DE2236771B2 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Formteile aus geschäumtem Polystyrol - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Formteile aus geschäumtem PolystyrolInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Formteils aus geschäumtem Polystyrol
mit verfestigter Außenschicht, ausgei.jnd von in einen
Formhohlraum eingeführtem vorexpandiertem Polystyrolgranulat, wobei die verfestigte Außenschicht durch
Erhitzen mittels Dampfzufuhr zur Oberfläche des im Formhohlraum verbleibenden Formteils erzielt wird.
Bei einem derartigen Verfahren (US-PS 35 90 105) wird eine mit vorexpandiertem Polystyrol angereicherte
Form mit einer die Form umschließenden Dampfkammer in Verbindung gebracht, in die Dampf unter einem
Überdruck von 8 atü eingeführt wird. Dieser Dampfdruck wird während etwa 5 Sek. bis zu 3 atü abgesenkt
und anschließend bei geschlossenem Dampfventil innerhalb einer Zeitspanne von etwa 1 Minute weiter
auf einen Druck in der Dampfkammer von lediglich I atü. Durch anschließendes Einbringen von Wasser in
die Dampfkammer wird der Formkörper abgekühlt, so daß er nach etwa 5 Minuten entformbar ist. Dabei wird
zwar eine gewisse Oberflächenglätte und -härte des Formteils erzielt, jedoch läßt die Qualität dieser
Aiißenschicht zu wünschen übrig. Von besonderem Nachteil ist die Tatsache, daß mit einem außerordentlich
hohen Druck gearbeitet werden muß und daß sich aufgrund der großen Druckreduktion in der Form ein
entsprechend großes Tempcraturgcfälle zeigt, das eine unerwünschte Kondensatbildung zur Folge hat. Außerdem
muß zur Beseitigung nachteiliger Spannungen im Formkörper aufgrund der ursprünglichen Druckanwendung
mit anschließender Driickabsenkung ein abschließendes Expandieren über eine längere Zeil erfolgen.
Bei einem weiterhin bekannten Verfahren (DE-PS 9 46 085) bedarf es einer Erwärmung der Form durch
Lagemng in 25° warmen Wasser über eine Zeitdauer von etwa 25 Minuten. Anschließend ist es erforderlich.
dieselbe Form noch 100 Minuten in heißer Luft zu
lagern. Ein derartiges Verfahren ist industriell kaum anwendbar, da mit dem Wechsel der zum Einsatz
gelangenden Verfahrensmedien nicht nur relativ viel Zeit in Anspruch genommen wird sondern auch
entsprechend verwickelte Einrichtungen erforderlich sind.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, auf einfachere Weise in kürzerer Zeit und mit geringerem
Energieaufwand ein Formteil aus Polystyn»; mit
verfestigter Außenhaut zu erzielen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Polystyrolgranulat zuerst in der Bedampfungsphase
mittels Sattdampf mit einem Druck unter 2 atü durchschäumt wird, und daß dann die Außenflächen in
einer zweiten Bedampfungsphase mittels überhitztem Dampf auf eine Temperatur zwischen 120° und 250°C,
die höher ist als die Temperatur beim Schäumen, erhitzt werden.
Damit läßt sich beim erfindungsgemäßen Verfahren das Ausschäumen der in der Form befindlichen
Polystyrolschüttung schon mit einem Niederdruck unter
2 atü erreichen, wobei ein gleichförmiges Gefüge im Formkörper erzielt wird. Beim anschließenden Einführen
des überhitzten Dampfes werden dann die Wände des Formhohlraumes relativ schnell auf die Temperatur
gebracht, die erforderlich ist, um das expandierte Polystyrol des Formlt'irpers im Bereich der Wände zur
Bildung einer glatten und harten Oberfläche zu schmelzen. Durch die zeitliche Folge der beiden
Bedampfungsphasen wird in der ersten Bedampfungsphase eine vollständig geschäumte homogene Innenstruktur
erreicht, während in der zweiten Bedampfungsphase die Hartschicht an der Oberfläche des Formteils
erzeugt wird. Die homogene Innenstruktur gewährleistet in vorteilhafter Weise die größtmögliche Verzugsfreiheit des Formteils.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem Dampferzeuger, der
über eine Dampfzuleitung mit einer Dampfstoßform verbunden ist, die einen von mindestens einer
Dampfkammer umschlossenen Formhohlraum hat, ist dadurch gekennzeichnet, daß in die Dampfzuleitung ein
Dampfüberhitzer eingebaut ist und daß die Dampfzuleitung in ein unmittelbar an einer Basisplatte des
Formhohlraums liegendes Leitungssystem mündet, das seinerseits mit dem Dampfdüsen aufweisenden Dampfraum
über Bohrungen verbunden ist.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine Dampfstoßform, wobei ein Formkernteil
in der Seitenansicht und ein Formmantelteil im Verlikalschnitt I-I gezeichnet ist,
Fig. 2 eine Sicht auf eine Dampfverteilcrplatte, im Schnitt H-Il des Formmantelteils gesehen, und
Fig.3 eine schematische Darstellung der gesamten
Vorrichtung.
Von einer Formmaschine ist nur deren Form dargestellt, welche, wie Fig. I zeigt, aus einem
Formmantelteil 1 und einem Formkernteil 2 besteht. Der nur schematisch gezeichnete Formkernteil 2 ist
durch nicht gezeichnete Antriebsmittel in Richtung zum Formmanteltcil 1 bewegbar und bildet mit dem
Letzteren in der Formschließstellung einen geschlossenen Formhohlraurn 3, in welchem der Formteil gebildet
wird.
Beim Formrrninteltcil I umschließen eine Basisplattc
4 und Wände 5 eine Dampfkammer 6. wobei in der
Letzteren eine Dampfverteilerplutte 7 an der Basisplaitc
4 dicht anliegt. Im Zentrum der Dampfverteilerplatie
7 mündet eine Dampfzuleitung 8 in ein Leitungssystem, welches aus kreuzweise angelegten Hauptkanälen 9 und
aus Zweigkanälen 10 besteht. Das Ende jedes Zweigkanals IO ist über eine Bohrung 11 mit der
Dampfkammer 6 leitungsverbunden, welche ihrerseits über Dampfdüsen 12 mit dem Formhohlraum 3
Leitungsverbindung hat.
Wie aus F i g. 3 ersichtlich ist, ist die Dampfzuleitung 8
über ein Dreiwegventil 13 an einen Dampferzeuger 14 angeschlossen. Vom Dreiwegventil 13 verzweigt eine
Nebensciilußleitung 15, die zu einem Dampfüberhitzer 16 führt.
Wie in der Zeichnung nicht dargestellt ist, hat der Formkernteil 2 im wesentlichen die gleiche Ausbildung
wie der Formmantelteil 1, mit einer ebenfalls mit Dampf beaufschlagbaren Dampfkammer. Der Übersicht halber
sind auch die weiteren zu einer Form gehörenden Organe, wie Materialinjektoren, Kühleinrichtungen, und
Auswerfer nicht dargestellt.
In der ersten Bedampfungsphase ist bei entsprechender
Stellung des Dreiwegventils 13 der Dampfüberhitzer 16 ausgeschaltet. Nachdem der Formhohlraum 3 mit
vorexpandiertem Polystyrol beschickt worden ist, strömt Sattdampf vom Dampferzeuger 14 über
Dreiwegventil 13 und Dampfzuleitung 8 in die Hauptkanäle 9 und Zweikanäle 10 des Leitungssystems
und erwärmt dabei die Basisplatte 4, so daß unter dieser Wärmeeinwirkung der Verschäumprozeß der benachbart
der Basisplatte 4 liegenden Polystyrolperlen bereits beginnt. Der über die Bohrungen 11 weiterströmende
und in der Dampfkammer 6 sich speichernde Sattdampf wird anschließend über die Dampfdüsen 12 dem
Formhohlraum 3 zugeführt und durchdringt in diesem die ganze Polystyrolschüttung, womit die Ausschäumung
derselben fortgesetzt wird. Das Polystyrolgranulat ist in der Folge in einem Erweichungszustand.
Für die zweite Bedampfungsphase wird mit Umstellung des Dreiwegventils 13 der Dampf über die
Nebenschlußleitung 15umgeleitet, mildem Dampfüberhitzer
16 auf über I2O°C überhitzt und anschließend uuf
gleichem Leitungsweg in den Formhohlraum 3 cingeleitet. Das in der ersten Bedampfungsphase bereits in
Erweichungszustand übergegangene Polystyrol hat vorgängig eine solche Kompaktheit erlangt, daß dieses
dem Dampf den Durchtritt durch seine inneren Partien verwehrt. Aus dieser Dampfstauung resultiert eine an
ίο der Basisplatte 4 sich auswirkende Wärmekonzentration,
welche schließlich das Polystyrol im örtlichen Bereich der Basisplatte 4 vom Erweichungszustand in
einen Schmelzzusiancl übergehen läßt. Diese derart in
einer Außenschicht des Fornilings erzeugte Schmelze wird im anschließenden Kühlprozeß in den Festzustand
überführt und bildet eine den Formling umgebende, geglättete Schale, welche diesem formbeständige und
verschleißfeste Eigenschaften verleiht, 'n den Kernpartien
hingegen, bei welchen der Schäumprozeß nur bis zur Erweichung der Polystyrolperlen getrieben wurde,
bilden diese im verschweißten Erstarnr:gszustand eine
Masse von geringem Raumgewicht, welches dem Formling die Leichtigkeit und eine hohe Wärmeisolierfähigkeit
gibt.
Es ist vorteilhaft, den vorstehend beschriebenen zvvei
Bedampfungsphasen noch eine dritte Bedampfungsphase folgen zu lassen, in welcher die Dampftemperatur
wieder unter 120°C reduziert wird. Es soll damit beim nachfolgenden Wasserkühlprozeß ein allzu brüskes
Abschrecken des Formlings vermieden werden, um insbesondere bei verzugsempfindlichen Formteilen
innere Spannungen auf einem Minimum zuhalten.
Um in der zweiten Bedampfungsphase auf eine Dampftemperatur von über 1200C zu kommen, könnte
dies auch auf dem Weg einer entsprechenden Druckerhöhung des Dampfes erreicht werden. Unter
Weglassung eines Dampfüberhitzer* müßton dazu in der Dampfzuleitung automatische Steuerungsmittel zur
Veränderung des Dampfdruckes vorgesehen werde·1..
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Verfahren zum Herstellen eines Formteiles aus geschäumten Polystyrol mit verfestigter Außenschicht,
ausgehend von in einen Formhohlraum eingeführtem, vorexpandieriem Polystyrolgranulat,
wobei die verfestigte Außenschicht durch Erhitzen mittels Dampfzufuhr zur Oberfläche des im Formhohlraum
verbleibenden Formteils erzielt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Polystyrolgranulat
zuerst in der Bedampfungsphase mittels Sattdampf mit einem Druck unter 2 atü durchschäumt
wird, und daß dann die Außenflächen in einer zweiten Bedampfungsphase mittels überhitztem
Dampf auf eine Temperatur zwischen 120° und 250°C, die höher ist als die Temperatur beim
Scnäumen, erhitzt werden.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem Dampferzeuger, der
über eine Dampfzuleitung mit einer Dampfstoßform verbunden jsi, die einen von mindestens einer
Dampfkammer umschlossenen Formhohlraum hat, dadurch gekennzeichnet, daß in die Dampfzuleitung
(8) ein Dampfüberhitzer (16) eingebaut ist und daß die Dampfzuleitung (8) in ein unmittelbar an einer
Basisplatte (4) des Formhohlraums (3) liegendes Leitungssystem (9, 10) mündet, das seinerseits mit
dem Dampfdüsen aufweisenden Dampfraum (6) über Bohrungen (11) verbunden ist.
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