DE2530787B2

DE2530787B2 - Verfahren zur herstellung von schaumkunststoff-formkoerpern niedriger dichte

Info

Publication number: DE2530787B2
Application number: DE19752530787
Authority: DE
Inventors: Wilhelm; Bollmann Werner Dipl.-Ing.; 4370 Mari Möllenbruck
Original assignee: Chemische Werke Huels AG
Current assignee: Huels AG
Priority date: 1975-07-10
Filing date: 1975-07-10
Publication date: 1977-04-28
Also published as: SE7607680L; NL7607635A; DK137979B; DK137979C; AT355315B; ATA505876A; BE844009A; DE2530787A1; DK149076A; FI761955A; FR2317081A1

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen von Schaumkunststoff-Formkörpern niedriger Dichte, bei dem blähfähige Teilchen aus Styrolpolymerisaten mehrmals vorgeschäumt und in noch blähfähigem Zustand in einer nicht gasdicht schließenden Form mittels Wasserdampf zu dem Formkörper verbunden werden.

Die Herstellung von Schaumstoff-Formkörpern aus kleinteiligen blähfähigen Styrolpolymerisaten ist grundsätzlich bekannt. Es wird üblicherweise in nicht gasdicht schließenden Formen mit Hilfe der »Dampfstoßmethode« vorgenommen. Die kleinteiligen, blähfähigen Styrolpolymerisate werden daher in vorexpandiertem Zustand eingesetzt. Um zu Formkörpern mit niedriger Dichte zu gelangen, ist es erforderlich, den Vorschäumungsprozeß mehrmals vorzunehmen, wobei zwischen jeder Vorschäumung eine Zwischenlagerung notwendig ist. Es ist auch bekannt, zu vorgeschäumten, blähfähigen, kleinteiligen Styrolpolymerisaten niedriger Dichte zu gelangen, indem man die Teilchen in einem Behälter unter Druck auf Temperaturen oberhalb ihres Erweichungspunktes erhitzt, den Druck im Behälter während oder nach dem Einleiten des Dampfes senkt, anschließend die Teilchen innerhalb von 5 Minuten auf Temperaturen abkühlt, die mindestens 10⁰C unterhalb des Erweichungspunktes der Styrolpolymerisate liegen, und sie anschließend in einer Gasatmosphäre lagert (DT-OS 15 04 065).

Auch bei dieser Arbeitsweise ist eine längere Zwischenlagerungszeit erforderlich.

Es ist auch bekannt, Isolierkörper herzustellen, indem man die vorexpandierten TeÜrhen in einer geschlossenen Form vorzugsweise durch einen Dampfstoß erhitzt, wobei unmittelbar nach dem Erhitzen der Kunststoff druckentlastet wird. Die Nachexpansion erfolgt hierbei mittels der durch den Dampfstoß im Kunststoff enthaltenen Wärme und mittels des dabei in der Form aufgebauten Überdruckes (DT-AS 15 04 752). Neben den besonders auszugestaltenden druckfesten Formen ist diese Arbeitsweise ebenfalls technisch aufwendig. Auch gelingt es nach den bisher bekanntgewordenen Verfahren nicht. Formkörper herzustellen, die eine gleichmäßige Dichteverteilung besitzen, was sich 5 besonders durch die sogenannte Schwartenbildung in der Außenzone der Form ausdrückt

Aufgabe der Erfindung ist es, die zeitlich aufwendige Vorexpansion weitgehend zu vermeiden und mit geringem technischen Aufwand zu Formkörpern ίο geringer Dichte zu gelangen.

Die Lösung der Aufgabe gelingt, wenn man eine die Form nur teilweise ausfüllende Menge an vorgeschäumten, noch blähfähigen Teilchen in die Form füllt und durch ein Wasserdampf-Luft-Gemisch von 110 bis 150⁰C in einen fließbettartigen Zustand versetzt, die Teilchen darin ohne Versintern miteinander aufschäumt, dann kurzzeitig das Wasserdampf-Luft-Gemisch durch Luft mit einer Temperatur unter dem Erweichungspunkt des Poiystyrols ersetzt und direkt anschließend das Versintern der Teilchen zu dem Formkörper in derselben Form mit Hilfe von Wasserdampf bewirkt

Das Füllvolumen der Form richtet sich nach dem Schüttgewicht der eingesetzten vorgeschäumten Teilchen und nach der gewünschten Dichte des Formkörpers. Durch einfache Vorversuche läßt sich das unterschiedliche Füllvolumen ermitteln.

Für eine Form von der Größe 1 χ 0,5 χ 0,5 m erweisen sich für einen Formkörper von der Dichte 15 bis 16 g/l folgende Richtwerte für das Schüttgewicht der einzufüllenden vorgeschäumten Teilchen als zweckmäßig:

Schüttgewicht

Füllvolumen mindestens %

27
22
17
15

50-56 60-67 67-70 70-75

Nicht ausreichend vorgeschäumte Teilchen haben selbstverständlich ein höheres Schüttgewicht. Bei derartigen Teilchen ergibt sich der besondere Vorteil, daß Zeit für das Vorschäumen eingespart werden kann; der Einsatz derartiger Teilchen ist daher bevorzugt.

Geeignete, nicht gasdicht schließende Formen sind die üblichen Formen, welche durch Heißwasser oder insbesondere Wasserdampf beheizbar sind. Für die Ausführung der Arbeitsweise der Erfindung sind diese Formen am Formboden mit Düsen oder einem Düsenrohr ausgerüstet, durch die nacheinander das Wasserdampf-Luft-Gemisch und die Luft eingeblasen werden. Die Bohrungen in der Düsenoberfläche sind derart angeordnet, daß das Dampf-Luft-Gemisch in Form eines möglichst breiten Kegels in die Ausschäumform eintritt. Für die Durchführung des Verfahrens ist es notwendig, mit einem Wasserdampf-Luft-Gemisch zu arbeiten, da bei einer ausschließlichen Behandlung mit Dampf im Düsenbereich die vorgeschäumten Teilchen

überbeansprucht werden und infolgedessen die erzielte Verschweißupg minderwertig ist. Mit dem gemäß der Erfindung eingesetzten Dampf-Luft-Gemisch werden dagegen die eingefüllten vorgeschäumten Teilchen gleichmäßig durchwärmt.

Das Wasserdampf-Luft-Gemisch besitzt eine Temperatur von 110 bis 150⁰C, vorzugsweise eine solche von 125 bis 130⁰C. Dieses Gemisch wird etwa 30 bis 60 see durch die geschilderten Düsen in die Form eingeblasen.

Die Luftrnenge wird so gewählt, daß die Temperatur des Luft-Dampf-Gemisches zwischen 110 und 150⁰C liegt Die Teilchen befinden sich dabei in einem fließbettartigen Zustand und werden dabei nachexpandiert, jedoch nicht versintert Nach Beendigung der Expansionsphase wird eine Wartezeit von 5 bis 20 see eingehalten, vorzugsweise etwa 10 see; während dieser Zeit wird anstelle des Wasserdampf-Luft-Gemisches durch die Düsen Luft eingeblasen. Die Luft hat eine Temperatur unter dem Erweichungspunkt des Polystyrols, zweckmäßigerweise eine solche von 10 bis 7O⁰C, vorzugsweise 20 bis 30⁰C. Die nachexpandierten Teilchen werden durch diese kurze Zwischenbehandlung konditioniert, so daß man einen einheitlichen Verschweißungsgrad im Formkörper erhält Unmittelbar daran erfolgt in üblicher Weise in der gleichen Form das Ausschäumen (Versintern) des Formkörpers durch die Dampfstoßmethode.

Mit Hilfe des Verfahrens der Erfindung wird neben der wesentlichen Einsparung an Zeit für das Vorschaumen zusätzlich eine Verkürzung der Kühlzeit erreicht, d. h„ der Druckabbau erfolgt in wesentlich kürzerer Zeit, so daß insgesamt der Zyklus für die Herstellung des Formkörpers verringert werden kann. Durch die bekannte Oberflächenbehandlung der blähfähigen Teilchen, z. B. mit Paraffinöl, ist eine weitere Verkürzung der Kühlzeit möglich.

Die Formkörper sind wesentlich gleichmäßiger in ihrer Dichte und sind gut verschweißt.

Geeignete Styrolpolymerisate sind Homopolystyrol oder Mischpolymerisate des Styrols oder auch sogenannte schlagfeste Polystyroltypen, welche als Treibmittel niedrigsiedende, die Kunststoffe nicht lösende oder nur quellende Flüssigkeiten enthalten.

Der Treibmittelgehalt der Teilchen liegt im allgemeinen zwischen 3 und 15, insbesondere zwischen 5 und 7 Gewichtsprozent Die blähfähigen Teilchen enthalten die üblichen Treibmittel, wie Propan, die Butane, Pentane, Hexane, cycloaliphatische Kohlenwasserstoffe, wie Cyclohexan, weiterhin Halogenkohlenwasserstoffe, wie Dichlordifluormethan, oder auch Gemische dieser Treibmittel. In den blähfähigen Teilchen können noch weitere Komponenten enthalten sein, z. B. Flammschutzmittel, Farbpigmente, Weichmacher, Füllstoffe oder Antistatika.

Beschreibung der Anlage

In einer nicht gasdichten Ausschäumform befinden sich im Fonnboden Düsen oder ein sogenanntes Düsenrohr. Durch diese Düsenanordnung wird über eine Zufuhrleitung, die von einem Mischgefäß abgeleitet ist, das Dampf-Luft-Gemisch in die Ausschäumform eingeleitet Das Dampf-Luft-Gemisch wird in dem Mischbehälter erzeugt Durch getrennte Leitungen treten Dampfund Luft tangential in das Mischgefäß ein.

Beispiel

Eine Atisschäumform (1 χ Oi χ 0,5 m) wird bis zu ca. 60% der Formfüllhöhe mit vorgeschäumten Polystyrolteilchen von einem Schüttgewicht von 22 g/l gefüllt und nicht gasdicht verschlossen. Etwa 60 see lang wird ein Dampf-Lieft-Gemisch von ca. 128⁰C über die am Formboden angebrachten Düsen in das Forminnere eingeleitet Die vorgeschäumten Polystyrolteilchen expandieren und füllen das Formvolumen aus. Die Zufuhr des Dampf-Luft-Gemisches wird beendet und durch das Düsensystem etwa 20 see lang Luft von Raumtemperatur eingeblasen. Im Anschluß daran werden die Teilchen mit Hilfe des bekannten Dampfstoßverfahrens verschweißt Das Raumgewicht des fertiggeschäumten Formkörpers beträgt 15 bis 16/g/l.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Her stellen von Schaumkunststoff-Formkörpern niedrigerer Dichte, bei dem blähfähige Teilchen aus Styrolpolymerisaten mehrmals vorgeschäumt und in noch blähfähigem Zustand in einer nicht gasdicht schließenden Form mittels Wasserdampf zu dem Formkörper verbunden werden, dadurchgekennzeichnet.daß eine die Form nur teilweise ausfüllende Menge an vorgeschäumten, noch blähfähigen Teilchen in die Form gefüllt und durch ein Wasserdampf-Luft-Gemisch von 110 bis 150⁰C in einen fließbettartigen Zustand versetzt wird, die Teilchen darin ohne Versintern miteinander aufgeschäumt, dann kurzzeitig das Wasserdampf-Luft-Gemisch durch Luft mit einer Temperatur unter dem Erweichungspunkt des Poiystyrols ersetzt und direkt anschließend das Versintern der Teilchen zu dem Formkörper in derselben Form mit Hilfe von Wasserdampf bewirkt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Wasserdampf-Luft-Gemisch mit einer Temperatur von 125 bis 130⁰C verwendet.