DE2434938C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von isotropem Schaumstoffmaterial mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Schaumstoffmaterial gleichförmi- ;-ger Dichte und isotroper Zellstruktur mit: im wesentlichen rechteckigem Querschnitt gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.

Ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruches I angesprochenen Gattung ist in der DE-OS 17 04 836 otfenbart.

Bei diesem bekannten Verfahren kommt es aber immer noch zu Wölbungen der freien Materialoberfläche und infolgedessen zu Faltenbildung im fertigen Produkt. Derartige Abweichungen der freien Materialoberfläche von der gewünschten ebenen Form machen es notwendig, die oberste Schicht des geschäumten !Materials abzusägen. Dies bedeutet nicht nur zusätzliche Herstellungskosten, sondern auch einen beträchtlichen Anfall an Abfallmaterial, nachdem derartige Verfahren verbreitet zur Herstellung von Schaumstoff-Blockmaterial für Matratzen, Kissen, Polster oder dergleichen verwendet werden.

Außerdem wird bei dem bekannten Verfahren auch noch eine Lunkerbildung beobachtet.

*")er Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruches 1 bezeichneten Art anzugeben, mit dem Schaumstoffmaiterial mit noch näher an die ideale Rechteckform herankommenden Querschnitt und mit noch gleichmäßigerem Gefüge hergestellt werden kann.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1.
In der DE-OS 21 42 450 ist ferner ein Verfahren zum Herstellen von Schaumstoffmaterial beschrieben, bei welchem der allerdings bereits im Entstehen begriffene Schaum über eine transversale Wehranordnung geführt wird. Letztere befindet sich zwischen einem vertikalen Schacht, in welchem die erste Phase des Aufschäumens stattfindet, und einem schräg nach unten abfallenden Förderwegabschnitt, auf welchem das Material vollends aufschäumt.

Auch in der DE-OS 15 04 313 ist ein Verfahren zum Herstellen von Schaumstoffmaierial beschrieben, bei welchem von einer transversalen Wehranordnung Gebrauch gemacht wird, welche innerhalb eines schräg nach unten verlaufenden Förderweges angeordnet ist. Auch hier ist das an der Wehranordnung ankommende Material schon weitgehend vorgeschäumt.

Bei dem erfindungsgemäßen VerfcVen laufen die Schaumzellen dagegen unmittelbar nach ihrer Bildung über das transversale Wehr und können sich auf dem s.ich anschließenden schräg nach unten abfallenden Förderwegabschnitt frei ausdehnen.

Bei einem Verfahren nach einer alteren Anmeldung, die zur DEOS 2! '2 218 geführt hat. erfolgt das Aufbringen des schaumfähigen Ausgangsmaterials auf einen schwach nach unten geneigt verlaufenden Förderer, während das Ausschäumen des Materials auf eiinem schräg nach oben verlaufenden Förderer erfolgt. Von einer Wehranordnung wird kein Gebrauch gemacht

Durch das Führen des schäumbaren Materials über die Wehranordnung wird eine gute Isotropie des Schaumstoffmaterials und ein gut rechteckiger Querschnitt desselben erzielt, da zwischen dem Punkt, bei dem das schäumfähige Material durch transversales Bewegen eines Mischkopfes auf den Förderer aufgebracht wird, und dem Punkt, an dem schließlich eine

6u Gelbildung erhalten wird, eine flüssige bzw. halbflüssige Materialmasse in einem hydrostatisch ausgeglichenen Zustand gehalten wird,

~r Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in vetteren Ansprüchen angegeben.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine TeiNSeitenansicht einer Förderanlage für die kontinuierliche Herstellung von Polyurethan-

Schaumstoffblockmaterial,

Fig.2 eine Aufsicht auf einen Teil der Vorrichtung gemäß F ig. 1,

F i g. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 in F i g. 2,

Fig.4 eine schematische Darstellung der Relativbeziehung zwischen der charakteristischen Anstiegskurve eines typischen Polyurethan-Schaumgemisches und den entsprechenden Stellen der Vorrichtung, an denen diese Anstiegscharakteristika des Schaumstoffs auftreten,

Fig.5 einen ν:igrößen dargestellten Schnitt, weleher schematisch einen Abschnitt der Gießplatte mit dem darauf hochsteigenden Schaumstoff zeigt,

Fig.6 eine perspektivische Darstellung einer integrierten Gießplatteneinheit,

Fig.7 und 8 im Schnitt gehaltene Seitenansichten von für die Vorrichtung geeigneten, abgewandelten Gießplattenanordnungen und

Fig.9 bis 12 repräsentative Querschnitte durch Schaumstoffblockmaterial mit typischen, bei den bekannten Herstellungsverfahren vorkommenden Fehlern.

Die in F i g. 1 dargestellte Vorrichtung veranschaulicht eine Möglichkeit zur Verwirklichung des Erfindungsgedankens bei einer in der Praxis anwendbaren Vorrichtung.

Ein Mischkopf 10 ist auf passende Weise an einer Brücke 12 aufgehängt, so daß er mit Hilfe einer geeigneten, nicht dargestellten Antriebseinrichtung quer über die Breite der Blockformstraße hin- und herbewegbar ist. Die flüssigen Komponenten des Schaumstoffgemisthes werden dem Mischkopf 10 unter Druck über flexible Schläuche 14 zugeführt, wobei das flüssige Gemisch durch einen Ausguß 16 des Mischkopfes verteilt wird. Einrichtungen zum Proportionieren und Vormischen der verschiedenen Komponenten eines typischen, industriellen Polyurethangemisches sind bekannt. Der Ausguß 16 trägt einen Strom des Gemisches auf eine kontinuierlich durchlaufende, noch näher zu beschreibende Papierbahn auf. die über eine allgemein bei 18 angedeutete, zusammengesetzte Gießplatte lau... die ihrerseits eine ebene Fläche 20 unter dem Mischkopf 10 festlegt, welche wiederum in einen konturierten Mittel- oder Zwischenabsjhnitt 22 übergeht. Der zuletzt genannte Abschnitt geht seinerseits in den bereits erwähnten »Wellenbrett«- oder Krümmungsabschnitt 24 über, welcher durch einen Teil des oberen Yrums eines endlosen horderbands 26 gebildet wird. Ein aus einem endlosen Förderband oder einer Reihe von querverlaufenden Lamellen bestehender Hauptförderer 28 ist so angeordnet, daß er ein praktisch waagerechtes Τγί.η bildet, das vom unteren Ende des Krümmungsabschnitts 24 abgeht und zu einem Austrag- und.oder Lagerföraercr 30 verläuft. An den Seitenkanten des Krümmungsabschnitts und des Hauptförderers sind lotrechte Seitenförderbänder 34 angeordnet, die jeweils eine ununterbrochene Papierbahn oder ein ähnliches Lagen- oder Bahnmaterial 38 tragen. Ein Tunnel 39 herkömmlicher Bauart umschließt den Blockbildungsabschnitt über den größten Teil der Zone hinweg, in welcher sich der Schaumstoffblock bildet.

Die verschiedenen, vorstehend beschriebenen Gießplallen- und Förderabschnitte bilden einen Teil einer -'bewegbaren Gießform mit U-förmigem Querschnitt, in welcher der Schaumstoffblock gegossen und zur Entwicklung belassen wird. Die Seiten bzw. Schenkel der Unförmigen Gießform werden am stmmaufseitigen Ende der Vorrichtung durch zwei Seitenschienen 32 gebildet, welche den strornüiif gelegenen Abschnitt 22 der Gießplatte flankieren. Die Förderbänder 34 dienen dann als Fortsetzungen dieser Seitenschienen 32. Über die Oberflächen der deßplatte und des Hauptförderers wird ein Bahnmaterial 36 geführt, während ähnliche Bahnen 38 längs der gegenüberliegenden Seitenförderer 34 angeordnet sind, so daß ein U-förmiger Formraum gebildet wird, in welchem das Produkt bis zur endgültigen Aufschäumung gefördert wird. Wie insbesondere aus F i g. 2 hervorgeht, werden die Ränder des das Bodenelement der Gießform bildenden Bahnmaterials 36 bei seinem Abzug von einer Vorratsrolle auf die Gießplatte durch die Seitenschienen 32 nach oben umgefaltet, so daß das Bahnmateria! den Bereich, in welchem das flüssige Gemisch durch den Mischkopf 10 aufgetragen wird, eine flache Mulde bildet. Diese hochgefalteten Ränder treffen im Bereich des Zwischenabschnitts 22 der Gießplatte die Seitenbahnen 36 und werden mit diesen in Flächenberührung gebracht, wobei diese Seitenbahnen 36 anschließend als die laufenden Seitenwände der Schaumblock-Gießform dienen.

Das Produkt wird in ununterbrochener Form als im wesentlichen rechteckiger Block zum Austragförderer 30 überführt, und dieser Block wird sodann für die anschließende Verarbeitung zu den Endprodukten in Stücke de- entsprechenden Länge geschnitten. Vor diesem Arbeitsgang können die Bodenbahn 36 und die Seitenbahnen 38 vom Schaumstoffblock abgezogen werden.

Fig. 4 zeigt eine graphische Darstellung des charakteristischen Anstiegsprofils eines ausgewählten Polyurethan-Schaumstoffgemisches in Abhängigkeit von der Zeit, wobei ein direkter Vergleich dieses Anstiegsprofils mit den schematisch unter der graphischen Darstellung veranschaulichten Längspositionen der Schaumstoffherstellungsstraße möglich ist. Wie erwähnt, wird die Bodenbahn 36 über die konturierte Oberfläche des Gießplattenabschnitts der Blockform gezogen, wobei das flüssige Kunstharzgemis-rh mi'iels des Ausgusses 16 auf diese Bahn aufgetragen wird. Dies entspricht dem Null-Zeitpunkt der Schaumstoff-AnstiegsJ jrve. An diesem Punkt liegt die Gießplattenoberfläche 20 typischerweise unter einem kleinen Neigungs winkel von normalerweise 2 bis 4° zur Waagsrechten, wodurch ein Zurückfließen des sich bildenden Schaums entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung des Förderbands begünstigt wird. Während das flüssige Gemisch zum Zwischenabschnitt 22 der Gießplatte mitgenommen wird, bewirkt die im Gemisch stattfindende Umsetzung einen Übergang von einer völlig flüssigen Phase in ein gemischtes Flüssig/Gas-System. Diese üblicherweise als »Cremelinie« bezeichnete Phasenänderung ist ohne weiteres zu beobachten, obgleich es sich dabei tatsächlich im normalen Fall eher um eine Zone als um eine scharf umrissene Trennlinie handelt. Es hat sich als wesentlich erwiesen, die Positicn dieser Schaumbildungslinie in Längsrichtung der Gießplattc zu stabilisieren, da anderenfalls eine Tendenz zur Bildung von Hohlräumen oder anderen Unregelmäßigkeiten in der Masse des endgültig gebildeten Schaumstoffs besieht. Je nach dem Verfahren des Auftrags und der !Verteilung des flüssigen Gemisches entwickelt sich in jder auf die Gießplatte aufgebrachten Flüssigkeitszelle feine Wellenwirkung, die eine mangelhaft festgelegte Schaumbildungslinie hervorruft, was zu einer Rillenbildung oder zu selektiven Hinterschnitten führt, in densn nicht umgesetzte Flüssigkeit mit dem am Krümmungsabschnitt ankommenden Schaumstoff vermischt ist.

Zur Gewährleistung einer besseren Steuerung der Position und Form der Schaumbildungsliriie sind im Zwischenabschnitl 22 der Gießplatte Stauanordnungen bzw. Wehre vorgesehen, lh F \g. 5 ist beispielsweise ein mehrstufiges Wehr 41 schematisch dargestellt, dessen Kontur, Länge und Höhe von den Betriebsbedingungen, wie Durchsatz, Fördergeschwindigkeit, Gießplaltenwinkel und spezieller Gemischzüsämhienselzung abhängen. Diese Anordnung wird später noch näher erläutert

'Beim Einsetzen der Gasbildung, die durch das Auftreten der »Cremelinie« bzw. Schaumbildungslinie angezeigt wird, beginnt sich das Volumen des flüssigen Gemisches beträchtlich auszudehnen. Diese Ausdehnung ist durch die ansteigende Flanke im Profil der Schaumanstiegskurve dargestellt, und sie dauert an, bis das Gemisch genügend geliert oder polymerisiert ist. um zumindest selbsttragend zu sein. Dieser Anstieg kann, wie durch die ausgezogene Linie dargestellt, ziemlich konstant verlaufen, oder aber gekrümmt sein, wie dies durch die gestrichelte Linie dargestellt ist. Zur Ermöglichung dieser Volumenvergrößerung ist der Krümmungsabschnitt 24 der Gießplatte unter einem vergrößerten Winkel gegenüber der Waagerechten nach unten geneigt, wobei auch Vorkehrungen zur Änderung seiner Kontur getroffen sein können, so daß sich das Volumen des durch den Abschnitt 24 und die Seitenwände gebildeten Formraums unmittelbar proportional zum Anstieg des Schaumstoffvolumens bei dessen Bewegung durch diesen Abschnitt des Förderers vergrößert. Die Oberfläche des Schaumstoffs wird daher von einem unmittelbar stromab des Wehrs 41 gelegenen Einsetzpunkt B über die restliche Bewegungsstrecke des Schaumstoffs in praktisch waagerechter Lage gehalten. Auf diese Weise wird in der auf der Gießplattenkonstruktion befindlichen Lache des sich bildenden Schaums zwischen dem Punkt B und dem Beginn der Gelbildung ein hydrostatisch ausgeglichener Zustand aufrechterhalten, wobei der Schaumstoff einfach in dem ihm zur Verfügung gestellten Formraum liegt. Unter diesen Bedingungen braucht keine Strömung des sich entwickelnden Schaums vom einen

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nem anderen Abschnitt oder Bereich stattzufinden, in welchem ein vorübergehender Materialmangel auftritt. Ein solcher Mangel wird üblicherweise durch das Anhaften des Schaumstoffs an den Seitenbahnen 38 hervorgerufen, wenn die Neigung des Krümmungsabschnitts 24 eine Formraumvolumenänderung bewirkt, welche nicht genau der im Schaumstoffkörper selbst an den entsprechenden Stellen längs des Förderers stattfindenden Volumenänderung entspricht. Dieser Fall kann unter allen Betriebsbedingungen und nicht nur unter einer speziellen Bedingung in einem System festgelegter Konstruktion eintreten.

Die genannte, bestimmte Bedingung wird dabei selbstverständlich durch alle in Frage kommenden Veränderlichen beeinflußt, einschließlich der Polymerzusammensetzung, der Temperaturen, der Durchsatzmengen am Mischkopf, der Förderergeschwindigkeit, der tatsächlichen Längen und Neigungswinkel der Gießplatten-Krümmungsabschnittkonstruktion sowie der Blockgröße.

Da jeder spezielle Satz von Betriebsbedingungen in dem sich bildenden Schaum in der Zeitspanne zwischen dem anfänglichen Auftragen und der endgültigen Gelbildung unterschiedliche Augenblicksbedingungen hervorruft müssen die Konfigurationen der Gießplatte und des Krümmungsabsehnitts Verstellbar sein; wenn dieser hydrostatisch ausgeglichene Zustand erzielt werden soll; Die Erfindung richtet sich speziell auf in der Praxis eihseizbare Einrichtungen zur Lösung dieser Aufgabe;

Gemäß den Fig; 1 und 2 ist der Neigungswinkel im Anfangsabschnitl der öießplattc am Auflragpunkl des flüssigen Gemisches mit Hilfe von geeigneten I lebebök· ken bzw. Hubeinrichtungen 44, 46 einstellbar, die am hinteren und vorderen Ende einer Plattform 48 angebracht sind, an welcher der stromauf gelegene Abschnitt 20 und der Zwischenabschnitt 22 der Gießplatte gehaltert sind. Dieser Neigungswinkel beträgt typischerweise etwa 2 bis 4° gegenüber der

Waagerechten, doch kann er zwischen einer gcringfügi gen negativen Anstellung bis zu einem positiven Neigungswinkel von bis zu 7° variier! werden. Der Endbzw. Krümmungsabschnitt 24 der Gießplatte wird durch ein endloses Förderband gebildet, das über eine Reihe von Rollen 50, 52, 54 und 56 geführt ist. Die Rolle 50 bringt das obere Ende des Krümmungsabsehnitts unmittelbar an den Einsetz- bzw. Umbruchpunkt entsprechend dem Punkt B (F i g. 4 und 5) am Ende des Zwischenabschnitts 22 der Gießplatte heran, während die Rolle 52 das unlere Ende des Krümmungsabsehnitts 24 festlegt. Ersichtlicherweise ist die Rolle 50 an der Plattform 48 gelagert, während die Rolle 52 am Rahmen des Hauptförderers 28 gelagert ist. Eine den Abstand zwischen t/en Rollen 50 und 52 überbrückende, teleskopartig ausziehbare Plattform 51 ist an ihren beiden Enden schwenkbar mit Rahmengliedern verbunden, so daß sie eine Auflage für das Förderband 26 bildet. Der Neigungswinkel des Krümmungsabsehnitts 24 kann mithin durch Anheben oder Absenken der Plattform 48 geändert werden, während sich die Länge des Krümmungsabsehnitts 24 dadurch verändern läßt, daß der Hauptförderer 28 auf den Anfangsabschnitt der Vorrichtung hin oder von diesem weg verschoben wird. Aus diesem Grund läuft der Hauptförderer 28 auf Rollen 60, wobei eine Schraubspindel 62 zwischen den Förderrahmen und den Sockel für die Plattform der Gießplatte eingefügt ist. Eine Rolle 56 bildet eine

Vergrößerung oder Verkürzung der Länge des Krümmungsabschnitts 24, während eine Rolle 58 als Antriebsrolle dient, welche das Förderband mittels eines Antriebs 59 in Bewegung setzt. Der Antrieb 59 treibt außerdem über ein Kettenrad 29 den Hauptförderer 28 an, wobei die Antriebsverbindung Wellen und ein Ausgleichgetriebe 61 zur Synchronisierung der Bewegung der Bodenbahn 36 mit der Bewegung der Seitenbahnen 38 bei Betätigung der Schraubspindel öl aufweist. Wenn die Kontur des Krümmungsabsehnitts 24 ebenfalls verstellbar sein soli, besteht die Plattform aus aneinander angelenkten Abschnitten, wobei ein druckfluidumbetätigter Arbeitszylinder 53 oder dgl. zur Einstellung der Kontur benutzt wird.

Neben der in der Gießplattenanordnung stromab des Umbruchpunkts B vorgesehenen Steuerung sind stromauf dieses Punkts die Stau- bzw. Wehreinrichtungen vorgesehen. Gemäß den F i g. 1 und 2 bestehen die Wehre 40, 42 aus Leisten, die im Zwischenabschnitt 22 der Gießplatte quer zum Förderer angeordnet sind.

Diese Wehre sind in dem genannten Abschnitt der Gießplatte verstellbar montiert, so daß sie einzeln oder gemeinsam stromauf oder stromab, d. h. in Bewegungsrichtung rückwärts oder vorwärts verschoben und in den jeweils gewählten Stellungen befestigt werden

können* Die Halterung dieser V/ehre an der Gießplatte ermöglicht außerdern eine Änderung ihrer Höhenlage über der Gießplatte. €)ie Bodefibähn 36 wird über diese Wehre gezogen, ίο daß sich; voneinander entfernte Dämme bzw, Staulinieri mit einer leichten Vertiefung zwischen diesen bilden.

Eine der Hauptschwierigkeiten für eine Bedienungsperson i>'ner kontinuierlichen Schaumsloffblock-Her-'slellungsanlage besteht darin, die verschiedenen, im Spiele stehenden Veränderlichen so zu koordinieren, .'daß ein zufriedenstellendes Produkt erhalten wird. Änderungen in der chemischen Zusammensetzung des Gemisches, beispielsweise um Einschnitte bzw. Aufspaltungen im Block auszuschalten oder die Flachheit der Oberseite zu verbessern, können dazu führen, daß sich die natürliche Lage der Creme- bzw. Schaumbildungslinie so radikal verschiebt, daß sie über den Umbruchpunkl hinausgelangt. In diesem Fall ist dann auf dem Krümmungsabschnitt der Gießplatte flüssiges Gemisch mit einem gegenüber dem umgebenden, bereits weiter ausgereiften Gemisch verschiedenen Aushärtungsgrad vorhanden. Das dabei erhaltene Schaumstoffprodukt besitzt eine ungleichmäßige Dichte, während die Isotropie der Zellenstruktur ebenfalls verschlechtert wird. Diese Schwierigkeil der Aufrechterhaltung rler Schaumbildungslinie in der richtigen Position kann durch die Anordnung von einem oder mehreren Wehren weitgehend, wenn nicht sogar vollständig überwunden werden. Bei niedrigen Durchsatzmengen in der Größenordnung von etwa 45 bis 90 kg/min und niedrigen Förderergeschwindigkeiten kann ein einziges Wehr ausreichen, um die Schaumbildungslinie bei vernünftigen Änderungen der anderen Faktoren, wie Gemischzusammensetzung, Komponententemperatur und Mischkopf-Querführgeschwindigkeit, zu stabilisieren. Im allgemeinen erweist sich jedoch eine Reihe von mindestens zwei solchen Wehren als wesentlich zufriedenstellender. Bei einer solchen Anordnung wirkt das erste Wehr sozusagen als »Wellenbrecher«, welcher die durch die Hin- und Herbewegung des Mischkopfes beim Auftragen des flüssigen Gemisches hervorgerufene schwingende Schlingerwirkung dämpft. Die durch das erste Wehr bewirkte Yer^ichiup." der We!!enwi^ricung wird dann durch das nächste Wehr verstärkt, welches die vorübergehende Einschließung einer Flüssigkeitslache zwischen beiden Wehren begünstigt. Da der Flüssigkeit in dieser Lache durch den Mitnahmeeffekt der Bodenbahn 36 eine gewisse leichte Umwälz- bzw. Mischwirkung erteilt wird, wird der kurzzeitige eingeschlossene Gemischanteil bezüglich seines durchschnittlichen Aushärtungszustands homogener. Außerdem wird die Neigung des sich an diesem Punkt bildenden Schaums zu einem Zurückfließen zum Mischkopf verhindert; dieses Problem tritt nämlich speziell dann auf, wenn ein niedriger Anstellwinkel von weniger als 3° für die Gießplatte nötig ist Das Vorhandensein eines zweiten, stromab gelegenen Wehrs ist im allgemeinen bei Produktionsgeschwindigkeiten von 90 bis 272 kg/min und bei höheren Anstellwinkeln der Gießplatte (über 3°) erforderlich, um den Schaum an einem Zurückfließen über den Umbruchpunkt zu hindern, bis er genügend gealtert und aufgeschäumt ist, um zum Krümmungsabschnitt überführt zu werden.

In der Praxis tritt die die Schaumbildungslinie erzeugende anfängliche Phasenänderung als Band oder Zone beträchtlicher Breite auf, die je nach Gemischzusammensetzung, Förderergeschwindigkeit usw. eine Länge von z-. B.- 0,-3 bis 0^6 m besitzen kann» Unter typischen Betriebsbedingungen wird die Einstellung derart getroffen, daß diese Schaümbildurigslinie bzw.- -zone, wie hi Fig;5 schematisch dargestellt, einen ersten Anstieg des zusammengesetzten Wehrs 41 überläuft, während ein zweiter Anstieg dieses Wehrs den sich bildenden Schaum daran hindert, den Krümmüngsabschnitl herabzulaufen. Der zweite Anstieg gibt dabei den Schaum allmählich frei, während er

ίο sich ausdehnt und eine ausreichende Stauhöhe über dem

' ' ι Wehr erreicht. Durch Längsverschiebung des Wehrs Und Einstellung seiner Höhe kann die Größe des hydrostatischen Staus, der vom Schaum vor seiner Bewegung über dem Umbruchpunkt erzeugt werden muß, unter Gewährleistung der richtigen Taktsteuerung bezüglich des Ansliegsprofils geregelt werden, welches auf dem anschließenden Krümmungsabschnitt 24 erreicht werden soll. Wenn alle Bedingungen einwandfrei gewählt worden sind, läßt sich dies bei Sichtbetrach-Tung dadurch feststellen, daß die Ebene der Oberseite des Schaumstoffkörpers vom Zeitpunkt seines Verlassens des Umbruchpunkts ßbis zum Ende des Förderers praktisch flach und eben oder parallel zum Hauptförderer verbleibt.

In zahlreichen praktischen Anwendungsfällen ist es zweckmäßig, einen Gießplattenabschnitt 70 zu verwenden, bei welchem die Wehrelemente materialeinheitlich in seiner Oberfläche ausgebildet sind, wie dies bei der Konstruktion gemäß Fig.6 der Fall ist. Diese Einheit besteht aus einer gegossenen Platte aus Hartschaumstoff, die einen flachen stromaufseitigen Abschnitt 72 bildet, welcher zu einem ersten Anstieg 74, einer Stufe 76, einem zweiten Anstieg 78 und einem Endteil 80 führt. Wenn diese Einheit auf der Plattform 48 gemäß Fig. 1 angeordnet wird, und Einrichtungen zu ihrer Vor- oder Zurückverschiebung längs der Förderachse vorgesehen sind, kann sie zur Berücksichtigung einer großen Vielzahl von Gemischzusammensetzungen und Produktionsleistungen ausgelegt sein, so daß sie den meisten vorgesehenen Schaumstoffdichten und -elastizitäten zu entsprechen vermag. Eine solche Einheit ermöglicht eine Einstellung des Abstands zwischen dem £jpRnijnL'i Ρ oijf Hpr Ohprfliiphp T) iinH Hpm prclpn Wehr 74, um den stromaufseitigen Abschnitt der Gießplatte beispielsweise an Änderungen des Anstiegsprofils oder der Durchsatzmenge anpassen zu können. Obgleich hierdurch auch die Relativposition des zweiten Wehrs 78 und des Umbruchpunkts zum Gießpunkt verändert wird, läßt sich eine zufriedenstellende Arbeitsweise durch entsprechende Festlegung der Höhe und des Abstands der Wehre erzielen, speziell dann, wenn der Abschnitt zwischen dem Umbruchpunkt Sund dem Krümmungsabschnitt 24 durch Verschiebung der Einheit 70 und/oder des Mischkopfes 10 entspre- «chend abgestimmt wird. Im Fall von flexiblen Schaumstoffzusammensetzungen des handelsüblichen Dichtenbereichs, z. B. von etwa 0,019 g/cm³ bis über 0,029 g/cm³, können Wehre mit jeweils einer Höhe von 38 mm und einem gegenseitigen Abstand von etwa 0,6 m eine ausgezeichnete Steuerung der Produktionsleistungen bis hinauf zu etwa 272 kg/min an Schaumstoffprodukt gewährleisten.

Eine weitere Verbesserung der durch die Gießplattenkonstruktion gewährleisteten Steuerung wird dann erreicht, wenn gemäß F i g. 7 mehrere Schaumstoffplatten oder deren Äquivalent übereinander angeordnet werden. Der in F i g. 7 dargestellte, zusammengesetzte Gießplattenabschnitt 90 besteht aus einer Grundschicht

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92 sowie darüber angeordneten Schichten 94, 96 mil fortlaufend kürzerer Länge, so daß sich eine stufenartl· ge Konfiguration ergibt. Schrauben und Muttern oder dgl. Befestigungsmittel 98, welche in den betreffenden Schichten vorgesehene Langlöcher 100, 102 durchsetzen, ermöglichen eine Längseinstellung der einzelnen Schichten relativ Zueinander, wodurch der Abstand zwischen den einzelnen Wehren 104, 106 verändert werden kann.

Eine weitere Abwandlung stellt die Einheit 110 gemäß Fig. 8 dar, bei welcher eirie Basis bzw. Grundschicht 112 auf ihr angeordnete, aufblasbare Abschnitte 114,116 aufweist. Zu den 'nnenräumen der einzelnen Abschnitte führen Leitungen 118, 120, welche diese Abschnitte mit einer Druckfluidumquelle verbinden, die zum mehr oder weniger starken Aufblasen dieser Abschnitte reguliert werden kann. Zur Ermöglichung einer gewissen Einstellung des Abstands zwischen den Wehren ist jeder Abschnitt 114, 116 in Kammern unterteilt, die jeweils uucT ZUgeörunEie Leitungen US uZw. 120 ΠΊίί UcT Druckfluidumquelle kommunizieren und somit jeweils einzeln aufgeblasen werden können.

Normalerweise ist es wünschenswert, die Steg- bzw. Wehrflächen in Bewegungsrichtung abfallen zu lassen, so daß sie enger an die Kontur der Bodenbahn 36 angepaßt sind, wenn diese über die Oberfläche der Gießplatte gezogen wird. Ebenso ist das in Bewegungsrichtung hintere Ende des integrierten Gießplattenabschnitts verjüngt ausgebildet, so daß ein stufenloser gleichmäßiger Übergang zum Krümmungsabschnitt gewährleistet wird. Am Auslaufende der Einheit kann außerdem gemäß Fig.8 eine Lasche 122 aus einer flexiblen Kunststoff- oder Gewebebahn befestigt sein, welche den Spalt zwischen der Gießplatte und dem Krümmungsabschnitt überdeckt und somit einen gleichmäßigeren Übergang an dieser Stelle schafft.

Die bisherigen Versuche zum kontinuierlichen Gießen von Schaumstoffblockmaterial, bei denen das Produkt einen möglichst rechteckigen Querschnitt besitzen und dennoch zur Erfüllung der an das Endprodukt gestellten Anforderungen eine ausreichend isotrope Zellenstruktur aufweisen soll, waren — wie erwähnt — hauptsächlich of zwei Möglichkeiten zur Handhabung oder zur körperlichen Verlagerung des aufsteigenden Schaums gerichtet, um ihn als Ganzes in eine bestimmte Form zu zwingen. Dabei war nicht nur die für diesen Zweck benötigte Vorrichtung mechanisch kompliziert und aufwendig aufzustellen, zu bauen und zu warten, vielmehr wurden auch die angestrebten Ziele bezüglich der Blockkonfiguration und -eigenschaften nur in einem unzureichenden Maße erreicht. Im Gegensatz dazu richtet sich die Erfindung auf die möglichst weitgehende Ausschaltung aller auf den hochsteigenden Schaum selbst einwirkenden Gießeinschränkungen unter nahezu ausschließlicher Ausnutzung der Schwerkraftwirkung. Dies geschieht durch Schaffung einer Gießformkonfiguration, die während des Betriebs der Vorrichtung an die Anstiegseigenschaften des jeweils gewählten Polymergemisches angepaßt werden kann. Auf diese Weise kann eine die Herstellungsvorrichtung bedienende Person schnell einen Ausgleichszustand zwischen der im Gemisch auftretenden Volumenzunahme und dem Volumen der Gießform an jedem vorgegebenen Querschnitt durch den sich bildenden Schaumstoffblock einstellen. Dies bedeutet, daß der sich bildende Schaumstoffblock selbst keinerlei Arbeit durchzuführen braucht, d.h. weder nachgiebig gelagerte Platten, Schürzen, Förderer usw.

zur Ermöglichung der Ausdehnung zu verlagern braucht, während a'ach keine Abschnitte des Schaum-» stoffkörpers verlagert zu werden brauchen, um die in anderen Abschnitten verbliebenen Höhlräume auszufüllen, die sich wegen der Nicht-Übereinstimmung zwischen dem natürlichen, uneingeschränkten Schaumstoffvolumen und dem Volumen der Gießform in dem Augenblick einstellen, in welchem sich das betreffende Teilstück des Schaumstoffs im jeweiligen Formabschnitt befindet. Dies stellt den vorher erwähnten hydrostatisch ausgeglichenen Zustand dar.

Der physikalische Beweis für die Wirksamkeit der Erfindung wird durch die praktische Erfahrung aus einem Versuchsbetrieb geliefert. Probleme bezüglich

Ϊ5 der Form oder der Konfiguration des Schaumstoffblocks lassen sich durch Anwendung der Erfindung ohne Unterbrechung des Herstellungsvorgangs beseitigen. Die Entstehung eines Schaumstoffblocks mit dem beispielsweise in Fig.9 dargestellten Querschnitt rührt nörrTiaiEnVciSc VOP eificiTi ZU gfOucn vjeiaiic uG5 Krümmungsabschnitts der Gießplatte her. Diese Wellenform der Oberfläche ist bereits im Schaumstoff zu erkennen, während er sich in einem noch halbflüssigen Zustand über den Krümmungsabschnitt bewegt. Eine Korrektur kann durch schrittweises Absenken der Gießplatten-Plattform z. B. mittels der Hubeinrichtungen 44, 46 gemäß Fig. 1 erfolgen, um das Gefalle des Krümmungsabschnitts 24 zu verkleinern. Ein anderer einstellbarer Parameter ist die Förderergeschwindigkeit, über welche die Schaumbewegung verlangsamt und somit das sich bildende Schaumvolumen auf das Formraumvolumen abgestimmt werden kann. Die Förderergeschwindigkeit allein kann jedoch nicht für die vollständige Berichtigung dieses Zustands herangezogen werden, da sie Nebenauswirkungen auf die Position der Aufschäumlinie, des Umbruchpunkts sowie den Zeitpunkt der Gelbildung bezüglich des Übergangs des Schaumstoffblocks vom Krümmungsabschnitt zum Hauptförderer hat. Die Einstellbarkeit von Kontur und

■«o Steigung des Krümmungsabschnitts bietet somit eine Kontrollvielseitigkeit, die nicht mit vielen der Probleme behaftet ist, welche sich aus Änderungen der F"'rderergeschwindiekeit oder der Zusammensetzung ersehen.

Fig. 10 veranschaulicht einen häufig vorkommenden

*5 Blockquerschnitt, bei dem die eingangs genannte »Brotlaibbildung« bzw. Aufwölbung erkennbar ist. Diese Konfiguration ist wiederum möglicherweise ein Anzeichen für eine Nicht-Übereinstimmung zwischen dem sich bildenden Schaumvolumen und dem Formraumvolumen, wobei letzteres in diesem Fall zu niedrig ist, d. h. die Neigung des Krümmungsabschnitts ist zu gering. Fi g. 10 veranschaulicht außerdem Gefügefehler im Blockquerschnitt in Form von Blasen und Hohlräumen. Eine andere Variante der Blasenbildung ist in F i g. 9 dargestellt, wobei Blasenlinien unmittelbar unter den Vertiefungen in der Oberseite des Schaumstoffblocks auftreten. Diese Blasen sind im allgemeinen das Ergebnis einer Ungleichförmigkeit im Alterungs- bzw. Aushärtungszustand des Schaumgemisches. Zur Korrektur dieser Produktfehler wurden herkömmlicherweise die Förderergeschwindigkeit und die Gemischzusammensetzung variiert. Diese Maßnahme ist zwar teilweise wirksam, wirft jedoch normalerweise weitere Probleme auf. Durch Einstellung der vorgesehenen Wehranordnung wird dagegen ein wesentlich größerer ßptriebsspielraum gewährleistet, ohne daß dabei die mit der Änderung der Förderergeschwindigkeit oder der Gemischzusammensetzung verbundenen Schwierigkei-

ten auftreten;

Noch ein arideres Problem ist in Fig. Il dargestellt, die einen Schaumstoffblock mit zufriedenstellend f achteckigem Querschnitt veranschaulicht, in welchem jedoch seitliche Einschnitte vorhanden sind. Dieser Zustand zeigt normalerweise an, daß die Zeit- bzw, Taktsteuerung des Übergangs des Schaumstoffblocks vom Krümmungsabschnitt zum Hauptförderer ungenügend auf den praktisch vollständigen Abschluß der ,Gelbildung im Blodk abgestimmt ist. Wenn der ■Übergang nach dem Auftreten der Gelbildung erfolgt, werden bei der Durchbiegung des Schaumstoffblocks beim Verlassen des Krümmungsabschnitts mechanische Spannungen bzw. Beanspruchungen erzeugt, die zu derartigen Einrissen führen, da der Schaumstoffblock zu diesem Zeitpunkt noch nicht genügend Festigkeit entwickelt hat, um diesen Belastungen widerstehen zu können. Um diesen Zustand zu vermeiden, war es bisher üblich, den Förderer geringfügig zu beschleunigen, um ucu oCuaUmStOiiuiGCK VOiTi rs.rüiTirnüng5aL/3Ciiniii auTÄl- 2ΰ führen, bevor die Gelbildung nahezu abgeschlossen ist, oder das Katal^satorverhältnis im Gemisch zu ändern. Die Änderung dieser Parameter wirft jedoch wiederum weitere Probleme auf. Die bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung gebotene Möglichkeit, die Länge des Krümmungsabschnitts zu vergrößern oder zu verkleinern, gewährleistet dagegen eine Möglichkeit zur Durchführung einer Korrektur, ohne andere Parameter zu beeinflussen.

Fig. 12 veranschaulicht einen S~haumstoffblock mit der gewünschten flachen Oberseite, wie er bei einwandfreier Konfiguration des Krümmungsabschnitts erzielbar ist. Das Vorhandensein der Blasenbildung, die eine Aderbildung von Flüssigkeit und Schaumstoff, d. h. eine unvollständige Homogenisierung, in einer späten Stufe der Bildung des Schaumstoffblocks anzeigt, beeinträchtigt jedoch den kommerziellen Wert des Produkts sehr stark. Durch Anwendung von entsprechenden Wehranordnungen der vorher beschriebenen Art kann dieses Problem im allgemeinen ausgeschaltet werden, ohne andere Probleme aufzuwerfen. Tatsächlich können die Wehranordnungen mit großem Vorteil bei herkömmlichen Schaumstoff-Herstellungsanlagen angewandt werden, und zwar auch unabhängig vom gelenkigen Krümmungsabschnitt. Dies trifft besonders dann zu, wenn verursacht wird, eine herkömmliche Schaumstoff'Herstellungsanlage mit höheren Durchsatzmengen des Schaumstöffgemisches in der Größenordnung von 227 bis 272 kg/min zu betreiben. Bei diesen Durchsatzmengen muß so viel Flüssigkeit aufgetragen werden, daß möglicherweise Förderergeschwindigkeiten von bis zu etwa 9,1 m/min erforderlich sind, wobsi steilere Neigungswinkel des Förderbands und größere Förderbandlängen zwischen dem Auftragpunkt und der Schaumbildungslinie nötig werden. Der Betrieb der herkömmlichen Vorrichtung wird unter diesen Bedingungen sehr kritisch und die geringste Störung des Verfahrens kann zu einer mit Schaumstoff überfluteten Anlage führen, die kostspielige Stillstandzeiten und Reinigungsarbeiten erforderlich macht. Die Anwendung def erfindungsgemäßen Wehranordnung bietet dagegen eine vergleichsweise einfache Möglichkeit zur Ausschaltung einiger kritischer Faktoren dieses Betriebs, was zu einer wesentlichen Verbesserung der wirtschaftlichen Betriebsweise der herkömmlichen

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Die speziell dargestellte Krümmungsabschnitt-Förderband-Anordnung ist bezüglich ihrer Einzelheiten nicht kritisch, da auch andere Anordnungen zur Durchführung der gleichen Funktionen entwickelt werden können. Ebenso können andere Steg- bzw. Wehranordnungen verwendet werden, beispielsweise Wehrkonfigurationen die gekrümmt oder schräggestellt und nicht geradlinig sind, wie dies speziell dargestellt ist. Diese Abwandlung eignet sich besonders dazu, den Strom des flüssigen Gemisches in ausgewählte Bereiche quer zum Förderband zu leiten, um auf diese Weise eine Ader- oder Streifenbildung zu verhindern, wie sie Infolge des Auftragverfahrens des Gemisches natürlicherweise vorkommt. Die Stege oder Wehre bieten dabei eine Möglichkeit zur Vornahme einer Korrektur für diese Ader- bzw. Streifenbildung an diesem Punkt der Herstellung des Schaumstoffblocks, an welchem das Material noch hochfließfähig ist, anstatt zu versuchen, die Aderbildung an irgendeinem späteren Punkt unter Verwendung von verstellbaren Formteilseiten und dgl. zu kompensieren. Zu diesem Zeitpunkt hat sich nämlich die Viskosität des Gemisches bereits beträchtlich erhöht, so daß es einer Wiederverteilung Widerstand entgegenzusetzen bestrebt ist, was nachteilige Aufwirkungen auf das Gefüge des Produkts hat.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Schaumstoffmaterial gleichförmiger Dichte und isotroper Zellstruktur mit im wesentlichen rechtekkigem Querschnitt, bei dem eine schäumfähige Mischung aus Polymermaterial auf einen im wesentlichen horizontalen Abschnitt einer kontinuierlich laufenden Fördereinrichtung aufgebracht wird und abgestützt durch die Fördereinrichtung und seitlich angeordnete weitere Fördereinrichtungen während des Schäumens auf einem schräg nach unten verlaufenden Förderwegabschnitt gefördert wird, der im wesentlichen spiegelbildlich zu der Form ist, die beim Aufschäumen des Materials auf einer ebenen Unterlage erhalten wird, und das ausgeschäumte Material dann zum Härten wieder in horizontaler Richtung gefördert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgebrachte Mischung vor dem Bewegen auf dem nach unten verlaufenden Törderwegabschnitt über eine transversal zum Förderv/eg verlaufende Wehranordnung geführt wird und daß die Wehranordnung so verschoben wird, daß eine stabile Schaumbildungslinie zu Beginn des schräg nach unten führenden Förderwegabschnittes erhalten wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer kontinuierlich laufenden Fördereinrichtung, die einen im wesentlichen horizontalen Abschniu und einen schräg nach unten verlaufenden Abschnitt sowie seitlich angeordnete weitere Fördereinrichtungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem nach unten verlaufenden Abschnitt eine Wenranorunung mit zwei in Abstand aufeinander folgenden, transversal zur Förderrichtung verlaufenden Weh. cn (74,78; 94,96; 114,116) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der stromab gelegene Abschnitt der Wehranordnung nach unten geneigt verläuft.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wehranordnung (74—80) an einen unterhalb der Einrichtung zum Aufbringen der Mischung (16) angeordneten Gießtisch (72) angeformt ist und die Relativlage zwischen dieser Gesamtanordnung und der Einrichtung zum Aufbringen der Mischung einstellbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Wehranordnung (90) übereinanderliegende und in unterschiedlicher Relativstellung verriegelbare Platten (92,94,96) aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wehranordnung (110) einen aufblasbaren Körper mit einer Mehrzahl von Kammern aufweist, die getrennt mit Druckmittel beaufschlagbar sind.