als Strangpreßmundstück (10) ausgebildeten Zuführleitung ragen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilermundstücke (14, 15)
kanülenartig bzw. röhrchenförmig ausgebildet sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19712158782 DE2158782C3 (de) | 1971-11-26 | 1971-11-26 | Verfahren zum Herstellen von relativ steifen und relativ dünnwandigen Schaumstoff-Schläuchen oder -Bahnen sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19712158782 DE2158782C3 (de) | 1971-11-26 | 1971-11-26 | Verfahren zum Herstellen von relativ steifen und relativ dünnwandigen Schaumstoff-Schläuchen oder -Bahnen sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2158782A1 DE2158782A1 (de) | 1973-06-07 |
DE2158782B2 true DE2158782B2 (de) | 1978-07-06 |
DE2158782C3 DE2158782C3 (de) | 1980-04-24 |
Family
ID=5826288
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19712158782 Expired DE2158782C3 (de) | 1971-11-26 | 1971-11-26 | Verfahren zum Herstellen von relativ steifen und relativ dünnwandigen Schaumstoff-Schläuchen oder -Bahnen sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE2158782C3 (de) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3401438C2 (de) * | 1984-01-17 | 1996-10-17 | Koemmerling Kunststoff | Verfahren zur Herstellung eines Integralschaumkörpers |
DE3921108C1 (de) * | 1989-06-28 | 1990-06-07 | Hermann Berstorff Maschinenbau Gmbh, 3000 Hannover, De |
-
1971
- 1971-11-26 DE DE19712158782 patent/DE2158782C3/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2158782C3 (de) | 1980-04-24 |
DE2158782A1 (de) | 1973-06-07 |
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) |