DE2910504C2

DE2910504C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Schaumstoffprodukten

Info

Publication number: DE2910504C2
Application number: DE2910504A
Authority: DE
Inventors: Michael Grosse Pointe Shores Mich. Ladney jun.
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-03-17
Filing date: 1979-03-16
Publication date: 1984-02-02
Also published as: US4185060A; SE7902361L; CA1103873A; FR2419813A1; DE2910504A1; BR7901667A; AU4430479A; IT7948360A0; AU522743B2; JPS54127977A; GB2016359B; SE434365B; JPS585774B2; GB2016359A; FR2419813B1; IT1114478B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Schaumstoffprodukten mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen sowie eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens.

Die Erfindung geht von einem bekannten Verfahren aus (DE-OS 19 47 589), bei dem die verschäumbare Mischung dadurch entgast wird, daß entweder die unplastifizierte Mischung vor Eintritt in den Extruder bereits in einem sogenannten Vakuumtrichter entgast wird, oder die Entgasung durch eine Öffnung im Extruder während des Plastifiziervorgangs erfolgt. Das Verfahren bedient sich einer Vorrichtung mit einstufiger Schnecke. Es ist auch bekannt (DE-OS 19 52 753), die Mischung durch eine poröse Wandung einer Extruderdüse zu entgasen, um auf diese Weise nur die Außenfläche des extrudierten Produktes zu entgasen. Bei einem bekannten Extruder (DE-OS 15 04 149) weist schließlich die Schnecke aufeinanderfolgend eine Verdichtungszone, eine Entspannungszone und eine als Pumpe wirkende Zone auf. Eine Entgasung ist nicht vorgesehen.

Bei der Herstellung von Schaumstoffprodukten will man gleichförmige, kleinporige Zellen und bestimmte physikalische und visuelle Eigenschaften erzielen. Hierfür ist eine besonders gute und homogene Vermischung der verschäumbaren Mischung notwendig. Dadurch wird erst die größtmögliche Wirksamkeit der Treibmittelgase in der Mischung möglich. Die homogene Vermischung muß vor dem Austreten der verschäumbaren Mischung aus dem Extruder vollständig erfolgt sein.
Die Erfahrung hat gezeigt, daß verschäumbare

ίο Mischungen zur Verarbeitung am besten so präpariert werden, daß sie im wesentlichen frei von Feuchtigkeit oder anderen flüchtigen, nachteiligen Bestandteilen sind (z. B. unvollständig reagierte Monomere usw, überschüssige und unerwünschte Anteile an Plastifizieren internes Schmiermittel und ähnliche Bestandteile). Unzureichend »getrocknete« Massen führen häufig zu Produkten, die, unter anderen strukturellen Effekten, unzureichende Oberflächengüte aufweisen, einschließlich Verwerfungen und Flecken. Man glaubt, daß diese Effekte durch verspätete Verdampfung von wäßrigen und anderen flüssigen Verunreinigungen in der thermoplastischen Zusammensetzung bei der endgültigen Aushärtung des verschäumten Kunststoffes erzeugt werden. Versuche, eine zufriedenstellende »Trocknung«

?:> zu erzielen, sind in verschiedenen Richtungen unternommen worden.

So wird das feste, fein verteilte Kunststoffmaterial in eine Trommel eines Schneckenextruders eingespeist, in der das Material plastifiziert wird (im allgemeinen in

3» flüssigem, frei fließendem Zustand). Dies geschieht von einem Trichter aus, in dem das Material zur Trocknung erwärmt wird, bevor es in die Trommel eintritt. In dem Trichter wird das Material absichtlich nicht so großer Wärme ausgesetzt, daß es erweicht oder schmilzt. Die thermische Eingangsleistung wird auf einem Wert gehalten, der nur zur Befreiung des Kunststoffs von Wasser und anderen, niedrigsiedenden flüchtigen Stoffen ausreicht. Bei der Trichtertrocknung liegen somit die üblicherweise verwendeten Trockentemperatüren größenordnungsmäßig bei 85°C.

Die Trichtertrocknung ist häufig nicht effektiv genug. Die Heizelemente und die anderen Komponenten, die in Trichtertrocknern verwendet werden, arbeiten häufig nicht verläßlich genug. Bei einer verschäumbaren Mischung ergeben sich häufig Probleme wie Verbacken, Agglomeration usw. der Kunststoffteilchen. Dies gilt insbesondere, wenn thermoplastisches Granulat mit einem Treibmittel in fein zerpudertem oder granuliertem Zustand überzogen wird, das in einem flüssigen Träger in Suspension gehalten wird. In solchen Fällen führt die Trockenwärme, die in einem Trichter zugeführt wird, häufig zu Verbacken und Verstopfungen innerhalb des Trichters; sie verhindert eine gleichförmige Beschikkung der Vorrichtung. Zur Verringerung dieses Problems wurden Trichtertrockentemperaturen von nur ca. 40° C bei verschäumbarem Kunststoff verwendet. Derartig niedrige Temperaturen sind jedoch bei der Erzielung des angestrebten Trockenzweckes unwirksam und unpraktisch.

fco Andererseits sind auch Schneckenpressen mit einem entlüfteten Zylinder und einer zweistufigen Schnecke bekannt (DE-AS 12 51 943). Eine weitere Möglichkeit zum Entfernen unerwünschter Bestandteile aus plastifiziertem Kunststoff besteht in einer zweistufigen

t>5 Schnecke, bei der nach einer ersten Kompression eine Entspannung und dann eine zweite Kompression folgt. In der Zone der Dekompression bzw. verringerten Kompression der Schnecke ist eine Entlüftung in der

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Trommel vorgesehen, durch weiche Wasser, Dampf oder andere flüchtige Bestandteile aus dem erwärmten, gerade verarbeiteten Thermoplast entweichen kann. Dies ergibt den erwünschten Trockeneffekt der Kunststoffmasse. Die Verwendung bei venchäumbaren thermoplastischen Massen wurde jedoch niemals als praktische Möglichkeit angesehen, d% zur Ausnutzung der Vorteile derartiger Entlüftungen die verschäumbare Kunststoffmasse durch die Trommel bei oder nahe der Aufschäumtemperatur bewegt werden muß. Die PJasti- i» fizierung Ssw Polymers in der Trommel vor der Entlüftung führt unvermeidlich zu einer erheblichen Zersetzung im Falle chemischer Treibmittel oder zur Verflüchtigung im Falle flüssiger Treibmittel, so daß bei der Dekompression in der Entlüftungszone das is aufgeschäumte Material aus der Entlüftungsöffnung heraus expandieren oder extrudieren würde. Außerdem scheint das Entweichen des freien Gases, welches vom Treibmittel erzeugt wird, durch die Entlüftung zunächst unerwünscht zu sein. Um demzufolge nennenswerte 2» Verluste der verschäumbaren Mischung und der schaumbildenden gasförmigen Bestandteile vor dem Ausstoßen aus der Trommel zu vermeiden, wurden bei der Verarbeitung von verschäumbaren Kunststoffen bisher niemals entlüftete Trommeln verwendet 2".

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zum Herstellen von Schaumstoffprodukten anzugeben, mit dem sich erheblich verbesserte visuelle und physikalische Eigenschaften, insbesondere für von dichten Oberflächenschichten eingeschlosse- J<> nen Schaumstoffkernen erzielen lassen.

Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst

So erfolgt die Plastifizierung der Mischung aus Kunststoffgranulat und Treibmittel zweistufig und wird zwischen den beiden Stufen eine Druckentlastung unter gleichzeitiger Entgasung der Mischung vorgenommen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. «o

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Achsenschnitt durch einen Schneckenextruder mit zweistufiger Schnecke in einer ersten Ausführungsform zum Extrudieren oder für eine Spritzgußvorrichtung,

Fig. IA eine abgewandelte Ausführung der Weiterverarbeitung,

F i g. 2 eine Draufsicht auf die Entlüftungsöffnung in Fig. 1, so

F i g. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 in F i g. 2, F i g. 4 einen Achsenschnitt durch eine Schneckenpresse in einer zweiten Ausführungsform und

F i g. 5 einen Teilschnitt durch eine Schnecke in einer abgewandelten Ausführung.

In einem Zylinder 10 ist eine drehbare Schnecke 12 angeordnet, die bei einem Extruder axial unverschiebbar, bei einer Spritzgußvorrichtung aber in axialer Richtung verschiebbar ist. Am einen Ende ist der Zylinder 10 mit einem von einem Fülltrichter 16 beschickten Einlaß 14 w> versehen. Häufig wird das Granulat aus dem Fülltrichter 16 in abgemessenen Mengen zum Einlaß 14 über eine Zuführeinrichtung 18 gegeben. Ungefähr in der Mitte bzw. an einer etwas gegenüber der Mitte nach vorne verschobenen Stelle ist der Zylinder 10 mit einem *>' Entlüftungskanal 20 versehen. Dieser besitzt einen Deckel 22, der durch Schrauben 23 lösbar befestigt ist. Der Deckel 22 ist mit einer Öffnung 24 gewünschter Größe versehen. Das Vorderende des Zylinders 10 ist mit "einem Kanal 26 versehen, durch welchen der geschmolzene Kunststoff entweder exirudiert oder zum Spritzgießen ausgestoßen wird.

•Die Schnecke 12 ist mit schraubenförmigen Stegen 28 ausgestattet, die sich um einen mittleren Schaft 30 herum erstrecken. Das Kunststoffmaterial wird in den Nuten 31 zwischen den Stegen 28 bearbeitet und gefördert. Bei der in F i g. 1 gezeigten Anordnung haben die Stege 28 im wesentlichen gleichförmige Stellung über die Gesamtlänge der Schnecke hinweg. Die Tiefe dej- Nuten 31 (d. h, die radiale Entfernung zwischen der Außenfläche des Schaftes 30 und dem Umfang der Stege 28) variiert jedoch über die Längsabmessung der Sehhecke hinweg. In der Nähe des Einlasses ist somit die Tiefe d\ der Nuten verhältnismäßig groß und nimmt pnograssiv stromabwärts ab, so daß in der Nähe des Entlüftungskanals die Tiefe tfc der Nuten verhältnismäßig klein ist An dem Abschnitt der Schnecke 12 knapp vor dem Entlüftungskanal sind mehrere Nuten 32 vorgesehen, die den Kunststoff in einzelne Stränge aufteilen, die sich leichter entgasen lassen.

Unmittelbar anschließend ist die Tiefe c/3 der Nuten über eine Entfernung von mehreren Stegen 28 verhältnismäßig groß und nimmt dann progressiv bis zu einer verhältnismäßig flachen Tiefe <U in der Nähe des Vorderendes der Schnecke ab. Das Vorderende der Schnecke umfaßt einen Konus 36, der im wesentlichen der Form des Zylinders entspricht. Zwischen dem Konus 36 und dem vordersten Steg der Schnecke ist ein Rückschlagventil 38 angeordnet welches das Fließen des Kunststoffes in Richtung auf den Auslaß 26 zuläßt, das Fließen von Kunststoff entlang der Schnecke in der entgegengesetzten Richtung jedoch unterbindet.

Entweder kann der Zylinder oder die Schnecke mit einer Heiz- oder Kühleinrichtung versehen sein (nicht dargestellt). Das Ausmaß der Erwärmung bzw. der Kühlung, ist mit der Reibungswärme korreliert, die dem Granulat mitgegeben bzw. in diesem erzeugt wird. Dies wird durch Faktoren wie die Schraubenarbeit, die Reibungserwärmung usw. bestimmt.

Im Blockdiagramm der Fig. IA ist ein wahlweiser Betrieb der Vorrichtung dargestellt. Die Zwischenspeicherung der verschäumbaren Mischung erfolgt in einem Speicher 40, nach dem Austreten aus dem in F i g. 1 gezeigten Zylinder. Die Mischung kann in eine Spritzgußform 42 oder durch eine Extrusionspresse 44 ausgestoßen werden. Wenn Spritzgußgegenstände hergestellt werden, erleichtert die Verwendung des Speichers die Erzielung des sog. »Niedrigdruckw-Gusses, bei dem der Druck der Kunststoffmasse bei der Injektion in die Gußform in der Größenordnung von nur ca. 35—350 Bar liegt. Beim Niedrigdruckgießen ist die Größe des »Schusses« etwas geringer als das Volumen der Form. Beim sog. »Hochdruckw-Spritzguß von verschäumbarem Kunststoff wird das Kunststoffmaterial direkt vom Zylinder 10 durch eine Düse od. dgl. in die Form bei einem Druck von größenordnungsmäßig mindestens 700 bis 1400 Bar geschossen. Beim Hochdruck-Injektionsschaumgießen wird der Formhohlraum mindestens geringfügig expandiert und vergrößert, nachdem der Schuß eingespritzt ist. Extrusionsgußstücke werden üblicherweise bei einem Druck an der Form von ca. 21 —42 Bar hergestellt.

Unabhängig davon, ob ein Speicher 40 verwendet wird oder nicht, ist die Plastifizierung in dem Extruder im wesentlichen die gleiche. Im ersten Abschnitt der Schnecke (nämlich zwischen dem Einlaß 14 bis zu den

Nuten 32 findet die anfängliche Vermischung und Plastifizierung der verschäumbaren Mischung in einer ersten Stufe statt. Aufgrund der abnehmenden Tiefe der Nuten zwischen den Schneckenstegen wird das Kunststoffmaterial progressiv durchgearbeitet und dessen Temperatur so angehoben, daß diese in dem Augenblick, in dem der Kunststoff durch die Nuten 32 fließt, ausreichend hoch ist, um die Masse gründlich zu plastifizieren und das Treibmittel zu aktivieren. Nachdem die flüssige Masse durch die Nuten 32 gedrückt ist, wird der auf die Masse wirkende Druck sofort entlastet, da die Schneckengänge in dieser Zone ein verhältnismäßig großes Volumen besitzen. Die Vorrichtung wird so betrieben, daß sich die Masse an diesem Punkt an bzw. über der Verschäumtemperatur befindet. Da der auf die Masse wirkende Druck geringer geworden ist. wird sie von Gasen und Dämpfen während des Durchganges durch die Entlüftungszone befreit. Wenn danach die geschmolzene Masse von den Schneckenstegen weiterbefördert wird, wird sie wieder progressiv und zunehmend bearbeitet und komprimiert, da die Tiefe der Nuten abnimmt. Hierdurch wird die Temperatur der Masse so angehoben, daß sie sich in dem gewünschten Schmelzzustand befindet, bei dem sie durch den Kanal 26 ausgestoßen werden kann, wenn sie das Vorderende der Trommel erreicht. Überraschenderweise wird die Wirksamkeit des Treibmittels durch die Zwischenentlüftung nicht verringert.

Bei dem Extruder, der für einen Spritzguß verwendet wird, wird die Schnecke 12 häufig gedreht und kann sich dabei zurückziehen, so daß die geschmolzene Masse vor dem Konus 36 angesammelt wird. Ein Schließventil (nicht gezeigt) wird manchmal verwendet, welches die vor dem Konus angesammelte Masse zurückhält. Nachdem sich die gewünschte Menge geschmolzenen Kunststoffes angesammelt hat, wird die Schnecke 12 nach vorne in die in F i g. 1 dargestellte Stellung verschoben, wobei die geschmolzene Masse in die Form eingespritzt wird. Wenn demzufolge eine axial verschiebbare Schnecke verwendet wird, ist es wichtig, daß die Dekompressionszone der Schnecke (der Abschnitt, in dem die Nuten verhältnismäßig tief sind) sich vom Entlüftungskanal 20 nach vorne erstreckt, so daß der Kunststoff, der in der Nähe der Entiüftungszone bearbeitet wird, sich in der zurückgezogenen Stellung der Schnecke in einem dekomprimierten und nicht in einem komprimierten Zustand befindet.

Die Verwendung der zweistufigen Schnecke mit der zwischenliegenden Dekompressionszone führt zu einer besseren und homogeneren Vermischung der Masse während ihres gesamten Durchganges durch die Vorrichtung. Diese verbesserte Vermischung erzeugt eine bessere Zellenstruktur im Endprodukt. Die Vermischung wird jedoch erheblich durch den Effekt der Zwischenentlüftung der verschäumbaren Mischung gefördert. Als Ergebnis der Entlüftung für die Kompression in der zweiten Stufe zu einer perfekteren und wirksameren Vermischung der aufschäumbaren Zusammensetzung, bevor sie ausgestoßen wird. Diese verbesserte Vermischung und Entlüftung wiederum führt zur Herstellung von Kunststoffschaumteilen mit überlegenen Oberflächen- und physikalischen Eigenschaften. Die Produkte werden mit größerer Verläßlichkeit erzeugt und sind dimensionsmäßig genauer; sie zeigen allgemein eine optimale Oberfläche, da Verwindungen, Flecken und sichtbare Blasen am Endprodukt erheblich vermindert sind.
Ein Hauptgrund für diese besseren Ergebnisse liegt vermutlich darin, daß das aufgeschäumte Kunststoffmaterial nicht nur von unerwünschten Gasen, Dämpfen und Feuchtigkeit frei ist, sondern auch von großen Gasblasen und zufällig dimensionierten und übergroßen Zellmustern in der Schaumstruktur. Die Wirkung ist in gewisser Weise vergleichbar mit den aufeinanderfolgenden Knetvorgängen bei der Herstellung von gutem Brotteig. Hier erfolgt nämlich nach dem Gehen des Teiges ein zweiter Knetvorgang. Mit anderen Worten: ίο nach der ersten Stufe der Kompressionsbearbeitung der aufschäumbaren Zusammensetzung bildet das eingeschlossene verdampfbare Material in der Masse gerne unregelmäßig geformte und unerwünscht große Blasen. Es ist außerordentlich schwierig, die enthaltenen Blasen oder die Zellengrößen durch bloßes physikalisches Bearbeiten in einer eingeschlossenen Schaummasse zu reduzieren. Die zwischenliegende Entlüftung jedoch bewältigt und minimalisiert dieses Problem in großem Ausmaß. Nach dem Durchgang durch die Entlüftungszone besitzt die aufschäumbare Masse eine beträchtlich bessere Zellenverteilung und -dispersion, bevor sie aus dem Extruder zur endgültigen Formgebung ausgestoßen wird. Dies folgt aus dem oben erläuterten kombinierten Effekt der Entlüftung mit der besseren Vermischung und der gründlicheren erneuten Aufschäumung des Kunststoffes, der durch die Vorrichtung mit doppelstufiger Schnecke und entlüfteter Trommel möglich gemacht wird.

Die verschäumbare Mischung beginnt zumindest zu der Zeit, in welcher sie die Entlüftungszone erreicht, zu schäumen. Die Masse befindet sich im Schäumzustand, da ihre Temperatur durch die zugeführte und/oder Reibungswärme auf einen derartigen Wert angehoben wurde, bei dem das Treibmittel thermisch aktiviert wird und das gewünschte Gas erzeugt. Daß sich jedoch die Mischung unter erheblichem Druck in der ersten Kompressionszone befindet, wo sie in den flachen Nuten cfe bearbeitet wurde, schäumt bzw. expandiert die Mischung nicht, bevor sie die Dekompressionszone (W3) erreicht. Hier befindet sie sich im wesentlichen auf oder nahe Atmosphärendruck. Dieser teilweise bzw. primäre Schäumvorgang innerhalb der Entiüftungszone ermöglicht eine gewisse Expansion der Mischung in den verhältnismäßig tiefen Nuten d₃ der Entlüftungszone und an dem tatsächlichen Punkt der Entlüftung, d. h. der Entlüftungsöffnung 24. Bei der Entlüftung entweichen einige flüchtige Bestandteile durch die Entlüftungsöffnung. Dies hat den Effekt, daß die Mischung getrocknet wird.

Danach komprimiert die Endkompression, die Bearbeitung und Mastikation der Masse stromab von der Entiüftungszone die vorexpandierte Mischung erneut, die dann in dem Zylinder unter Druck gehalten wird, wodurch die Reexpansion verhindert wird, bis die Masse aus der Trommel durch den Kanal 26 ausgestoßen wird. Überraschenderweise ergibt diese Vorexpansion und die nachfolgende erneute Kompression ein besseres Gesamtprodukt mit gleichförmigerer Zellenstruktur als sie sich ergeben würde, wenn der erste echte »Schäumvorgang« der Mischung erst nach dem Ausstoßen aus dem Extruder stattfinden würde.

Bei der in F i g. 1 gezeigten Anordnung erfolgt die progressiv steigende Bearbeitung und Kompression der, Kunststoffmasse dadurch, daß die Schnecke so gebaut ist, daß die Tiefe der Nuten progressiv in den beiden Kompressionszonen abnimmt Die Dekompression der Masse in der Entiüftungszone wird dadurch erhalten,, daß die Tiefe der Nuten in dieser Zone verhältnismäßig

groß gemacht wird. Diese zweistufige Kompression mit einer zwischenliegenden Entlüftung kann selbstverständlich auch auf andere Weise erhalten werden. Zum Beispiel besitzt in F i g. 4 der Schaftabschnitt 46 der Schnecke 48 im wesentlichen gleichförmigen Durchmesser über die gesamte Länge. Die Tiefe der Nuten 50 ist somit im wesentlichen konstant. Die progrssiv wachsende Kompression und Bearbeitung der Masse erfolgt dadurch, daß die Steigung der Schneckenstege 51 über die Längsabmessung der Schnecke hinweg verändert wird. Die Stege haben somit eine progressiv abnehmende Steigung in den beiden Kompressionszonen und eine progressiv zunehmende Steigung in der Entlüftungszone. Es folgt selbstverständlich, daß die zweistufige Schnecke auch so gebaut sein kann, daß sowohl die Steigung der Stege als auch die Tiefe der Nuten zur Erzielung des gewünschten Resultates variieren.

Um die gewünschte Entgasung zu erhalten, ist es wichtig, daß die Entlüftungszone so angeordnet ist, daß die der Entlüftungszone ausgesetzte Kunststoffmasse auf eine Temperatur erwärmt ist, bei welcher unerwünschte Bestandteile der Masse verflüchtigt werden und entweichen. Mit anderen Worten muß die Kunststoffmasse einer beträchtlichen Bearbeitung und Kompression ausgesetzt sein, bevor sie die Entlüftungszone erreicht. In der Praxis sollte die Entlüftungszone zumindest ungefähr in der Mitte zwischen den Enden des Arbeitsabschnittes der Schnecke oder geringfügig stromabwärts von dieser Mittelzone liegen. Hierdurch wird sichergestellt, daß die Kunststoffmasse zu der Zeit, in der sie die Entlüftungszone erreicht, hinreichend mastifiziert und komprimiert ist, daß die flüchtigen Bestandteile entweichen und die Vorexpansion der Mischung stattfinden kann. In diesem Zusammenhang ist ersichtlich, daß aufgrund der zweistufigen Kompression mit zwischenliegender Dekompression der verschäumbaren Masse das Verhältnis des Zylinders von Länge zu Durchmesser verhältnismäßig groß sein muß. Dieses Verhältnis liegt normalerweise über 20 :1.

Ein Verhältnis mit mindestens 24 :1 wird vorgezogen; ein Verhältnis von 28 :1 oder 30 :1 ist am vorteilhaftesten. Bei hohen Verhältnissen ergeben sich eine bessere Vermischung und eine größere Gleichförmigkeit der Schaumstoffprodukte. Entgegen den normalen Erwartungen wird die Wirksamkeit des Treibmittels bei der Aufschäumung nicht zerstört. Die Wirksamkeit des Treibgases wird beibehalten, bis die aufschäumbare Masse aus der Vorrichtung ausgestoßen wird.

Es ist offensichtlich, daß die Wirksamkeit des Verfahrens in gewissem Maße von der Menge des verschäurribaren Materials abhängt, weiches durch die Entlüftung ausgestoßen wird. Diese Menge hängt sehr stark von dem Raum im Zylinder ab, der für die Vorexpansion zur Verfugung steht, genauer, von dem Raum, der von den tieferen Nuten <h in der Entlüftungszone gebildet wird. Wenn der Raum, der in der Entlüftungszone zwischen den Stegen der Schnecke zur Verfügung steht, nicht beträchtlich ist, wird zwangsläufig ein größerer Anteil der Mischung aus der öffnung 24 heraus extrudieren. Die Menge, die durch die Entlüftung ausgestoßen wird, kann auch in gewissem Ausmaß durch die Größe und Anordnung der Entlüftungsöffnung 24 gesteuert werden. Die Fläche der öffnung 24 ist, was die von der Entlüftungszone erzeugte Wirkung angeht, nicht kritisch. Die Hauptbedeutung der Größe dieser öffnung liegt in der Menge des Schaummaterials, welche durch die Entlüftung ausgestoßen werden kann. Selbstverständlich variiert die Größe dieser öffnung, je nach den unterschiedlichen verwendeten Zusammensetzungen. Einige Zusammensetzungen schäumen üppiger als andere. Die Fläche der öffnung 24 ist in jedem Fall erheblich kleiner als der halbe Querschnitt der Bohrung in der Trommel, vorzugsweise größenordnungsmäßig 20—30% des Querschnittes der Bohrung. Diese öffnung sollte jedoch nicht so klein sein, daß die Entlüftung der gasartigen

ίο Dämpfe infolge von Verstopfungen durch das entweichende Schaummaterial gedrosselt wird.

Pie Menge des aufschäumbaren Kunststoffes, der durch die Entlüftung ausgestoßen wird, hängt nicht von der Größe der Entlüftung, sondern auch von den Arbeitsbedingungen ab. Das Ausstoßen der Schaummasse durch die Entlüftung kann dadurch verringert werden, daß die Zuführrate des Kunststoffmaterials zur Schnecke verringert wird und daß die Temperatur der Masse in der Entlüftungszone verringert wird. Auf diese Weise werden nur 5% des Materials, welches die Trommel passiert, durch die Entlüftung ausgestoßen. Die Menge des Kunststoffmaterials, die durch die Entlüftung ausgestoßen wird, kann auch erheblich durch die: Konfiguration der Schneckenstege verringert werden. Eine außerordentlich wirksame Weise, das Ausstoßen von Schaummaterial durch die Entlüftungsöffnung zu steuern und zu minimalisieren, ist die Hinterschneidung der Führungsfläche 52 der Schnekkenstege in der Zone der Entlüftung. Die Hinterschneidufig sollte derart erfolgen, daß sich eine konkave Führungsfläche an dem Schneckensteg ergibt. Wie in F i jg. 5 gezeigt, werden somit in der Entlüftungszone die Schneckenstege 50 mit einer konkaven Krümmung 54 an der Führungsfläche ausgebildet, welche die Steg-Stirnfläche 56 im wesentlichen mit einer Messerkante 58 schneidet. Hierdurch wird das Material radial nach innen auf den Schaftabschnitt 46 der Schnecke statt radial nach außen abgelenkt. Während demzufolge die flüchtigen Gase durch die Entlüftung ausgetrieben werden, hat die Kunststoffmasse selbst nur eine geringe Neigung, radial nach außen durch die Entlüftung abzufließen. Die konkaven Abschnitte der Schraube können in ihrer Konfiguration variieren, solange sie nur das Material nach innen umzuleiten geeignet sind. In der Nähe des Außenumfangs der Vorderfläche sollte also die konkave Krümmung sich nach hinten neigen und einen scharfen spitzen Winkel bilden, anstelle nach vorne geneigt zu sein oder senkrecht zur Achse des Wellenabschnittes 46 zu verlaufen. So halten die schalenartigen oder tassenartigen Abschnitte 54 an der Führungsfläche der Schneckenstege das Material innderhaib der Nuten um den Schaftabschnitt der Schraube herum, während dieses sich an der Entlüftungszone vorbeibewegt. Es versteht sich, daß aufgrund von· Stabilitätsbetrachtungen die Schraubenstege breiter sein müssen, wenn in deren Führungsflächen die konkaven Krümmungen 54 eingearbeitet sind.

Die meisten Treibmittel, sowohl die flüssigen als auch die. festen, werden über einen verhältnismäßig breiten Temperaturbereich zur Erzeugung von Gas aktiviert Der tatsächliche Bereich der Treibtemperaturen hängt von den unterschiedlichen Treibmitteln und der Zusammensetzung des Kunstharzes ab. Einige Additive beispielsweise reduzieren den Treibtemperaturbereich.

In jedem Fall wird dafür gesorgt, daß die Kunststoffmischjing die Schäumtemperatur der Treibmittel-Harzmischung (vorzugsweise eine Temperatur in der Nähe des unteren Endes des Bereiches) erreicht, wenn die

Mischung die Entlüftung passiert. Bei dieser Temperatur werden Verunreinigungen (einschließlich Feuchtigkeit) in der Mischung verflüchtigt und können durch die Entlüftung entweichen, ohne daß die Wirksamkeit des Treibmittels dadurch beeinträchtigt wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von Schaumstoffprodukten, wobei ein mit einem Treibmittel vermischtes Kunststoff-Granulat in einen Extruder eingegeben, dort plastifiziert und entgast sowie extrudiert und verschäumt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die in einer ersten Stufe des Extruders plastifizierte verschäumbare Mischung unter Druckentlastung entgast und anschließend in einer zweiten Stufe bis auf den gewünschten Schmelz- und Verschäumungszustand weiter plastifiziert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung in der ersten Stufe mindestens so lange wie in der zweiten Stufe plastifiziert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung in der zweiten Stufe erheblich kürzer als in der ersten Stufe plastifiziert wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung in der ersten Stufe so weit erwärmt wird, daß ihre Temperatur bei Eintritt in die zweite Stufe an der unteren Grenze eines Temperaturbereichs liegt, in dem das Treibmittel aktiviert wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung in der zweiten Stufe auf eine höhere Temperatur erwärmt und in stärkerem Maße komprimiert wird als in der ersten Stufe.

6. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 5 mit einem Schneckenextruder, bei dem zwischen einer ersten Schnecke und einer in Achsrichtung anschließenden zweiten Schnecke eine Entlüftungsöffnung im Gehäuse vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die der Förderrichtung zugekehrten Flanken der Schneckengänge im Bereich der Öffnung hinterschnitten sind.