DE2448837A1

DE2448837A1 - Verfahren und form zur diskontinuierlichen herstellung von schaumstoffkoerpern

Info

Publication number: DE2448837A1
Application number: DE19742448837
Authority: DE
Inventors: Adolf Hattenberger; Walter Ing Lind; Hubert Ing Strasser
Original assignee: Osterreichische Heraklith AG
Current assignee: Knauf Insulation GmbH Austria
Priority date: 1974-01-28
Filing date: 1974-10-14
Publication date: 1975-07-31
Also published as: FR2258948A1; BE824625A; NL7414116A; FR2258948B1; AT351242B; US4014967A; ATA67174A; CH611203A5

Description

Österreichische Heraklith Aktiengesellschaft in Ferndorf (Karaten, Österreich)

Verfahren und Form zur diskontinuierlichen Herstellung von Schaumstoffkörpern

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur diskontinuierlichen Herstellung von Schaumstoffkörpern, insbesondere von Blöcken aus Polyurethan-Hartschaumstoff, sowie auf eine zur Durchführung dieses Verfahrens dienende, besonders ausgebildete Form.

Die diskontinuierliche Herstellung von Polyurethan-Blockschaum erfolgt nach den bisher gebräuchlichen Verfahren entweder in geschlossenen Schäumformen oder in Formen mit einem sogenannten schwimmenden Deckel. Beide Verfahren sind aber in bezug auf die erzielbare Schaumqualität mit erheblichen Nachteilen behaftet.

Der in geschlossenen Formen hergestellte Schaumstoff weist innere Spannungen auf und zeigt in den vertikalen Randzonen, bedingt durch die während des Schäumprozesses an den Formwänden auftretende Reibung, ein Gefälle im Raumgewicht und in den Eigenschaftswerten. Geringfügige Abweichungen von den Produktionssollwerten führen zu nicht vollständig ausgeschäumten Oberkanten oder zum Reißen der Schaumblöcke, was

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einen hohen Ausschußanteil zur Folge hat. Die Ausführung von geschlossenen Blockformen ist auf Grund der auftretenden Schäumdrücke relativ aufwendig.

In Formen mit schwimmendem Deckel entsteht zwar der Blockschaum ohne wesentlichen Druck und weist keine wesentlichen Spannungen auf, doch tritt die Reibung zwischen dem entstehenden Schaum und der Wand in gleicher Weise voll in Erscheinung wie bei einer geschlossenen Form. Durch ein Anwachsen der Reibungskräfte mit zunehmender Steighöhe des Schaumes werden in den vertikalen Randzonen ebenfalls inhomogene Eigenschaften verursacht. Die oberen Kanten der Blöcke sind nicht rechtwinkelig, wodurch beim Schneiden der Blöcke zu Platten ein höherer Abfall entsteht.

Die Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, die bei den bisher bekannten Herstellungsverfahren für Schaumstoffkörper, insbesondere für Polyurethan-Blockschaum bestehenden Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren sowie eine Blockform zu entwickeln, mit deren Hilfe Schäumstoffkörper von besonders hoher Homogenität bei möglichst geringem Produktionsabfall erzeugt werden können. Ausgehend von der Arbeitsweise mit schwimmendem Deckel fußt die Erfindung auf der Erkenntnis, daß die angestrebten Ziele dann verwirklicht werden können, wenn man das Schaumgemisch zunächst frei expandieren und erst nach Erreichung einer gewissen Schäumhöhe mit dem schwimmenden Deckel in Berührung treten und verbleiben läßt, bis der Verschäumungsvorgang vollendet ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist somit dadurch gekennzeichnet, daß der Verschäumungsvorgang in einem ersten Verfahrensabschnitt frei bis zuer Erreichung des in einem Abstand von der Oberfläche des unverschäumten Schaumgemisches angeordneten Deckels durchgeführt und hierauf in einem zweiten Verfahrensabschnitt unter Mitführung des Deckels samt mit ihm mitbeweglich verbundenen Seitenwandteilen bis zur Erreichung der endgültigen Schäumhöhe vollendet wird.

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Bei 'der erfindungsgemäßeη Verfahrensführung läuft der Verschäumungsvorgang in dem ersten Prozeßabschnitt unter freier Expansion des Schaumgemisches ab, wodurch dessen Homogenität gewährleistet wird, während in dem zweiten, höhenmäßig und zeitlich kürzeren Prozeßabschnitt die gewünschte genaue Ausbildung der endgültigen Raumform des Schaumstoffkörpers erfolgt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die zum Hauptteil im ersten Verfahrensabschnitt stattfindende Verschäumung, die wie eine freie Expansion abläuft, bis zur Erreichung von mindestens 70 % der nach Durchführung des zweiten Verfahrensabschnittes erzielten endgültigen Schäumhöhe vorgenommen.

Der nach dem beschriebenen Verfahren hergestellte Schaumstoff, z.B. Polyurethan-Blockschaum, ist spannungsfrei und besitzt in bezug auf die Verteilung des Eaumgewichtes und der Schaumeigenschaftswerte einen homogenen Aufbau. Die erfindungsgemäße Anwendung der mitbeweglichen Seitenwandteile und die dadurch ermöglichte weitestgehende Ausschaltung der Reibung des aufsteigenden Schaumes an den Formwänden gewährleistet eine hohe Homogenität auch in den Randzonen. Durch die Funktion des im zweiten Verfahrensabschnitt auf das aufsteigende Schaumgemisch einwirkenden Deckels samt mitbeweglichen Seitenwänden ist gesichert, daß der Schaumblock in jedem Fall einen exakt rechtwinkeligen Querschnitt aufweist, weil sich der mit den beweglichen Seitenwänden verbundene Deckel auf die dem Expansionsvermögen des injizierten Schaumgemisches entsprechende Höhe richtig einstellen kann.

Die zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens entwickelte besondere Form mit schwimmendem Deckel ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel auf einem gleichfalls im Inneren der Form gleitenden Einsatzteil aufruht , der aus Seitenwandteilen von vorbestimmter Höhe gebildet ist, die mit dem Deckel mitbeweglich verbunden sind.

Die Höhe der beweglichen Seitenwände ist abhängig von der angestrebten Schäumhöhe bzw. von der Reaktionsgeschwin-

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digkeit des eingesetzten Schaumgemisches. Zweckmäßig wird die Höhe dieses mitbeweglichen Einsatzteiles derart bemessen, daß sie mindestens der Hälfte, vorzugsweise 70 % oder mehr der angestrebten Schäumhöhe entspricht.

Die bei der erfindungsgemäßen Anordnung auftretenden Formdrücke sind unbedeutend, so daß eine leichte und wirtschaftliche Ausführung der Blockform möglich ist. Eine besonders günstige Ausführungsform besteht darin, daß der mitbewegliche Einsatzteil als zusammenhängender Blechkörper ausgebildet ist, dessen oberer Rand als Auflage für den Deckel waagrecht abgewinkelt ist.

Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die angeschlossene Zeichnung, jedoch ohne Beschränkung auf die dargestellten Einzelheiten, weiter erläutert. In der Zeichnung ist der Verschäumungsvorgang schematisch veranschaulicht. Es zeigt

Fig.1 eine offene Form mit innenseitig angeordneten beweglichen Seitenwänden, ohne Deckel,

Fig.2 die Form mit eingesetztem schwimmendem Deckel vor Erreichen der endgültigen Schäumhöhe und

Fig.3 die Form nach Vollendung des Verschäumungsvorganges.

Die offene Blockform besteht gemäß Fig.1 aus einem äußeren Trog 1, in welchem ein aus Seitenwandteilen 2 gebildeter Ein*- satz, der entlang der Formwand gleiten kann, angeordnet ist. Die Seitenwandteile 2 sind an ihrem oberen Rand mit Abwinkelungen 5 für den noch aufzubringenden Formdeckel versehen. Auf dem Boden des Troges 1 ist ein Schaumgemisch 3» bestehend aus einem verschäumbaren Reaktionsgemisch in flüssiger oder Pastenform, eingebracht.

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Der ■k'insatzteil aus den beweglichen Seitenwänden wird, wie Fig.2 zeigt, mit einem schwimmenden Deckel 4- mitbeweglich verbunden, so daß eine im Forminneren gleitende Einheit gebildet wird. Das Schaumgemisch 3a hat in dem in Fig.2 dargestellten Stadium noch nicht die für den ersten Verfahrensschritt gewählte Schäumhöhe h erreicht.

CL

Mit dem Fortschreiten des Verschäumungsvorganges wird der schwimmende Deckel 4- durch den aufsteigenden Schaum, sobald dieser die Höhe h überschreitet, in der Blockform solange hochgedrückt, bis die jeweils angestrebte endgültige Schäumhöhe h, erreicht ist. Fig.3 veranschaulicht diesen Verfahrensabschnitt, in welchem das expandierte Schaumgemisch yo in seinen spannungsfrei ausgeschäumten Endzustand übergegangen ist und auch homogene Randzonen mit genau rechtwinkelig ausgebildeten Kanten besitzt.

Die mitbeweglichen Seitenwandteile bestehen zweckmäßig aus einem umfangsmäßig zusammenhängenden Einsatzteil aus Blech von etwa 1 bis 2 mm Stärke. Mit diesem Einsatzteil wird der Deckel im Betrieb einfach durch Verkeilung verbunden. Gewünschtenfalls kann diese Befestigung aber auch durch Verschraubung oder auf eine andere Weise erfolgen.

Eine Blockgröße, die sich bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Benützung der beschriebenen Form als zweckmäßig erwiesen hat, ist 2 m lang und 1 m breit und besitzt eine nutzbare Schäumhöhe von 0,5 bis 0,6 m.

Ausführungsbeispiel: Für die Herstellung von Polyurethan-Blockschaum nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Reaktionsgemisch eingesetzt, das eine Startzeit von etwa 70 see und eine Abbindezeit von dbwa 300 see besitzt. Ein für diesen Zweck geeignetes Schaumgemisch hat die folgende Zusammensetzung:

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Polyol (Desmophen 1705 A/0, Fa.Bayer) Treibmittel (Frigen R 11, Fa. Hoechst) 31 Triäthylamin (Aktivator) 1

Isocyanat (Desmodur 44 V 40, Fa.Bayer) 110 -120

100 Gew.-Teile - 55 " "

. Nach, dem Einbringen des Reakti ons gemis ches in die Form (Fig.1) wird der Deckel eingelegt und mit den beweglichen Seitenwänden, z.B. durch Verkeilen, verbunden (Fig.2). Wenn das aufschäumende Gemisch den Deckel erreicht, wird dieser durch das Schaumgemisch mit den beweglichen Seitenwänden bis zum Abschluß des Schäumprozesses auf das Niveau der angestrebten Schäumhöhe gedrückt (Fig.3). Mit dem angegebenen Gemisch erhält man auf diese Weise spannungsfreie und besonders homogene Blöcke mit einem Raumgewicht im Bereich von etwa 35 kg/m .

Die vorteilhaften Ergebnisse der gemäß der Erfindung herstellbaren Schaumstoffkörper werden nachstehend anhand von Prüfwerten veranschaulicht, die die Verteilung von Raumgewicht und Druckfestigkeit in den vertikalen Randzonen des Blockschaumes zeigen. Zum Vergleich sind die analogen Werte von Blockschaumkörpern angegeben, die in einer geschlossenen Form hergestellt wurden.

Schaumdichte kg/nr Druckfestigkeit kp/cm*

erfindungsgemäße geschlossene

Form Form

unten oben unten oben

30	,7	30	,3	35	,2	31	,2
1	,64	1	,58	1	,99	0	,95

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Claims

Patentansprüche :

,1.' Verfahren zur diskontinuierlichen Herstellung von Schäumstoffkörpern, insbesondere von Blöcken aus Polyurethan-Hartschaumstoff, in Formen mit schwimmendem Deckel, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschäumungsvorgang in einem ersten Verfahrensabschnitt frei bis zur Erreichung des in einem Abstand von der Oberfläche des unverscnäumten Schaumgemisches angeordneten Deckels durchgeführt und hierauf in einem .zweiten Verfahrensabschnitt unterMitfuhrung des Deckels samt mit ihm mitbeweglich verbundenen Seitenwandteilen bis zur Erreichung der endgültigen Schäumhöhe vollendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschäumung im ersten Verfahrensabschnitt bis zur Erreichung von mindestens 70 % der endgültigen Schäumhöhe vorgenommen wird.
3. Form mit schwimmendem Deckel zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel auf einem gleichfalls im Inneren der Form gleitenden Einsatzteil aufruht, der aus Seitenwandteilen von vorbestimmter Höhe gebildet ist, die mit dem Deckel mitbeweglich verbunden sind.
4. Form nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß der mitbewegliche Einsatzteil als zusammenhängender BlechkÖrper ausgebildet ist, dessen oberer Rand als Auflage für den Deckel waagrecht abgewinkelt ist.
5· Form nach Anspruch 3 oder 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe des mitbeweglichen Einsatzteiles mindestens der Half te,--vorzugsweise 70 % oder mehr der angestrebten Schäumhöhe entspricht.

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6. Form nach einem der Ansprüche 3 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatzteil mit dem Deckel durch Verkeilung oder durch Verschraubung mitbeweglich verbunden ist»

Dr .Pf/Bb 1974-09-12

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