DE2945690A1 - Formen fuer expandierte plastische materialien - Google Patents
Formen fuer expandierte plastische materialienInfo
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Description
Akte 3609 λ
12. November 1979
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Isobox - Barbier S.A. 29114 Bannalec Frankreich
Formen für expandierte plastische Materialien
030022/0663
Die vorliegende Erfindung betrifft Verbesserungen bezüglich Formen, die für die Verformung plastischer
Materialien verwendet werden. Sie betrifft insbesondere Formen für expandierte plastische Materialien, wie zum
Beispiel expandiertes Polystyrol, expandierte j Polyethylen, expandiertes Polyurethan etc..
Die Entwicklung plastischer Materialien im Verlauf der letzten Jahrzehnte verlief sehr heftig. Ihr Wachstum
ist viel größer als dasjenige von praktisch allen anderen Industrieprodukten. Das gilt insbesondere für expandierte
plastische Materialien oder plastische Schäume, welche wegen ihrer speziellen mechanischen und thermischen
Eigenschaften sehr große Absatzmärkte auf dem Gebiet des Baus, der Verpackung, der Kälte etc. gefunden haben.
Jeder Fortschritt, jede Verbesserung bei der Herstellung der expandierten plastischen Materialien hat daher einen
beträchtlichen direkten wirtschaftlichen Einfluß auf eine sehr große Anzahl von Industriegebieten.
Die Verfahren zur Verformung von expandierten plastischen Materialien können in mehrere Kategorien eingeteilt werden:
a) diejenigen, welche die direkte Injektion von Wasserdampf in die Form verwenden;
b) diejenigen, welche Prägeformen verwenden, die elektrisch leitfähige Oberflächen haben;
c) diejenigen, welche Induktionskreise und Prägeformen
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aus Metall verwenden, die Verluste durch Wirbelstrom aufweisen;
d) diejenigen, welche für die Erwärmung und Erweichung des plastischen Materials Frequenz verwenden;
e) diejenigen, welche ultrahohe Frequenz (ü.H.F.) verwenden;
das sind besonders vorteilhafte Verfahren, da sie keinen kapazitiven Kreis benötigen, die Verwendung
wenig hoher Spannungen erlauben und eine große Homogenität der erhaltenen geformten expandierten
plastischen Materialien gewährleisten.
In den Patenten Nr. 76 01 049 und 76 31 899 der Anmelderin
ist ein Verfahren zur Herstellung von expandierten,nicht-polaren plastischen Materialien mit
Hilfe einer ultra-hohen Frequenz-Strahlung in einem resonanzgebenden Hohlraum beschrieben; in dem Patent
Nr. 77 27 302 der Anmelderin ist eine Form beschrieben, dessen einziger Prägestempel in einem Material ausgeführt
ist, das erhöhte dielektrischen Verluste hat und U.H.F.-Strahlen absorbiert.
Die Technologie der Verformung von expandierten plastischen Materialien durch das U.H.F.-Verfahren
unter Verwendung von Formen aus nicht-polaren, nichtabsorbierenden
Materialien, deren einzige Prägung aber U.H.F.-Strahlen absorbiert, hat zwar zweifellos Fort-
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-zuschritte bei der Herstellung expandierter plastischer Materialien gebracht; jedoch gibt es immernoch eine gewisse Anzahl von Nachteilen, welche im Wesentlichen die Folgenden sind:
-zuschritte bei der Herstellung expandierter plastischer Materialien gebracht; jedoch gibt es immernoch eine gewisse Anzahl von Nachteilen, welche im Wesentlichen die Folgenden sind:
Die Notwendigkeit, daß man Prägestempel hat mit genauen
elektrischen Eigenschaften (insbesondere die Tangente c), beziehungsweise die Notwendigkeit, den Prägestempeln
Additive zuzusetzen, welche Faktoren der linearen Verluste mit der Temperatur besitzen undVoder bei einer gewissen
Temperatur null werden.. Diese Additive (zum Beispiel
Kohlenstoff, Titandioxyd, Barium,Titanat etc.) sind bisweilen teuer, die Herstellung dieser Prägestempel
immer schwierig, die mechanischen Eigenschaften dieser Prägestempel lassen mitunter zu wünschen übrig.
Die vorliegende Erfindung hat daher das Ziel, Formen zu schaffen, die den Erfordernissen der Praxis besser entsprechen
als die bislang bekannten Formen, insbesondere indem sie einen ausgezeichneten Gradienten und eine ausgezeichnete
Temperaturverteilung gewährleisten; sie haben eine einfache Konzeption, erfordern kein Additiv, welches
die ü.H.F.-Strahlen spektral absorbiert, und sie liefern
die fertigen geformten Stücke völlig trocken, also stabil und mit der Zeit nicht deformierbar· Sie können
außerdem beträchtliche Ersparnisse bezüglich der Energie bewirken, die erforderlich ist, um das in der Form enthaltene
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ORIGINAL INSPECTED
plastische Material oberflächlich zu schmelzen.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung 1st eine Neuforrn
für die Verformung von expandierten, nicht-polaren plastischen Materialien, dadurch gekennzeichnet, daß sie
insgesamt - Körper und Prägestempel - aus einem Materiel mit einem geringen oder garkeinem Verlustwinkel bestehen,
und daß der Prägestempel aus einem porösen Material besteht, das Flüssigkeiten absorbiert, wobei die Oberfläche
des Prägestempel ^rieben dem Formkörper undurchlässig
ist.
Die poröse Natur des Prägestempels bewirkt es, daß wenn der Prägestempel gegenüber U.H.F.-Strahlen im trockenen
Zustand durchlässig ist, er die U.H.F.-Strahlen hingegen
absorbiert, sobald man eine polare Flüssigkeit zugesetzt hat (wie zum Beispiel Wasser), da diese Flüssigkeit sofort
durch die Poren dieses Prägestempels absorbiert wird.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch
gekennzeichnet, daß das poröse Material für die Herstellung des Prägestempels aus der Gruppe der
Keramiken, Faiencen, poröse Siliziumdioxyde, Aluminiumoxyde, Ton , Kaolin etc. ausgewählt wird.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Prägestempel ange-
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ordnet sind, so daß man Formen mit großer Oberfläche erhält.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat das poröse Material ?3S Prägestempels
eine Absorbtionskapazität von 0,01 bis 1 ml pro
Sekunde pro cm der Oberfläche, bei einer polaren Flüssigkeit,
deren Viskosität etwa der des Wassers entspricht.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Prägestempel nach den
üblichen Methoden der keramischen Industrie hergestellt wird, wie Vorpressen, Tonguß etc..
Es ist genau die Natur des Tonschlamms (die Natur der
verwendeten Tone und Kaoline unter etwaigem Zusatz von Natriumcarbonat und/oder Natriumsilicat), seine Fluidität
und Fließfähigkeit, die Bewirken, daß man jede gewünschte Porosität und jede gewünschte Form des Prägestempels
und nach Abtrennung jede gewünschte Form der Objekte aus plastischem Schaum erhält, ümsomehr als
diese Prägestempel mechanisch abgeschliffen und zusammengestellt werden können, so daß man Formen aller Gestalten
und Größen und demzufolge geformte Objekte aller Gestalten und Größen erhält.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist
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dadurch gekennzeichnet, daß die poröse Oberfläche des Prägestempels in einem bestimmten begrenzten Bereich
undurchlässig gemacht wird.
Dies kann nämlich unter bestimmten Bedingungen vorteilhaft sein, wenn man einen gerichteten Dampfstrahl haben
will, um gewisse Teile der Oberfläche des Prägestempels zu "verdunkeln", welche nicht-porös gemacht die polare
Flüssigkeit nicht absorbieren und daher für die U.H.P.Strahlen
während der Verformung transparent bleiben.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Verfahren zur Verformung von expandierten plastischen
Materialien, wie zum Beispiel expandiertes Polystyrol, expandiertes Polyethylen, expandiertes Polyurethan etc.,
dadurch gekennzeichnet, daß man zunächst im Prägestempel die geeignete Menge der polaren Flüssigkeit verteilt, nach
deren Absorbtion die Form fließt, und üblicherweise die
vor-expandierten Kügelchen des plastischen Materials einführt und das ganze einer U.H.F.-Strahlung aussetzt.
Nach Verteilung des Wassers in den Poren des Prägestempels, das heißt so bald der Prägestempel trocken geworden ist,
wird die Erwärmung automatisch gestopt.
Außer den obigen Ausführungen betrifft die Erfindung auch die im Folgenden näher erläuterten Anordnungen und Eigen-
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'B- schaften.
Die Erfindung betrifft insbesondere Formen für die Herstellung von expandierten plastischen Materialien mit den
oben beschriebenen Ausführungen sowie alle Vr .-richtungen,
Verfahren und Verfahrensketten der geformten Körper aus expandierbarem plastischem Material, wobei die erfindungsgemäßen
Vorrichtungen eingeschlossen sind, ferner die Gegenstände aus plastischem Schaum, die mit Hilfe der erfindungsgemäßen
Formen und Vorrichtungen erhalten wurden.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand der beigefügten Abbildung näher erläutert werden, welche einen Schnitt
durch eine erfindungsgemäße Form darstellt.
Selbstverständlich sind die in der Zeichnung dargestellte und beschriebene Form nur als Beispiel und soll nich als
Beschränkung der Erfindung aufgefaßt werden.
Die Figur zeigt einen Partialschnitt durch eine erfindungsgemäße Form, wobei sowohl der Körper (1) als
auch der Prägestempel (2) aus einem praktisch für U.H.F.Strahlen
transparenten Material bestehen. Der Verlustwinkel ist sehr gering tg<f<
1*10 bei einer Frequenz F= 2,45 GHz.
Die Grenzfläche (3) zwischen dem Prägestempel (2) und dem
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M 29A5690
Formkörper (1) wird undurchlässig gemacht, zum Beispiel durch Verwendung von Siliconen. Der Dampf der polaren
Flüssigkeit, wie zum Beispiel Wasser, wird durch den Prägestempel (2) absorbiert, entweicht durch die Poren
(4) zu den Plastikkügelchen (5), die sich zwischen dem männlichen und weiblichen Teil des Prägestempels (2)
befinden und zusammengeschmolzen werden. Zur Herstellung von expandierten Polystyrolschachteln mit den Abmessungen
10 χ 5 x 5 cm und einer Dicke von 0,5 cm verfährt man zum Beispiel wie folgt: Man wählt eine geeignete Form, wobei
die Gesamtdicke des Prägestempels 1,5 cm ist und das
Material des Prägestempels aus einer porösen weißen Keramik besteht; die Absorbtionskapazität beträgt 0,15 ml
Wasser pro Sekunde und pro cm , die Oberfläche (3) des Prägestempels j st durch Silicone undurchlässig gemacht.
Man führt 3 gr Wasser ein, welches durch den Prägestempel unverzüglich absorbiert wird; nach Schließung
der Form werden 6 gr Polystyrolkügelchen mit Hilfe eines für diesen Zweck vorgesehenen Injektors eingeleitet, der
in der Abbildung nicht gezeigt ist. Dann setzt man die Form einer U.H.F.-Strahlung aus, zum Beispiel 20 Sekunden
in einem (in der Abbildung nicht gezeigten) Resonanzhohlrau». Das Füllen und Abnehmen der Form erfordern
etwa 30 Sekunden, der Gesamtzyklus beträgt etwa 50 Sekunden. Wenn nach Beendigung des Schmelzens der
KUgelchen etliche Spuren Wasser übrig bleiben sollten,
so werden diese sofort durch den porösen Prägestempel
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erneut ebsorbiert, während die erhaltene Schachtel aus
expandiertem Polystyrol völlig trocken bleibt: Das restliche Wasser des Endprodukts ist immer geringer
als 3 1» (gegenüber 20-25 1» Restfeuchtigkeit bei den
geformten Produkten nach den üblichen Verfahren). Der
resonanz-gebende Hohlraum und die Presse sind in der Abbildung nicht gezeigt; sie sind zum Beispiel in den
französischen Patentschriften 76 31 899 und 77 27 302 beschrieben.
Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Formen bestehen
darin, daß sie eine einfache Konzeption haben, robust und sparsam sind und wegen der verschiedenen Gestalten,
welche die Prägestempel haben können, die Herstellung von geformtenObjekten aller Größen und Formen gestatten.
Wie aus dem obigen ersichtlich, beschränkt sich die Erfindung nicht auf die gezeigten Ausführungsformen; sie
umfaßt vielmehr alle Varianten, die den Fachmann ohne Abweichung von der Erfindung hieraus herleitbar sind.
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Claims (7)
- Patentansprüche.) Form für expandierte, nicht-polare plastische Materialien,
dadurch gekennzeichnet, daß sie insgesamt - Körper und Prägestempel - aus einem Material mit einem geringem oder garkeinero Verlustwinkel besteht, und daß der Prägestempel aus einem porösen Material besteht, das Flüssigkeit absorbiert, und deren Absorbtionskapazität 0,01 - 1 ml2 pro Sekunde und pro cm der Oberfläche für eine polare Flüssigkeit ist, deren Viskosität etwa der des Wassers entspricht, wobei die Oberfläche des Prägestempels neben dem Formkörper undurchlässig ist. - 2. Form gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das poröse Material für die Herstellung des Prägestempels aus der Gruppe der Keramiken, Faiencen, poröse Siliziumdioxyde, Aluminiumoxyde, Ton, Kaolin etc. ausgewählt wird.
- 3. Form gemäß Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Prägestempel angeordnet sind, so daß man Formen mit großer Oberfläche erhält.030022/0663 ORIGINAL INSPECTED
- 4. Form gemäß Ansprüchen 1 bis 3
dadurch gekennzeichnet,daß der Prägestempel nach den üblichen Methoden der keramischen Industrie hergestellt wird, wie Verpressen, Tonguß etc.. - 5. Form gemäß Ansprüchen 1 bis 4
dadurch gekennzeichnet,daß die poröse Oberfläche das Prägestempels in einem bestimmten begrenzten Bereich undurchlässig gemacht ist. - 6. Verfahren zur Verformung von expandierten plastischen Materialien mit Hilfe einer Form nech mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5,dadurch gekennzeichnet,daß man zunächst im Prägestempel die geeignete Menge der polaren Flüssigkeit verteilt, nach deren Absorption die Form fließt, und üblicherweise die vor-expandierten Kügelchen des plastischen Materials einführt und das ganze einer U.H.F.-Strahlung aussetzt.
- 7. Objekte aus expandierten plastischen Materialien, erhalten mit Hilfe von Formen nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5
unter Verwendung des Verfahrens gemäß Anspruch 6.030022/0663
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