DE2162703A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von formteilen aus extrudiertem schaumkunststoff - Google Patents

Description

• Verfahren und vorrichtung zur Herstellung von Formteilen aus extrudiertes Schaumkunststoff Es sind verschiedene Arbeitsweisen zur Hestellung von Formteilen aus thermoplastischen Kunststoffen mit Zeilstruktur bekannt.
• So werden beispielsweise kleinteiligs Thermoplasten während der Polymerisation mit einem flüssigen Treibmittel wie Pentan versetzt und hernach lose geschütet bei ca. 100°C mit Dampf unter Beibehaltung ihrer losen Form auf ein de@ später herzustellen Formkörper zugedachtes Raumgewicht vorexpandiert. Nach einer je nach Raumgewicht sehr oder weniger langenZwischanlagerung zum Druckausgleich werden die Teilchen in eine druckfest verschließbare Form eingebracht, in die über gegen den Formraum hin perforierte Doppelwände Wasserdampf von ca.100-130°C eingeleitet wird. Dis bei den Zwischenlagerung in dis Zellen eindiffundierte Luft sowie noch vorhandenes Flüssiges, unter dem Wärmeeinfluß vergassendes Treibmittel blähen die bei ca. 80° plastisch werdenden Zellwänds erneut auf, wobei eine enge Anlagerung und Verschmelzung der Teilchen zu einer homogenen Masse erreicht wird. Nach Abkühlung der Formmasse unter ihren Erweichungspunkt können dann die Formkörper aus der Form ausgeworfen werden Nach einem anderen bekannten Verfahren werden Formteile mit Zellstruktur durch Beigabe von beispielsweise 1 - 3 °» eines chemischen organischen Treibmittels wie Azodicarbonamiid hergestellt. Beispielsweise wird hierzu Polystyrol unter 100-200 kp/cm2 Staudruck, der über dem Gasdruck des entwickelten Treibgases liegt, in der Plastifiziereinheit einer Spritzgießmaschine aufbereitet. Hernach wird eins Form mit der Masse, die das Treibgas unter Druck gelöst halt teilweise gefüllt - oder die Form wird teilweise geöffnet -, wobei das Treibgas expandiert und die Formmasse den Formraum ganz ausfüllt.
• Die so entstehenden sogenannten Strukturschaumstoff-Formkörper besitzen ein Raumgewicht zwischen 200 - 9M3 kg/cbm und relativ dicke poranlose Außenzonen von 5 - 10 mm Stark.
• Ein weiteres bekanntes Verfahren zur Herstellung von Schaumkunststoffmasse besteht darin, einem thermoplastischen Kunststoff ein physikalisches Treibmittel in einem Extruder zuzumischen und das Gemisch kontinuierlich zu endlosen, beim Austritt aus dem Extruder expandierenden Strängen oder Bahnen zu formen. Das Treibmittel ist dabei vorzugsweise solcher Art, das es beim Einmischen unter Druck flüssig, aber bei normalam Druck gasftirmig ist.
• Bei den vorgenannten Verfahren ergeben sich Vor- und Nachteile, die dazu geführt haben, die Verfahren jeweils auf bestimmte Anwendungsgebiete zu begrenzen.
• So wird beispielsweise das erstgenannte Verfahren unter Verwendung von vorexpandiertem, ttreibmittelhaltigem Polymerisat in Perform mit Vorteil besonders für große Formteile und Blöcke im niedringen Raumgewichtsbersich von ca 15 - 30 kg/cbm bevorzugt.
• Der Nachteil des Verfahrens ist tiabei abgesehen von der mehrstufen Arbeitsweise, darin zu sehen, daß durch die Verwendung von Wasserdampf, der als Wärinetrger in die Perimasse eingeleitet wird, eine Durchfeuchtung mit Kondensat stattfindet, welche beispielsweise bei Verpackungsformteilen nur durch eine zusätzliche Nachtrocknung beseitigt werden kann.
• Das zweite Verfahren der Herstellung von Formteilen aus Strukturschaum dagegen erlaubt nur die Herstellung von Formteilen mit höherem Baumgewicht.
• Das dritte Verfahren der Herstellung von Extrusionsschaumstofferzeugnissen aus Thermoplasten errecht mit 20 - 50 kg/cbm zwar ähnlich niedrige Raumgewichte wie das Verfahren 1, es setzt Jodoch zur Erzielung und Aufrechterhaltung eines kontrollierten Expansionsvorganges und eines gleichbleibenden Paumgewichte nach dem heutigen Stand der Technik mit der notwendigen Arbeitsfolge Plastifizieren, Eingasen und homogenes Verteilen des Treibmittels sowie Abkuh1en der Schmelze von beispielsweise 185° C auf 1200 C eine kontinuierliche Arbeitsweise Voraus. Es wird demnach vorzugsweise zur Herstellung von endlosen Folien, Tafeln, Blocksträngen und Profilen eingesetzt.
• Da aber gerade der extrudierte, thermoplastische Schoumstoff die rür Verpackungsformteile wichtigen Eigenschaften aufweist, nalich keinen Wassergehalt, relativ niedriges Raumgewicht und im Prinzip einfach.
• Verarbeitungsmöglichkeit an der Verbrauchestelle bei sofortiger Weiterverwendung beispielsweise ohne Nachtrocknung und Zwischenlagerung, wären ein Verfahren und Vorrichtungen erwünscht, mit deren Hilfe unter Beibehaltung der kontinuierlichen Herstellung der schaumfähigen Masse in den oben angeführten Arbeitasohritten einzeln im Takt geformt. Teile produziert werden können.
• Um dies zu erreichen, wird ein für die Extruderschäumung neuartiges Arbeitsverfahren vorgeschlagen, das darin besteht, den Materialfluß so zu fuhren, daß die bei der Austragung des schaumfähigen Gemisches in taktniäßig arbeitende Formen sei es durch die Taktzeit (Formen betatigungs und Kühlzeit) bei einer Form oder bei inehreren Formen durch die Pausen beim Überachwenken des Extruders von einer Form zur anderen auftretende Unterbrechung des Materialflusses völlig vermieden werden kann, d. h. daß der Extruder eine Materialqualität in gleicher Weise wie bei der kontinuierlichen Herstellung von endlosen Strängen auch bei der taktmäßigen Fertigung von Formteilen liefert, für die jeweils nur eine bestimmte aterialmenge benötigt wird.
• Nach der Erfindung wird hierzu beispielsweise so vorgegangen, daß ein Extruder mit zwei parallel zueinander angeordneten Schneckengehäusen und in Gegenrichtung fördernden Schnecken benützt wird.
• Im ersten Schneckengehäuse werden die Arbeitsgänge, die kontinuierlich hintereinander ablaufen müssen, das Plastifizieren, das Eingaben und das halogene Verteilen des Troibmittels sowie gegebenenfalls das AbkUhlen der Schmelze vorgenommen, hernach wird das aufgearbeitete Material nicht wie bisher am Ende der Schnecke ausgetragen, sondern der zweiten, in Gegenrichtung arbeitenden Schnecke zugeführt, die es vorzugsweise parallel zum ersten Schneckengehäuse zuruckfördert.
• Die zweite Schnecke ist mit wenigstens zwei Austragöffnungen versehen.
• Eine davon führt zum Uaterialverbraucher, die andere führt in die erste Schnecke zurück, Wenn Material einer Form zugeführt wird, ist der Übergang zur ersten Schnecke geschlossen. Wird die AustragdJse geschlossen, so wird der Übergang zur Schnecke geöffnet. Die Länge der zweiten Schnecke wird dabei so gewühlt, daß der Übergang aus der zweiten in die erste Schnecke dieser das Material in einer Zone niedrigeren Druckes als er in der zweiten Schnecke herrscht, zuführt Bei dieser Arbeitsweiss ergibt sich dann die weitere vortcilhafte Möglichkeit, durch die weiderholte Rückführung und erneute Durchmischung des plastifizierten Materials eine besunders gleichmäßige Verteilung des Trsibmittels in der Schmelze zu erreichen.
• Vorstehend wurde die Rückführung des plastifizierten,: treibmittelhaltigen Materials.beispielsweise mit einer Schnecke beschrieben, es kann jedoch auch so gearbeitet werden, daß die Rückführung und Förderung zur Austragdüse über ein heiz- und kühlbares P1ohretUck erfolgt.
• Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens bezieht sich darauf, mit einem Extrudersystem nach der Erfindung beliebig große Formteile herstellen zu können, und zwar unabhängig davon, welche Ausstcßleistung ein Extruder hat.
• Um dies zu erreichen, wird nach der Erfindung vorgeschlagen, die Forrnmasse nicht direkt aus dem Extruder in den Formhohlraum einzubringen, sondern unter Zwischenschaltung wenigstens eines mit einer oder mehreren Formen über eina oder mehrere Zuleitungskanäle verbundenen Speichergerätes, in das die Schaummasse unter Aufrechterhaltung eines ihre Aufblähung verhindernden Druckes eingetragen und auf der fijr die Austragung und Erzielung eines gleichmäßigen und gleichbleibenden Raumgewichts gunstigsten Temperatur gehalten wird.
• Erst aus diesem Speicher wird dann die das flüssige Treibmittel enthaltende, thermoplastische MateriaLmasse in das oder die Formwerkzeuge ausgetragen, wobei es dann unter Expansion den Formraum ausfüllt.
• Die Austragung kann mittels Gasdruck oder Pumpenwirkung vorgenommen werden, wobei es zweckmäßig sein kann, besonders bei großen Formteilen zur Erzielung eines gleichmäßigen Raumgewichts entweder mit mehreren Heißkanalverteilern zu arbeiten oder zur Vermeidung langer Flieliwege die Form gleichzeitig @on mehreren, günstig positionierten Speichern aus zu beschicken.
• Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielsweise näher erläutert.

Claims (3)

1. Patentansprüche

   le Verfahren zur Herstellung von Formteilen mit Zell- und/oder Porenstruktur unter Verwendung einer aus einem thermoplastischen Kunststoff bestehenden Masse, in welche ein flüssiges, bei normalem Druck gasförmiges Treibmittel unter Druck in ein Extrudersystem mittels der kontinuierlich hintereinander ablaufenden Arbeitsgänge Plastifizieren, Einmischen des Treibmittels sowie Abkühlen der Schmelze eingearbeitet ist und die ;sse dann durch plötzliches Entspannen des Druckes außerhalb des Extruder systems aufgebläht wird; dadurch gekennzeichnet, daß das sxpansionsfläge Material aus einem kontinuierlich arbeitenden Extruder chargenweise oder wobei der kontinuierliche Materialfluß im Extrudersystem während der Entnahmepaussn oder bei einer geringeren Entnahmenge als der Extruderleistung entspricht dadurch aufrechterhalten wird, daß das nicht ausgetragene Material als Sekundärmaterial im Kreislauf in eine in Förderrichtung hinter der Primärmaterialeinspeisungsstelle liegende Zone des Extrudersystems rUckgeführt und dort erneut mit dem Primärmaterial gemischt wird.
2. 2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Extrudersystem benutzt wird mit einer Primär- und einer Sekunde schnecke, die in ihrer Förderrichtung gegeneinander in getrennten Gehäusen laufen und die Gehäuse an wenigstens zwei entgegengesetzten Stellen verbunden sind.
3. 3. Verfahren gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Austragöfnung zur Materialentnahme am Ende der Sekundärschnecke, d. h. im Bereich der Eintragstelle der Primärschneckte angeordnet ist.