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Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Her-Stellung bahnförmiger
Polyolefinschaumstoffe Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur kontinuierlichen Herstellung bahnförmiger Polyolefinschaum stoffe, insbesondere
Polyäthylenschaumstoffe, wobei der mit einem Treib-.und-Vernetzungsmittel versetzte
Kunststoff in das Ende eines langgestreckten, durch endlose Förderbänder begrenzten
Kanals einer Presse-extrudiert, auf Reaktionstemperatur des Treib- und Vernetzungsmittels
erwärmt, zwischen den-Förderbändern vorgeschoben und ausgeschäumt wird.
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Formkörper aus Polyolefinschäumen werden üblicherweise kontinuierlich
drucklos oder diskontinuierlich unter Druck hergestellt.
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Dabei wird thermoplastischer Kunststoff. in-einer Strangpresse plastifiziert
und mit Treib- und Vernetzungsmittel vermischt.
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Die Masse tritt in plastisch -verformbarem Zustand -aus der Strangpresse
aus und wird anschließend unter Wärmeeinwirkung in einer Schäumform vernetzt und
geschäumt.#Die Vernetzung kann auch mit Hilfe energetischer Strahlung vorgenommen
werden. Diese diskontinuierlichen Verfahren bedingen-jedoch einen extrem.hohen technischen
Aufwand und sind nur bei FormkOrpern.bis etwa.25 mm Wandstärke wirtschaftlich vertretbar.
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Es sind ferner Verfahren und Vorrichtungen zur kontinuierlichen Herstellung
von endlosen Polystyrol-Schaumstoffsträngen bekannt.
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Erfahrungsgemäß lassen sich jedoch vernetzbare Polyäthyiene danach
nicht mit Erfolg verarbeiten, da die Aufschäumung.der ursprünglich kompakten Hasse
an -d-er Oberfläche beginnt und die für den Schäumvorgang.-notwendige. Wärme durch--die
isolierende Masse gelangen muß, Es. hat. sich vielmehr gezeigt, d.aß-relat'iv grobzellige
Produkte erhalten werden und damit die durch Vernetzung erzielbaren Vorteile nicht
erreicht'-werden -können.
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Es gibt weiterhin kontinuierlich arbeitende Bandpressen, beispielsweise
bei
der Spanplattenherstellung, bei denen das zu pressende Gut in ununterbrochenem Betrieb
zwischen zwei Preßbetten bzw. Förderbändern geführt'wir# Die Förderbänder üben dabei
den zum Abbinden des Gutes erforderlichen Druck aus und besorgen auch; im Falle
von Wärmepressen, die' erforderliche Erwärmung. Die GUte der Erzeugnisse hängt bei
diesen Pressen von der aliseitig gleichmEßigen Auflage-der endlosen Bänder auf dem
Gut ab, was insbesondere in den Umlenkbereichen-der Bänder auf große -Schwierigkeiten
stößt. In diesen Bereichen laufen die Pressbetten und Bänder, entsprechend den Erfordernissen
bei der Spanplattenherstellung keilförmig aus Dies führt jedoch bei der Verarbeitung
vernetzter Polyolefine zu Produkten minderer Qualität. Außerdem sind die ein und
Auslaufteile nicht druckunterstützt, so daß Unebenheiten der Fertigteile auftreten
können und einehomogene#,-'feinzellige Struktur nicht gewährleistet ist.
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Aufgabe der Erfindung war es, ein Verfahren zu-finden, mit dem feinzellige
Polyolefinschaumstoffe kontinuierlich hergestellt werden können, Diese Aufgabe wird
durch ein Verfahren der eingangs bezeichneten Art gelöst, daserfindungsgemäß dadurch
gekennzeichnet ist, daß die Aussohäumung unter Drucken von 30 bis 70 kP/cm2 erfolgt.
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Nach diesem Verfahren können insbesondere bahnförmige Schaumstoffe
aus Polyäthylen undloder dessen Mischpolymeren hergestellt werden. Die erfindungsgemäß
zu verarbeitenden thermoplastischen Kunststoffe enthalten im allgemeinen etwa 0,3
bis 15 Gew.% Treib- und Vernetzungsmittel bezogen auf das Gesamtgewicht der Formmassen.
Die Auswahl der Vernetzungsmittel richtet sich in erster Linie nach der Verarbeitungstemperatur
der Thermoplaste. Bevorzugt kommen als Vernetzungsmittel organische Peroxide, wie
Dicumylperoxid, Ditertiärbutylperoxid u.a. in Betracht.
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Die Formmassen werden in einem Extruder bei Temperaturen aufgeschmolzen,
die eine plastische Verformung des Kunststoffes erhauben, die aber auch der thermischen
Beanspruchbarkeit der
Treib- und Verentzungsmittei Rechnung tragen.
Bei Niederdruck-und Hochdruck-Polyäthylen sind das in der Regel Temperaturen, die
knapp über dem Schmelzbereich der Kristallite liegen, d.h. etwa 11500 bzw. etwa
1350,0. Die plastisch formbare Masse wird nun in einem von Förderbändern begrenzten
und auf Vernetzungstemperatur aufgeheizten Kanal extrudiert und vernetzt. Dabei
liegen die Bandtemperaturen je nach Radikalbildner etwa 30 bis 10000 über den Aufschmelztemperaturen
der Polymermassen. Der Vernetzungsvorgang, d.h. die chemische Reaktion, die durch
Kettenverzweigung die plastische Masse in einen unschmelzbaren Zustand- versetzt,
kann je nach Vernetzungsmittel durch entsprechende Temperaturfilhrung der Bänder
in einer bestimmten Zeit geregelt werden. Gleichzei tig oder anschließend erfolgt
die Zersetzung des Treibmittels.
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Ein Treibmittel im Sinne der Erfindung ist beispielsweise Azodicarbonamid.
Ausschlaggebend ist außerdem, daß über die gesamte Länge des Kanals ein Druckniveau
von zweckmäßig 30 bis 70 kP/cm2, vorteilhaft 40 bis 60 kP/cm2 aufrecht erhalten
wird.
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Dies führt zu feinzelligen Strukturen mit Zelldurchmessern <0,1
mm über den gesamten Querschnitt der bahnförmigen Formmassen.
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Die erhaltenen Schaumstoffe besitzen alle vorteilhaften Eigenschaften
vernetzter Polymere, beispielsweise gute Dauerstandsfestigkeit, Abriebfestigkeit
und Kälteschlagzähigkeit. Von Vorteil ist ferner die hohe Wirtschaftlichkeit des
Verfahrens, insbesondere bei der Herstellung dicker Platten.
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Gegenstand der Erfindung ist weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung
des Verfahrens, mit einem langgestreckten, an beiden Enden offenen Kanal, der durch
endlose Förderbänder begrenzt ist, wobei die Förderbänder über heizbare Preßtische
sowie zwischen Preßtischen und Förderbändern vorgesehene, umlaufende Rollenketten
abgestützt sind, die erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß die Preßtische
an ihren Enden als druckunterstützte Kreisringsektoren von etwa 250 bis 00 und kleinstem
für die Förderbänder noch zulässigen Biegeradius ausgebildet sind. Nach einem weiteren
Merkmal der Erfindung bestehen die seitlichen Förderbänder aus einem Metalldrahtgewebe
mit in Querrichtung einvulkanisierten Gummileisten. Die Förderbänder
können
darüberhinaus druckunterstützt und im Einlaufteil zwangsgeführt sein.
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Durch diese Maßnahmen können insbesondere maßhaltige und ebene, bahnförmige
Schaumstoffe großer Abmessungen hergestellt werden.
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Die Vorrichtung zeichnet sich außerdem durch kleine Abmessungen aus
und erlaubt ein schnelles Ausschäumen.
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Eine beispielhafte Ausführungsform- der erfindungsgemßen Vorrichtung
ist in den Zeichnungen - Figur 1 und Figur 2 - schematisch dargestellt und im folgenden
näher erläutert: Es zeigt Figur 1 eine Darstellung der Wirkungsweise der Erfindung
in der Seitenansicht und Figur 2 einen Schnitt in der Ebene I-IQ Die auszuschäumende
Polymerschmelze wird über eine Breitschlitzdüse (1) in den von endlosen Förderbändern
(3), (4) und (5), (6) gebildeten Kanal (2) eingebracht. Mit (7) und (8) sind Preßtische
bezeichnet. Zwischen den Förderbändern (3) bzw. (4) und den Preßtischen (7) bzw.
(8) sind Wälzkörper (9) mit bundartigen Erweiterungen nach Art eines Nadellagers
angeordnet. Die als ortsfeste Druckkörper ausgebildeten Preßtische weisen Hohlräume
(10) für das Heizmedium, z.B. Ö1, auf. Für die zonenweise Regelbarkeit der Temperatur
der Förderbänder (3) und (4) sind diese Hohlräume in Schotte unterteilt und ermöglichen
damit auch-die Produktkühlung, insbesondere im Bereich des Auslaufteils der Vorrichtung,
Bei der Erwärmung der plastischen Masse über die Zersetzungstemperatur des Treibmittels
erfolgt durch seine teilweise Zersetzung in gasförmige Bestandteile das Ausfüllen
der vorgegebenen geometrischen Abmessungen des Kanals. Hierbei kann je nach-Füllgrad
der Kunststoff schon mehr oder weniger geschäumt sein. Die seitliche Begrenzung
des Kanals, d.h. die seitlichen Förderbänder (5) und (6) bestehen aus elastischen
und biegsamen Materialien, vorzugsweise aus einem Metalldrahtgewebe mit in Querrichtung
einvulkanisierten
Gummileisten. Infolge Reibschluß dieser Bänder
mit den Förderbändern (3) und (4) ist eine seitliche Verschiebung der Massen unter
dem inneren Schäumdruck im allgemeinen ausgeschlossen. Bei ungenügendem Reibschluß
kann die Seitenbegrenzung aber auch druckunterstützt sein.
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Die Förderbänder werden mit Hilfe eines Motors und eines stufenlos
regelbaren Getriebes angetrieben. Dabei bewegen sich einander zugekehrte Bandabschnitte
in derselben Richtung und mit derselben Geschwindigkeit. Polyäthylene erfordern
im allgemeinen eine Verweilzeit in der Vorrichtung von etwa 15 min, so daß sich
Bandgeschwindigkeiten von 0,2 bis 2,5 m/min insgesamt als zweckmäßig erwiesen haben.
Während des Betriebes der Anlage sind die Bänder Temperaturschwankungen ausgesetzt,
und hierdurch bedingte Veränderungen ihrer Länge werden mit Hilfe von pneumatischen
oder hydraulischen Spannvorrichtungen (in der Zeichnung nicht dargestellt) ausgeglichen,
die auf die nicht# angetriebenen Umlenkrollen (11) wirken.
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Die erhaltene Schaumstoffplatte ist umso maßhaltiger und eben, je
schneller sich der Druck in ihr beim Verlassen der Presse auf Umgebungsdruck entspannen
kann, Aufgrund der begrenzten Preßlänge und der erforderlichen Verweilzeit der Platte
in der Presse werden die Enden des Kanals (2) kreisförmig und zwar mit dem kleinst
möglichen Biegeradius der eingesetzten Förderbänder (3) bzw. (4) ausgebildet. Zu
diesem Zweck haben die Preßtische (7) und (8) an ihren Enden die Form von Kreisringsektoren
von vorzugsweise 250 bis 900. Desgleichen können die seitlichen Förderbänder (5)
und (6) in diesen Bereichen so geführt sein, daß sie ebenfalls eine entsprechende
seitliche Ausweitung des Kanals (2) bewirken.