DE2622777C3 - Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen von Schichtmaterial mit Schaumstoffteilchen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen eines bahnförmigen Schichtmaterials, bei dem eine Deckschicht auf einer ihrer Oberflächen erhitzt und auf die erhitzte Oberfläche eine Schicht Schaumstoffteilchen aufgebracht wird, die unter Anwendung von Wärme und Druck mit der Deckschicht verbunden werden und bei dem mindestens eine weitere Schicht Schaumstoffteilchen auf die Schaumstoffteilchenschicht aufgebracht und durch Anwendung von Wärme und Druck mit dieser verbunden wird.

Es ist bekannt, vorgeschäumtes bzw. ausgeschäumtes Kunststoffgranulat unter Wärmeeinwirkung miteinander zu verbinden, wobei sowohl diskontinuierliche Verfahren zum Herstellen von Formteilen in einer Form als auch kontinuierliche Verfahren zur Herstellung von Bändern angewandt werden. Bei all diesen bekannten Verfahren wird die erforderliche Wärme im wesentlichen durch Heißdampf oder Heißluft in eine luftdurchlässige Schüttung der Granulate übertragen, wobei die Wärme zu den einzelnen Granulatkörnern durch die in der Schüttung vorhandenen Hohlräume gelangt. Unter der Wärmeeinwirkung schäumen dann die vorgeschäumten Granulate nach und durch den entstehenden Schäumdruck werden die Granulatkörner gegeneinander gepreßt und verbinden sich miteinander. Je nach Schüttungsdichte und Vorschäumgrad des Granulats entsteht hierbei ein mehr oder weniger lunkerhafter bzw. kompakter Körper, wi2 er beispielsweise in der DE-OS 22 56 472 beschrieben ist. Bei dem Verfahren zum Herstellen von elastischen Formkörpern aus geschäumten thermoplastischen Granulaten nach der DE-OS 24 37 224 wird das geschäumte Granulat gleichzeitig in eine Form gefüllt, komprimiert und bis zu Klebrigkeit mittels Heißdampf erwärmt. Nachteilig bei allen diesen bekannten Verfahren ist, daß eine lange Zeit vergeht, bis alle Granulatkörner an den Oberflächen angeschmolzen sind und verpreßt bzw. thermisch verschweißt werden können, da die Wärme mittels der Heißluft oder des Dampfes erst in sämtliche Hohlräume der lose geschüttelten Granulatkörner eindringen muß. Hinzu kommt als weiterer wesentlicher Nachteil, daß aufgrund des Wärmegefälles in der Schüttung die außenliegenden Granulatkörner wesentlich stärker erwärmt werden als die innenliegenden. Hierdurch werden die außenliegenden Granulatkörner sehr stark angeschmolzen, wodurch die Schaumstruktur teilweise verlorengeht und der entstehende Formkörper ist zumindest in den Außenbereichen relativ hart und unelastisch und weist hier eine höhere Dichte als im inneren Bereich auf.

In der US-PS 30 37 897 ist ein kontinuierliches Verfahren zum Herstellen einer Schaumstoffbahn aus noch nicht ausgeschäumtem bzw. nur teilweise ausgeschäumtem Treibmittel enthaltendem Kunststoffgranulat, insbesondere Polystyrol, beschrieben. Das Verbinden des Granulates geschieht durch Ausschäumen unter

Erwärmung iind Anwendung von Druck; problematisch ist hierbei die durch die Erwärmung mittels Infrarotstrahlern auftretende Gefahr von Bränden durch Entzündung des Treibmittels,

Aufgabe der Erfindung ist es, ein kontinuierliches Verfahren zum Herstellen von bahnförmigem Schichtmaterial aus fertig geschäumten Schaumstoffteilchen wie Schnitzeln, Chips, Granulaten od. dgl, mittels Wärme zu schaffen, bei dem die Teilchen sehr schnell auf die zum Verbinden erforderliche Temperatur erhitzt werden können und innerhalb des Bahnmaterials eine gleichförmige Schaumstruktur entsteht. Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe ausgehend von dem eingangs beschriebenen Verfahren in der Weise, daß Schaumstoffteilchen aus elastischem Kunststoff verwendet werden, die Schaumstoffteilchen der ersten Schicht allein durch die Wärme der Deckschicht verklebt werden, nach dem Andrücken der Teilchen an die Deckschicht die nicht an dieser haftenden Schaumstoffteilchen entfernt werden, dann die Schaumstoffteilchenschicht an ihrer Oberfläche bis zur Klebfähigkeit erhitzt wird und eine weitere Schicht Schaumstoffteilchen aufgebracht und angedrückt wird. Es werde* Schaumstoffteilchen verwendet, die während des Verbindungsprozesses praktisch nicht mehr nachschäumen und die ohne Vorwärmung in loser Schüttung auf eine sich kontinuierlich weiterbewegende Unterlage in eine Schicht gebracht werden und in zeitlich nacheinander ablaufenden Abständen zum Verkleben erwärmt werden, wobei jeweils nur die Oberfläche der Schicht von Schaumstoffteilchen erwärmt wird. Damit ist ein gleichmäßiges Erwärmen und Anschmelzen einer Schaumstoffteilchenschicht gewährleistet, wobei die nachfolgende Schicht aus Schaumstoffteilchen selbst wieder ohne Vorwärmung mit der erwärmten und angeschmolzenen Oberfläche der bereits geschichteten Schaumsioffteilchen verklebt bzw. thermisch verschweißt. Mit dieser kontinuierlichen und schonenden Behandlungsweise der miteinander zu verbindenden Schaumstoffteilchen gelingt es, eine gleichmäßige Schichtung des Verbundes zu erreichen. Hierbei wird auch im wesentlichen die Struktur der Schaumstoffteiichen erhalten und damit auch die elastischen Eigenschaften der Schaumstoffteilchen im Verbund.

In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen,daß mehrere Schichten aus Schaumstoffleilchen nacheinander durch oberflächliches Erhitzen der jeweils letzten Schicht mit dieser verbunden werden. Durch das Entfernen der nicht verklebten Schaumstoffteilchen ist sichergestellt, daß auch bei einem mehrmaligen Aus (rag von Schaumstoff teilchen schichtweise sämtliche in der Schicht verbleibenden Schaumstüffteilchen verbunden sind.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß Schaumstoffteilchen unterschiedlicher Dichte aus gleichem oder unterschiedlichem Kunststoff verwendet werden und zu einer Bahn verbunden werden. Hiermit wird ein integraler Aufbau, d. h. eine Verbundschaumstoffbahn mit über den Querschnitt unterschiedlichen Dichtegradienten erzielt. Besonders vorteilhaft läßt sich das Verfahren mit Schaumstoffteilchen aus vernetztem Polyolefinschaumsioff durchführen.

Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens siehl vor, daß für die Deckschichten der schichtweise miteinander verbundenen Schaumstoffteilchen Bahnen bz\*. Folien aus geschäumtem und/oder ungeschäumlem Kunststoff und/oder Metall, Holz, Mineralien. Textilien u. a. verwendet werden. Auf diese Weise können Verbundkörper kontinuierlich z. B, in Plattenform mit Füllungen aus Schaumstoffteilchen in beliebigen Stärken einfach hergestellt werden. Hierbei kann durch die zugeföhrte Wärme die Oberfläche einer bereits vorhandenen Schicht selbst klebrig werden, so daß die Schaumstoffteilchen an ihr haften und/oder die Oberfläche der Deckschicht selbst so warm werden, z, B. bei metallischen Schichten, daß die Schaumstoffteilchen durch die Wärme der Deckschicht selbst anschmelzen und mit ihr verkleben bzw. verschweißen. Damit ist es auch möglich, nicht so gut anschmelzbare Materialien, z. B. bestimmte Polyurethanschaumstoffe bzw, deren Teilchen mit gut anschmelzbaren Schichten, z. B. aus Polyäthylenschaumstoffen zu verbinden. Es ist auch möglich, Zwischenschichten, beispielsweise gitterartige oder durchbrochene, zur Verstärkung aus beliebigen Materialien, wie Metallen, Holz, Mineralien, Textilien oder Kunststoffen zwischen die Schichten aus Schaumstoffteilchen einzubetten. Auch eine vorgefertigte Schaumstoffbahn kann zwischen zwei Schichten aus Schaumstoffteilchen eingebettet wer-ien.

Eine bevorzugte Verfahrensweise beim Herstellen der Bahnen aus Schaumstoffteilchen sieht einen schichtweisen Auftrag der Schaumstoffteilchen entgegen der Schwerkraft vor. Bei einer solchen Verfahrensweise ist ein gleichmäßiges Auftragen und Anhaften von Schaumstoffteilchen an der bereits vorhandenen und erwärmten Schicht vorteilhaft durchführbar.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere für die Verwertung und Weiterverarbeitung von Abfällen aus der Schaumstoffproduktion, die zu Schnitzeln oder Chips verarbeitet gemäß der Erfindung zu einem neuen brauchbaren Produkt in wirtschaftlicher Weise verarbeitet werden können. Vorteilhaft lassen sich elastische Schaumstoffteilchen aus vernetzten Polyolefinschäumen, z. B. vernetztem Polyäthylenschaum verarbeiten, die leicht durch Wärme an der Oberfläche angeschmolzen thermisch verschweißen bzw. verkleben und die bei der erfind'tngsgemäßen Verfahrensweise ihre Eigenschaften im wesentlichen beibehalten.

Ss sind eine Reihe von Vorrichtungen zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens denkbar, die zumindest mit einer Transportvorrichtung, z. B. Walzen für die Bahn, Platte od. dgl. ausgerüstet sein müssen und entsprechend der Anzahl von aufzutragenden Schichten aus Schaumstoffteilchen eine Anzahl von Baueinheiten aufweisen, die aus einer Wärmequelle mit sich anschließender Dosiereinrichtung für die Schaumstoffteilchen und einer Andrückvorrichtung bestehen. Erfindungsgemäß wird die Vorrichtung so weitergebildet, daß eine Vorrichtung zum Entfernen nicht verklebter Schaumstoffschnitzel mit Rückfuhrleitung in die Dosiereinrichtung vorgesehen ist. Bevorzugt ist eine rotierende Bürste zum Entfernen nicht verklebter Schaumstoffschnitzel vorgesehen oder eine Absaugvorrichtung.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen an zwei verschiedenen Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei in F i g. 1 eine kontinuierliche Verfahrensweise in horizontaler Lage mit oberseitigem Auftrag von Schaumstoffteilchen und in Fig. 2 eine mit unterseitigem Auftrag der Schaumstoffteilcher. schematisch dargestellt sind.

Das wesentliche ist darin zu sehen, daß durch einen .schichtweisen Auftrag der Schaumstoffteilchen jeweils nur die Oberfläche der Schicht gleichmäßig kontinuierlich erwärmt zu werden braucht, um als Haftuntergrund

für die nächste Schicht zu dienen. Dieser schichtweise Auftrag kann beispielsweise von oben oder auch von unten erfolgen. In der F i g. 1 ist der Auftrag von oben an einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Hierbei 'st ein Förderband 1, das über Umlenkwalzen 2, 3 läuft als Transportvorrichtung für die zu fertigende schichtweise Bahn vorgesehen. Als untere Außenschicht dient in dem gezeigten Beispiel die homogene Schaumstoffbahn 5. die von der Vorratsrolle 28 über die kleine Umlenkwalze 4 auf das Förderband 1 geführt wird. Anstelle einer Schaumstoffbahn 5 könnte jedoch auch eine beliebige andere Trägerbahn, beispielsweise aus Metall oder Kunststoffolie verwendet werden, deren Oberfläche sich erwärmen läßt, so daß die nicht vorgewärmten Schaumstoffteilchen daran haften können. Die hier gezeigte Schaumstoffbahn 5 wird anschließend nach dem Auflaufen auf das Förderband 1 oberseitig mittels des Brenners 6 angeflainmt. wodurch die Oberfläche der Schaumstoffbahn 5 thermoplastisch und damit klebrig wird. Aui diese noch klebrige Oberlläche werden über die Dosiereinrichtung 7 die Schaumstoffteilchen 8, z. B. in Schnitzelform zugeführt und mit der nachfolgenden Andrückwalze 9 auf die Schaumstoffbahn 5 angepreßt. Die nicht festhaftenden Schaumstoffteilchen werden durch die nachfolgende Absaugeinrichtung 10 abgesaugt und über die Rückführleitung 41 wieder der Dosiereinrichtung 7 zugeführt. Die weitergeführte so mit einer ersten Schicht Schaumstoffteilchen versehene Schaumstoffbahn 5 wird anschließend an der Oberfläche der ersten aufgetragenen Schicht Schaumstoffteilchen durch den weiteren Brenner 11 durch Anflammen erwärmt. Als Wärmequelle können neben den hier dargestellten Brennern auch Heißluft oder Strahler beispielsweise verwendet werden. Auf diese erwärmte und in den thermoplastischen bzw. klebrigen Zustand überführte Oberfläche werden erneut Schaumstoffteilchen 12 mittels der weiteren Dosiereinrichtung 13 aufgetragen. Das Anpressen dieser Schaumstoffteilchen erfolgt durch die nachfolgende Andrückwalze 14 und nachfolgend werden wieder die nicht haftenden Schaumstoffteilchen durch die Absaugeinrichtung 15 abgesaugt und zurück in die Dosiereinrichtung 13 "cf'lihrl. Die^e 2¹Ji dem Brenner !!. der ηη>!»ΓβίηΓίι·(ι-tung 12. der Andrückwalze 14 und der Absaugeinrichtung 15 bestehende Baueinheit kann nun so oft wiederhol! angeordnet werden, entsprechend der gewünschten Anzahl von aufzutragenden Schichten von Schaumstoffteilchen. Abschließend wird dann die Oberfläche der aufgetragenen Schicht aus Schaumstoffteilchen durch den weiteren Brenner 16 angeflammt und mittels der Walze 17 angepreßt und geglättet. Auf diese geglättete Oberfläche wird dann beispielsweise noch eine oberseitige Außenschicht aus einer homogenen Schaumstoffbahn 18 kaschiert. Diese Schaumstoffbahn 18 wird unmittelbar vor dem Kaschierpunkt wiederum durch einen Brenner 19 an der Oberfläche erwärmt. Die Schaumstoffbahn 18 wird dabei durch die Walzen 20 und 21 gespannt, so daß sie faltenfrei von der Vorratsrolle 40 abgeführt und der bisher hergestellten geschichteten Bahn 50 zugeführt werden kann. Nach einer Abkühlstrecke kann dann z. B. eine Schlagschere 22 vorgesehen sein, die die hergestellte geschichtete Bahn 50 in Platten unterteilt.

Die Anzahl der strichpunktiert gezeichneten Baueinheit 42. die hintereinander angeordnet werden, richtet sich nach der gewünschten Dicke der geschichteten Bahn 50 und auch nach der Größe der Schaumstoffteilchen. Mit dem beschriebenen Verfahren können beispielsweise sehr dicke Schuumstoffbahncn mit glatten Oberflächen aus einem einheitlichen Schaumstoff hergestellt werden, in dem die Schaumstoffteilchen und die Schaumstoffbahnen aus dem gleichen Schaumstoffbestehen.

Es ist jedoch auch möglich, mit dem gezeigten Verfahren geschichtete Verbundwerkstoffe mit unterschiedlichen Materialien herzustellen, wobei die Verbindung jeweils durch Wärme, durch Verkleben bzw. thermisches Verschweißen der Schaumstoffteilchen erfolgt, wobei die losen Schaumstoffteilchen selbst nicht vorgewärmt werden.

In der F i g. 2 ist schematisch eine kontinuierliche Anlage gezeigt, bei der die Schaumstoffteilchcn von unten schichtweise zu einer Bahn 50 aufgetragen werden. Als obere und erste Außenschicht ist hier ebenfalls die Schaumstoffbahn 5 vorgesehen, die von der Vorratsrolle 28 über die beiden Walzen 4 und 27 abgezogen und der Beschichtung zugeführt wird. unmittelbar hinter den waizcn 4, 27 befindet sich ciic Wärmequelle 6. die als Brenner ausgebildet ist. die die Schaumstoffbahn 5 unterscitig anflammt und die Oberfläche aufschmilzt. Über das Transportband 26 mit den Querrippen 29 werden die Schaumstoffteilchen 8 aus der Vorratsschütte 30 zu der Schaumstoffbahn 5 transportiert und mittels der Walzen 33,31 und 34,32 an die angeschmolzene Oberfläche derselben angepreßt. Unmittelbar dahinter schließt sich die Bürste 35 an. die die nic-..ι fest anhaftenden Schaumstoffteilchen von der Schaumstoffbahn 5 wieder abbürstet, so daß diese in die Vorratsschütte 30 zurückfallen. In kurzem Abstand hinter dieser rotierenden Bürste 35 befindet sich ein weiterer Brenner 36, der die Oberfläche aus der aufgebrachten Schicht Schaumstoffteilchen erneut anflammt, damit sie durch die nachfolgenden Walzen 37, 38 geglättet wird. Dann wiederholt sich der Vorgang ab Brenner 39 wie beschrieben von Brenner 6 bis zum Glätten. Die strichpunktiert eingezeichnete Baueinheit 43 kann je nach Anzahl von Auftragsschichten von Schaumstoffteilchen beliebig oft wiederholt werden d. h. hintereinander angeordnet werden. Die Anzahl wird auch hier von der Größe der Schaumstoffteilchen iinrl Hpr cjpwnncrhtpn Dirlfp ripr Rahn 50 hruimmt Hinter der letzten Auftragsstelle von Schaumstoffteilchen wird dann in der Regel eine weitere Außenschicht· bahn 18 von der Vorratsrolle 40, beispielsweise ebenfalls eine Schaumstoffbahn zugeführt. Die Oberfläche dieser Außenschichtbahn 18 wird ebenfalls durch den Brenner 19 kurz vor dem Zusammenführen mit der bereits geschichteten Bahn erwärmt und an dieser mittels der Walze 20 angepreßt. Die Walze 21 dient auch hier zum Spannen der Schaumstoffbahn 18. Nach einer .^kühlstrecke kann dann die fertiggestellte geschichtete Bahn 50 in Platten z. B. durch eine Schlagschere 22 oder Säge geteilt werden. Darüber hinaus ist es möglich, in bekannter Weise noch eine Randbesäumeinrichtung vorzusehen.

Wie bereits angeführt, können für die außenliegender Schichten außer Schaumstoffen auch andere Materialien verwendet werden. Es ist auch möglich, in die Bahn 50 während des schichtweisen Aufbaus als eine Zwischenschicht Verstärkungseinlagen, die vorzugsweise gitterartig oder perforiert sind, aus Metall, Kunststoffen oder Glasgelegen usw. einzubringen, wie strichpunktiert durch die Positionen 23,24 und 25 angedeutet ist. Hierbei bedeutet 23 das Verstärkungsmaterial. 24 und 25 sind Umlenkwalzen. Diese Positionen 23, 24, 25 gehören nicht zwangsläufig zur Baueinheit 43.

Ls ist auch denkbar, beim schichiweiscn Auftrag von .Schaumstoffteilchen in den einzelnen Schichten Schaumstoffteilchen unterschiedlicher Dichte oder aus unterschiedlichen Materialien zu verwenden, um auf diese Weise einen Verbundwerkstoff mit den kombinierten F.igenschaften zu erhalten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

1. 26 22 ΠΙ

   Patentansprüche;

   1, Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen eines bahnförmigen Schichtmaterials, bei dem eine Deckschicht auf einer ihrer Oberflächen erhitzt und auf die erhitzte Oberfläche eine Schicht Schaumstoffteilchen aufgebracht wird, die unter Anwendung von Wärme und Pruck mit der Deckschicht verbunden werden und bei dem mindestens eine weitere Schicht Schaumstoffteilchen auf die Schaumstoffteilchenschicht aufgebracht und durch Anwendung von Wärme und Druck mit dieser verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, daß Schaumstoffteilchen aus elastischem Kunststoff verwendet werden, die Scl.aumstoffteilchen der ersten Schicht allein durch die Wärme der Deckschicht verklebt werden, nach dem Andrücken der Teilchen an die Deckschicht die nicht an dieser haftenden Schaumstoffteilchen entfernt werden, dann die Scöaumstoffteilchenschicht an ihrer Oberfläche bis zur Kiebfähigkeit erhitzt wird und eine weitere Schicht Schaumstoffteilchen aufgebracht und angedrückt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Schichten aus Schaumstoffteilchen nacheinander durch oberflächliches Erhitzen der jeweils letzten Schicht mit dieser verbunden werden.
3. J. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an die oberste Schaumstoffteilchenschicht ;ine erhitzte Deckschicht aufgedrückt und mit dieser verbunden wire¹
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Schaumstoffteilchen unterschiedlicher Dichte aus gleichem oder unterschiedlichem Kunststoff verwendet werden.
5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Schaumstoffteilchen aus vernetztem Polyolefinschaumstoff verwendet werden.
6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß für die Deckschichten Bahnen bzw. Folien aus geschäumtem und/oder ungeschäumtem Kunststoff und/oder aus Metall, Holz, Mineralien,Textilien verwendet werden.
7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Zwischenschichten, beispielsweise gitterartige oder durchbrochene, zur Verstärkung aus Metallen, Holz, Mineralien, Textilien oder Kunststoffen zwischen die Schichten aus Schaumkunststoffteilchen eingebettet werden.
8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der schichtweise Auftrag der Schaumstoffteilchen mit oder entgegen der Schwerkraft erfolgt.
9. 9. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 mit einer Transportvorrichtung, z. B. Walzen für die Bahn, Platte od. dgl. und entsprechend der Anzahl von < aufzutragenden Schichten aus Schaumstoffteilchen eine Anzahl von Baueinheiten bestehend aus einer Wärmequelle mit sich anschließender Dosiereinrichtung für die Schaumstoffteilchen und einer Andrückvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß eine ' Vorrichtung zum Entfernen nicht verklebter Schaumstoffteilchen mit Rückführleitung in die Dosiereinrichtung vorgesehen ist.
10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9„ dadurch gekennzeichnet, daß eine rotierende Bürste zum Entfernen nicht verklebter Schaumstoffteilchen vorgesehen ist.

    1J. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zum Entfernen nicht verklebter Schaumstoffteilchen eine Absaugvorrichtung vorgesehen ist