DE2741342A1

DE2741342A1 - Verfahren zur herstellung von schaumstoff-formteilen

Info

Publication number: DE2741342A1
Application number: DE19772741342
Authority: DE
Inventors: Gerhard Grab
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1977-09-14
Filing date: 1977-09-14
Publication date: 1979-03-15

Description

Verfahren zur Herstellung von Schaumstoff-Formteilen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Formteilen aus Polyäthylen-Schaumstoffen mit verdichteter Oberfläche.
Polyäthylen-Schaumstoffe werden im allgemeinen durch Extrusion von treibmittelhaltigem Polymeren oder durch Verpressen und Versintern von Schaumstoffpartikeln in Form von Platten, Bahnen oder Profilen hergestellt. Aus diesem Rohmaterial kann man durch Sägen, Fräsen oder Schneiden beliebig gestaltete Formteile herausarbeiten. Will man Teile mit etwas komplizierterer Raumform herstellen, dann sind diese Bearbeitungsverfahren sehr aufwendig und zeitraubend. Darüber hinaus fällt meist noch Verschnitt an und es tritt Staubbildung auf. Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein einfaches Verfahren zur Herstellung von Schaumstoff-Formteilen zu entwickeln, bei dem diese Nachteile nicht auftreten.
Bei vielen Anwendungen werden an die Materialoberfläche von Schaumstoffen Anforderungen gestellt, die Polyäthylen-Schaumstoffe normalerweise nicht erfüllen können. Man hat daher schon versucht, die Oberfläche durch Kaschieren oder Verkleben mit Kunststoff-Folien zu veredeln. Auch dies sind aufwendige Verfahren. Eine weitere Aufgabe der Erfindung war es daher, ein Verfahren zum Veredeln der Oberfläche von Polyäthylen-Schaumstoffen zu entwickeln, wobei vor allem der Diffusionswiderstand gegen Flüssigkeiten und Gase, die Festigkeit und das Aussehen verbessert werden sollte.
Diese Aufgaben werden durch das erfindungsgemäße Verfahren gelöst.
Die erfindungsgemäß hergestellten Formteile können die verschiedenartigste Gestalt haben. Im einfachsten Fall entsteht ein Quader, bei dem - ausgehend vom eingesetzten Zuschnitt -nur die Dicke verringert wurde. Es können aber auch Teile mit nicht-rechtwinkligen Kanten und Ecken hergestellt werden, oder solche mit schrägen Flächen. Ferner kann die Oberfläche profiliert oder z.B. mit Höckern oder Noppen versehen sein.
Auch Hinterschneidungen sind möglich. Die Oberfläche der Formteile ist hautartig verdichtet, so daß der Diffusionswiderstand größer wird. Die Teile erhalten ein gleichmäßiges Aussehen und sie weisen eine erhöhte Festigkeit auf.
Unter Polyäthylen-Schaumstoffen im Sinne der Erfindung sind insbesondere Schaumstoffe aus Polyäthylen hoher oder niedriger Dichte zu verstehen; es sollen jedoch auch solche aus Copolymerisaten des ethylens, z.B. mit Propylen, Vinylacetat, Acrylestern oder Butadien umfaßt werden. Auch Mischungen von Athylenpolymerisaten mit anderen Kunststoffen, Füllstoffen oder üblichen Zuschlagstoffen sind verwendbar. Die Schaumstoffe können z.B. in Form von Bahnen oder Platten durch Verpressen und Versintern von Schaumstoffpartikeln hergestellt worden sein. Man kann aber auch von Schaum-Profilen oder -bahnen ausgehen, die durch Extrusion treibmittelhaltiger Polymerer hergestellt wurden. Das Polyäthylen ist im Schaumstoff vorzugsweise vernetzt, wobei die Gelgehalte im allgemeinen zwischen 20 und 60 % liegen.
Aus den Bahnen, Platten oder Profilen werden zunächst Zuschnitte mit den gewünschten Dimensionen angefertigt. Die Länge und Breite kann in weiten Grenzen zwischen einigen Zentimetern und einigen Metern schwanken; die Dicke der Zuschnitte beträgt 5 bis 100, vorzugsweise 10 bis 50 mm. Die Zuschnitte werden in eine Form eingelegt, deren Innenmaße etwa der Länge und Breite des Zuschnitts entsprechen, wobei Untermaße am Zuschnitt bis zu 30 S, vorzugsweise bis zu 10 %, möglich sind. Zusätzlich zu den Schaumstoff-Zuschnitten können in die Form auch noch verstärkende Gewebe oder umhüllende Kunststoff-Folien eingelegt werden. Man kann auch mehrere Zuschnitte nebeneinander legen, die dann miteinander verschweißen. Die geometrische Gestalt der Form, insbesondere ihres Deckels, ist verantwortlich für die Gestalt des entstehenden Formteils.
Vorzugsweise werden Formen aus Metalle verwendet; wegen der guten Wärmeleitfähigkeit und der Temperaturwechselbeanspruchbarkeit ist dabei Aluminium bevorzugt; es können jedoch auch andere Metalle, z.B. Stahl, eingesetzt werden; in besonderen Fällen können auch Formen aus Kunststoff verwendet werden.
Nachdem der Zuschnitt eingelegt ist, wird die Form verschlossen und der Zuschnitt wird unter Spannung gesetzt, so daß sein Volumen sich um 1 bis 90, vorzugsweise um 3 bis 50 und insbesondere um 5 bis 30 % vermindert. Damit dabei Luft entweichen kann, weisen die Formen zweckmäßigerweise eine oder mehrere Entlüftungsbohrungen auf. Dadurch wird gewährleistet, daß sich scharfe Konturen an den Formteilen ausbilden können.
Gleichzeitig wird die Form auf Temperaturen von 100 bis 2000C, vorzugsweise von 120 bis 1500C beheizt. Die Beheizung der Form geschieht zweckmäßigerweise mit Hilfe von Wasserdampf, der in Kanälen in den Formwänden oder in Kammern hinter den Wänden geführt wird. Die Temperatur ist dann auf einfache Weise über den Dampfdruck einstellbar, der vorzugsweise zwischen 2 und 8 bar liegt. Man kann die Form jedoch grundsätzlich auch elektrisch oder in einem Flüssigkeitsbad beheizen. Die Dauer der Beheizung richtet sich nach der gewählten Temperatur, der gewünschten Kompression und der Dicke des Formteils. Sie kann zwischen 6 und 600 sec, vorzugsweise zwischen 30 und 300 sec lang dauern.
Durch das Erwärmen erweicht der Schaumstoff von der Oberfläche her. Er wird plastisch und kann verfließen, wobei vorgegebene Hohlräume ausgefüllt werden. Durch die richtige Wahl von Heizdauer und Heiztemperatur wird dafür gesorgt, daß dabei das Innere des Schaumstoffes nicht aufgeschmolzen wird, da sonst die Schaumstruktur zerstört werden würde. Wegen der niedrigen Wärmeleitfähigkeit des Schaumstoffes hat man dabei einen verhältnismäßig großen Spielraum.
Bei den erfindungsgemäßen Verfahren werden technische Formkörper erhalten, die als technische Teile, Dichtungen, Verpackungsmaterialien und vor allem als Polsterteile, z.B. als Autodachhimmel oder Schulterpolster, verwendet werden können.
Die in den Beispielen genannten Teile und Prozente beziehen sich auf das Gewicht.
Beispiel 1 Aus einer Schaumstoffplatte wird ein quaderförmiges Stück mit den Maßen 9 x 7 x 2,2 cm herausgeschnitten. Der Schaumstoff besteht aus Hochdruck-Polyäthylen mit einem Gelgehalt von etwa 40 %, er hat ein Raumgewicht von etwa 30 g/l. Der Zuschnitt wird in eine Form aus Aluminium gelegt, deren Innenmaße der Länge und Breite des Zuschnitts entsprechen. Die Form wird verschlossen und der Deckel wird so stark aufgepreßt, daß die Dicke des Zuschnitts sich um 55 % vermindert. Die Form wird dann 30 sec lang durch Kanäle mit Wasserdampf von 4 bar beheizt, wobei sich an der Schaumstoff-Oberfläche eine Temperatur von etwa 140 C einstellt. Danach wird 2 bis 3 Minuten lang kaltes Wasser durch die Kanäle geleitet. Die Form wird schließlich geöffnet und das fertige Formteil entnommen. Es ist zwischen 1 und 2,8 cm dick; weist eine glatte, gleichmäßige Oberflächenhaut auf, die etwa 0,2 mm dick ist.
Beispiel 2 In eine Form mit 6 Nutzen, mit den Flächenabmessungen 9 x 7 cm, zwischen denen sich 2 mm dicke Leisten befinden, wird eine Schaumstoffplatte von 18 x 21 x 3,0 cm gelegt. Der Schaumstoff besteht aus Hochdruckpolyäthylen mit einem Gelgehalt von etwa 40 %, er hat ein Raumgewicht von etwa 50 g/l#.
Die Form wird verschlossen und der Deckel so stark aufgepreßt, daß die Dicke des Zuschnittes sich um 66 % vermindert. Die Form wird dann 150 sec lang durch Wasserdampf von 6 bar beheizt, der in eine die Form umgebende Kammer eingepreßt wird. An der Schaumstoffoberfläche stellt sich eine Temperatur von 1580C ein. Danach wird 180 sec lang kaltes Wasser durch die Kammer geleitet. Die Form wird geöffnet und das fertige Formteil entnommen. Es ist zwischen 1 und 2,8 cm dick; weist eine glatte, gleichmäßige Oberflächenhaut auf, die etwa 0,5 mm dick ist.

Claims

Patentanspruch Verfahren zur Herstellung von Formteilen aus Polyäthylen-Schaumstoffen mit verdichteter Oberfläche, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: a) Ein Zuschnitt aus einem Polyäthylen-Schaumstoff mit einer Dicke von 5 bis 100 mm wird in eine beheizbare Form eingelegt, deren Innenmaße etwa der Länge und Breite des Zuschnitts entsprechen, b) die Form wird verschlossen und der Zuschnitt wird unter Spannung gesetzt, so daß sic sein Volumen um 1 bis 90 vermindert, c) die Form wird 6 bis 600 sec lang auf 100 bis 2000C erhitzt und dann wieder auf Raumtemperatur abgekühlt, d) die Form wird geöffnet und das Schaumstoff-Formteil entnommen.