DE3011519A1 - METHOD FOR PRE-FOAMING PEARLS FROM THERMOPLASTIC RESIN MATERIALS, AND METHOD AND DEVICE FOR MOLDING FOAMED OBJECTS FROM THERMOPLASTIC RESIN MATERIALS - Google Patents
METHOD FOR PRE-FOAMING PEARLS FROM THERMOPLASTIC RESIN MATERIALS, AND METHOD AND DEVICE FOR MOLDING FOAMED OBJECTS FROM THERMOPLASTIC RESIN MATERIALSInfo
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- DE3011519A1 DE3011519A1 DE19803011519 DE3011519A DE3011519A1 DE 3011519 A1 DE3011519 A1 DE 3011519A1 DE 19803011519 DE19803011519 DE 19803011519 DE 3011519 A DE3011519 A DE 3011519A DE 3011519 A1 DE3011519 A1 DE 3011519A1
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Description
thermoplastischen Kunstharzmaterialien sowie Verfahren und Vorrichtung zur Formung von geschäumten Gegenständen aus thermoplastischenthermoplastic synthetic resin materials and methods and apparatus for molding foamed articles made of thermoplastic
Kunstharzmaterialien 20Synthetic resin materials 20
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Vorschäumen von Perlen aus thermoplastischen Kunstharzmaterialien, insbesondere für die Verwendung in einem sich daran anschließenden Formungsverfahren, sowie auf ein Verfahren und auf eine Vorrichtung zur Formung von geschäumten Gegenständen aus thermoplastischen Kunstharzmaterialien, insbesondere aus Polystyrol.The invention relates to a method for prefoaming beads from thermoplastic synthetic resin materials, especially for use in a subsequent molding process, as well as a method and an apparatus for molding foamed articles from thermoplastic synthetic resin materials, especially made of polystyrene.
Ein anfänaliches Vorschäumen von thermoplastischen Perlen zur Bildung von sog. "Pre-Puffs" (nachstehend einfach als "vorgeschäumte Perlen" bezeichnet) stellt ein übliches Verfahren dar. Die vorgeschäumten Perlen sind bis zu einem zumindest 50 % des Volumens des fertigen Formgegenstandes betragenden Volumen aufgeschäumt. Durch das Vorformen bzw. Vorschäumen der Perlen kann eine Form im wesentlichen ausgefüllt werden, wodurch ein gleichmäßigeres Ausdehnen bzw. Aufcchäumen der Perlen, eine BeseitigungAn initial pre-expansion of thermoplastic beads to form so-called "pre-puffs" (hereinafter simply (referred to as "prefoamed beads") is a common process. The prefoamed beads are up to foamed to a volume amounting to at least 50% of the volume of the finished molded article. By the Preforming or prefoaming of the beads can substantially fill a shape, thereby creating a more uniform Expansion or foaming of the pearls, an elimination
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von Hohlräumen, eine Anwendung niedrigerer Formungsdrücke, höhere Produktionszyklen und eine Bildung von Schäumen mit niedriger Dichte ermöglicht werden. Das Grundverfahren wird von G. R. Franson in Plastics Technology, Juli 1956, Seiten 452 bis 455, beschrieben.of cavities, application of lower molding pressures, higher production cycles and formation of Low density foaming can be enabled. The basic process is described by G. R. Franson in Plastics Technology, July 1956, pages 452 to 455.
Bei der Bildung von vorgeschäumten Perlen ist es wichtig, gleichmäßige, dimensionsstabile Erzeugnisse mit hoher Produktionsgeschwindigkeit herzustellen, wobei der Typ des Polymers, der Gehalt der Perlen an flüchtigen Substanzen vor und nach dem Vorschäumen und der Feuchtigkeitsgehalt der Umgebung berücksichtigt werden müssen. Schließlich muß die zum Vorschäumen und zum Formen des Schaumes dienende Vorrichtung zu einer schnellen und störungsfreien Arbeitsweise befähigt sein.When forming pre-expanded beads, it is important to have uniform, dimensionally stable products Manufacture at high production speed, the type of polymer, the content of the pearls of volatile Substances before and after prefoaming and the moisture content of the environment are taken into account have to. Finally, the device used for prefoaming and shaping the foam must be quick and easy be able to work trouble-free.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Vorschäumen von thermoplastischen Materialien, die ein Treibmittel enthalten, insbesondere auf eine Einrichtung zum Vorschäumen, durch die dimensionsstabile, vorgeschäumte Perlen gebildet werden, die ohne weitere Nachbearbeitung direkt unter Ausbildung ihrer endgültigen Dimensionen geformt werden können. Durch das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung wird ein Fertigerzeugnis mit einem erheblich geringeren Zeitaufwand hergestellt, als bisher möglich war. Außerdem ist das durch das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung hergestellte Erzeugnis in bezug auf seine Dichte und die Unversehrtheit seiner Struktur wesentlich gleichmäßiger als Erzeugnisse, die durch bekannte Verfahren und Vorrichtungen hergestellt werden, und das erfindungsgemäße Erzeugnis kann mit niedrigeren Kosten und mit geringerem Kapitalaufwand hergestellt werden. The invention relates to a method and a device for prefoaming thermoplastics Materials that contain a blowing agent, in particular on a device for prefoaming, through the dimensionally stable, Pre-expanded beads are formed, which directly form their final shape without further post-processing Dimensions can be shaped. By the method according to the invention and the device according to the invention a finished product is produced in a considerably shorter time than was previously possible was. In addition, this is achieved by the method according to the invention and the device according to the invention in terms of its density and its integrity Structure much more uniform than products that are manufactured by known methods and devices, and the product of the present invention can be manufactured at a lower cost and with a lower capital outlay.
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] In Kürze gesagt werden erfindungsgemäß thermoplastische Perlen, z. B. Polystyrol-Perlen, die ein Treibmittel, z. B. Pentan,enthalten, vorgeschäumt, indem man zuerst eine abgemessene Menge von durchgerührten Perlen in einem im wesentlichen auf Atmosphärendruck gehaltenen Behälter durch Wärmeleitung auf ihren Erweichungspunkt erhitzt. Das Erhitzen wird fortgesetzt und reguliert, bis die Perlen in einem vorbestimmten Ausmaß ausgedehnt bzw. aufgeschäumt worden sind. Ein gasförmiges Medium, z. B. Luft, kann zum Spülen durch den Behälter bzw. die Kammer hindurchgeleitet werden, um alles Treibmittel zu entfernen, das aus den Perlen freigesetzt worden ist, und dadurch gegebenenfalls vorhandene Sicherheitsrisiken zu vermeiden. Danach wird der Behälter verschlossen und evakuiert, um den Treibmittelgehalt der Perlen beträchtlich herabzusetzen. Wenn der Treibmittelgehalt auf den geeigneten Wert vermindert worden ist, wird der Behälter auf den Atmosphärendruck zurückgebracht. ] In brief, thermoplastic beads, e.g. B. polystyrene beads containing a blowing agent, e.g. B. pentane, contain, prefoamed by first heating a measured amount of stirred beads in a container maintained at substantially atmospheric pressure to their softening point by conduction. The heating is continued and regulated until the beads have expanded or foamed to a predetermined extent. A gaseous medium, e.g. B. air can be passed through the container or chamber for rinsing in order to remove any propellant that has been released from the beads and thereby avoid any safety risks that may be present. The container is then closed and evacuated in order to reduce the propellant content of the beads considerably. When the propellant level has been reduced to the appropriate level, the container is returned to atmospheric pressure.
Die Perlen können dann direkt zu einer Formhöhlung befördert werden. Als Alternative können die Perlen in einem Vorratsbehälter, der die teilweise geschäumten Perlen auf einer erhöhten Temperatur hält, auf den Atmosphärendruck zurückgebracht werden. Es wurde festgestellt, daß das anschließende Formungsverfahren viel schneller und mit einem niedrigeren Gesamt-Energieverbrauch.durchgeführt werden kann, wenn die vorgeschäumten Perlen auf einer erhöhten Temperatur gehalten werden.The beads can then be conveyed directly to a mold cavity. As an alternative, the pearls can be in a reservoir that maintains the partially foamed beads at an elevated temperature, to atmospheric pressure be returned. It was determined, that the subsequent molding process is carried out much faster and with a lower overall energy consumption can be achieved if the pre-expanded beads are kept at an elevated temperature.
Die vorgeschäumten Perlen werden aus der zum Vorschäumen dienenden Kammer oder gegebenenfalls aus dem erhitzten Vorratsbehälter mittels üblicher, luftbetriebener Füllpistolen in eine vorerhitzte Formhöhlung oder in vorerhitzte Formhöhlungen eingeblasen. Damit die Formhöhlung so rasch wie möglich gefüllt wird, wird eine Anzahl von Füllpistolen eingesetzt. Um ein schnellesThe pre-expanded beads are removed from the chamber used for the pre-expansion or, if appropriate, from the heated storage container by means of conventional, air-operated filling guns into a preheated mold cavity or blown into preheated mold cavities. So that the mold cavity is filled as quickly as possible, a Number of filling guns used. To a quick one
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ι Füllen der Formhöhlungen zu erleichtern, kann an die Formhöhlungen auch in konstanter Weise mittels einer Saugpumpe ein Vakuum angelegt werden.ι To facilitate filling of the mold cavities, can be attached to the A vacuum can also be applied to the mold cavities in a constant manner by means of a suction pump.
c Wenn das Füllen beendet ist, wird durch eine Formungsfläche der Formhöhlung hindurch ein Saugvakuum angelegt, während durch die andere Formungsfläche der Formhöhlung über eine bestimmte Zeitdauer ein Heizfluid wie überhitzter Dampf oder heiße Luft hindurchgeleitet wird. Dann wirdc When filling is complete, a suction vacuum is applied through a molding surface of the mold cavity, while a heating fluid such as superheated through the other molding surface of the mold cavity for a certain period of time Steam or hot air is passed through. Then it will be
IQ die Richtung, in der das Heizfluid bzw. Heizmedium durch die Formhöhlung hindurchströmt, umgekehrt, um ein gleichmäßiges Erhitzen und Aufschäumen bzw. Ausdehnen der vorgeschäumten Perlen zwecks Verschmelzung des Erzeugnisses zu gewährleisten. Das in den vorgeschäumten Perlen enthaltene, restliche Treibmittel ermöglicht während der Anwendung der höheren Temperaturen beim Formen ein (weiteres) Aufschäumen bzw. eine (weitere) Ausdehnung und ist für ein vollständiges Verschmelzen notwendig.IQ the direction in which the heating fluid or heating medium flows through the mold cavity flows through, conversely, to ensure uniform heating and foaming or expansion of the pre-expanded beads for the purpose of fusing the product. That in the pre-expanded beads contained, residual blowing agent allows during the application of the higher temperatures during molding (further) foaming or (further) expansion and is necessary for complete fusion.
Wenn das Aufschäumen und das Verschmelzen der vorgeschäumten Perlen beendet sind, wird der Strom des Heizfluids unterbrochen. Über eine kurze Zeitspanne wird ein Unterdruck aufrechterhalten, um im wesentlichen die ganze Feuchtigkeit und das ganze Treibmittel zu entfernen, wodurch auch die Bildung einer Haut auf dem geformten Gegenstand gefördert wird, was auch durch eine Kühlung der Formoberflächen erzielt werden kann. Danach wird der Innenraum der Formhöhlungen auf den Atmosphärendruck zurückgebracht, und die Formhöhlungen werden zum automatischen Ausstoßen des fertigen Gegenstandes geöffnet. When the foaming and fusing of the pre-expanded beads are complete, the flow of the Heating fluids interrupted. A vacuum is maintained for a short period of time to substantially reduce the to remove all of the moisture and all of the propellant, thereby also causing the formation of a skin on the shaped object is promoted, which can also be achieved by cooling the mold surfaces. Thereafter the interior of the mold cavities is returned to atmospheric pressure, and the mold cavities become automatic ejection of the finished article opened.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die vorgeschäumten Perlen .während des Vorschäumungsschrittes durch Einblasen von Dampf in den Behälter nach dem anfänglichen Erhitzen weiter aufgeschäumt.In a preferred embodiment of the invention the pre-expanded beads .during the pre-expansion step further foamed by blowing steam into the container after the initial heating.
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Diese Verfahrensweise dient zum weiteren Erweichen der vorgeschäumten Perlen und dazu, dem Treibmittel das Herauswandern aus den vorgeschäumten Perlen zu erleichtern, Durch diese Ausführungsform wird der Evakuierungsζeitraum, der notwendig ist, um im wesentlichen das ganze Treibmittel zu beseitigen, verkürzt, und sie ermöglicht die Bildung von stabilen vorgeschäumten Perlen mit einer außerordentlich niedrigen Dichte.This procedure is used to further soften the pre-expanded beads and to add the blowing agent To make it easier to migrate out of the pre-expanded beads. This embodiment increases the evacuation period, which is necessary to remove substantially all of the propellant shortens, and enables it the formation of stable pre-expanded beads with an extremely low density.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden nicht nur Stehzeiten und das Auftreten einer Aushärtung zwischen dem Schritt des Vorschäumens und dem Formungsschritt, sondern auch die Notwendigkeit einer Konditionierung des fertigen Gegenstandes nach dem Formen beseitigt, so daß das Erzeugnis direkt verpackt und an die Käufer versandt werden kann, sobald es die Formungsein-richtung verlassen hat.The method according to the invention not only eliminates dwell times and the occurrence of hardening between the pre-expansion step and the molding step, but also the need for conditioning the finished object removed after molding, so that the product can be packaged directly and shipped to buyers once it reaches the molding facility has left.
Es wird angenommen, daß die einzigartigen Vorteile der Erfindung am besten erklärt werden können, indem man die Wirkung betrachtet, die jeder einzelne Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens auf die thermoplastischen Teilchen ausübt. Am Anfang, während der Vorerhitzungsstufe, werden die Perlen in einer trockenen Atmosphäre unter Rühren gegen die heißen Wände der zum Vorschäumen dienenden Einrichtung geschleudert. Die Perlen werden überall gleichmäßig erhitzt, und es wird ermöglicht, daß sie sich frei ausdehnen, während sich das Treibmittel verflüchtigt. Das Ausdehnen bzw. Auf-It is believed that the unique advantages of the invention can best be explained by considering the effect that each individual step of the method according to the invention has on the thermoplastic Particle exercises. In the beginning, during the preheating stage, the pearls are in a dry place The atmosphere is thrown against the hot walls of the device used for prefoaming while stirring. the Beads are heated uniformly throughout and are allowed to expand freely as they expand the propellant evaporates. The expansion or expansion
schäumen wird nicht verzögert, weil die zum Vorschäumen dienende Einrichtung weder geschlossen noch später einem über Atmosphärendruck liegenden Druck ausgesetzt wird. Während dieser Stufe kdinn die Dichte der vorgeschäumten Perlen reguliert worden, indem man die Temperatur der Perlen variiert. Während die Perlen in allen Fällen in einem gewissen Ausmaß erweicht werden,foaming is not delayed because the device used for prefoaming is neither closed nor later is exposed to a pressure above atmospheric pressure. During this stage, the density of the pre-expanded Pearls have been regulated by varying the temperature of the pearls. While the pearls in all cases are softened to a certain extent,
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werden sie im Bereich höherer Temperaturen flüssiger,
und es tritt eine größere Ausdehnung ein. Weil die
Temperatur der Perlen (und daher die Dichte der vorgeschäumten Perlen) bei jedem Ansatz, der in die zum Vorschäumen
dienende Einrichtung eingefüllt worden ist.,
durch bloßes Regulieren der Temperatur des Heizmantels und der Erhitzungsperiode leicht eingestellt werden kann,
kann ein weiter Bereich von Erzeugnissen hergestellt werden. they become more fluid at higher temperatures,
and there is greater expansion. Because the
The temperature of the beads (and therefore the density of the pre-expanded beads) for each batch that has been introduced into the pre-expanding device.,
can be easily adjusted by merely regulating the temperature of the heating mantle and the heating period, a wide range of products can be manufactured.
In dem erfindungsgemäßen Vorerhitzungsschritt
werden zwei weitere Vorteile erzielt. Erstens erweicht die Oberfläche der Perlen, da die Perlen durch Wärmeleitung
mittels der Wände der zum Vorschäumen dienenden Einrichtung erhitzt werden, in einem größeren MaßeIn the preheating step of the present invention
two other advantages are achieved. First, since the beads are heated by conduction through the walls of the prefoaming device, the surface of the beads softens to a greater extent
als das Innere der Perlen, weshalb sich um die Teilchen bzw. Perlen herum beim - Abkühlen eine dichte Haut oder
Kruste bildet. Dadurch wird den vorgeschäumten Perlen
Dimensionsstabilität verliehen. Dampf zeigt diese Wirkung nicht, da er durch die vorgeschäumten Perlen hindurchdringt.
Zweitens wird das Erweichen des verflüchtigten Treibmittels nicht verzögert, weil das Vorerhitzen unter
Atmosphärendruck durchgeführt wird.than the interior of the pearls, which is why a dense skin or crust forms around the particles or pearls when they cool down. This will make the pre-expanded beads
Dimensional stability bestowed. Steam does not have this effect as it penetrates through the pre-expanded beads. Second, the softening of the volatilized blowing agent is not delayed because the preheating is carried out under atmospheric pressure.
Nach der Beendigung des Ausdehnens in der Vor-, erhitzungsstufe dient das an die vorgeschäumten Perlen angelegte Vakuum dazu, die Konzentration des Treibmittels auf ein Mindestmaß herabzusetzen. Für diesen SchrittAfter the expansion in the pre-heating stage has been completed, this is used for the pre-expanded beads applied vacuum to reduce the concentration of the propellant to a minimum. For this step
ist natürlich weniger Zeit erforderlich, weil während des on
ου Vorerhitzens eine beträchtliche Menge des Treibmittels
beseitigt worden ist. Die Beseitigung des Treibmittels ist ein Hauptgrund für die Erzielung eines dimensionsstabilen
Erzeugnisses. Die vorgeschäumten Perlen müssen
jedoch noch eine Mindestmenge des Treibmittels enthalten, da dieses benötigt wird, um das Erzeugnis während
der am Ende durchgeführten Formung weiter aufzuschäumen.less time is required, of course, because during the on
ου Preheating a significant amount of the propellant has been eliminated. The elimination of the propellant is a major reason for achieving a dimensionally stable product. However, the pre-expanded beads must still contain a minimum amount of the blowing agent, as this is required to further expand the product during the final molding carried out.
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Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird am Ende der Vorerhitzungsperiode eine kleine Menge von Dampf mit hoher Temperatur eingeblasen, um die Verminderung der Konzentration des Treibmittels und das Formungsverfahren zu erleichtern. Dadurch werden die vorgeschäumten Perlen schnell erhitzt und weiter aufgeschäumt. Dies führt nicht nur zu einer Verminderung der Dichte der vorgeschäumten Perlen, sondern auch zu einer Erhöhung der Durchlässigkeit der Oberflächenhaut, wodurch.In the preferred embodiment of the invention, a small amount is added at the end of the preheat period blown by high temperature steam to reduce the concentration of propellant and the To facilitate molding process. As a result, the pre-expanded beads are quickly heated and expanded further. This not only leads to a reduction in the density of the pre-expanded beads, but also to one Increasing the permeability of the surface skin, thereby.
die Zeit und die Energie, die erforderlich sind, um das Treibmittel während der Evakuierungsstufe von den vorgeschäumten Perlen abzuziehen, vermindert werden. Auch das Erhitzen und das Evakuieren flüchtiger Substanzen während des Formungsschrittes werden erleichtert.the time and energy required to remove the propellant from the pre-expanded one during the evacuation stage Peel off pearls are diminished. Also the heating and evacuation of volatile substances during the molding step are facilitated.
Im erfindungsgemäßen Verfahren wird die Form vollständig mit den vorgeschäumten Perlen ausgefüllt, weshalb sich die Raummasse der zum Formen eingesetzten Perlen während des Formungsschrittes wenig ändert. Tatsächlich dehnen sich jedoch die einzelnen vorgeschäumten Perlen weiter aus, wodurch die zwischen den Teilchen befindlichen Hohlräume ausgefüllt werden. Aus diesem Grunde muß eine kleine Menge des Treibmittels verbleiben. Ohne das Treibmittel würde unter den beim Formen herrschenden Bedingungen kein weiteres Ausdehnen bzw. Auf schäumen eintreten und käme es nur an den Berührungspunkten der kugelförmigen Teilchen zum Verschmelzen. Andererseits muß im wesentlichen das ganze Treibmittel entfernt werden, sobald die Formung beendet ist. Zu diesem ZweckIn the method according to the invention, the mold is completely filled with the pre-expanded beads, which is why the volume of the beads used for molding changes little during the molding step. Indeed however, the individual pre-expanded beads expand further, thereby reducing the interparticle size located cavities are filled. For this reason, a small amount of the propellant must remain. Without the blowing agent, there would be no further expansion or foaming under the conditions prevailing during molding enter and it would only merge at the contact points of the spherical particles. on the other hand essentially all of the blowing agent must be removed once molding is complete. To this end
ou und zum Verschmelzen der Teilchen wird alternativ von einer Seite der Form her Dampf eingeleitet, während an die Form von der anderen Seite her ein Vakuum angelegt wird. Durch den am Ende durchgeführten Evakuierungsschritt wird auch eine im wesentlichen vollständige ou and the particles for fusion is alternatively introduced steam from one side in shape, while a vacuum is applied to the mold from the other side. The final evacuation step also becomes essentially complete
Entfernung des Treibmittels und der Feuchtigkeit gewähr-Removal of the propellant and the moisture
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leistet. Wenn diese nicht beide entfernt werden würden, würde die Kühlzeit, die abgewartet werden muß, bis der geformte Gegenstand aus der Form entfernt werden kann, wegen der hohen spezifischen Wärme des Wassers und aufgrund des durch das Treibmittel entwickelten Druckes verlängert werden, und die Dimensionsstabilität würde verlorengehen.perform. If both of these were not removed, the cooling time that had to be waited for would be the molded object can be removed from the mold because of the high specific heat of water and due to of the pressure developed by the blowing agent would be prolonged, and the dimensional stability would be get lost.
Zusammengefaßt kann gefolgert werden, daß das erfindungsgemäße Verfahren effektiv ist, weil seine einzigartige Kombination von Schritten dazu dient, das Treibmittel und die Feuchtigkeit schnell zu entfernen, sobald diese ihren Zweck erfüllt haben, und weil es zur Herstellung eines hervorragenden Erzeugnisses führt, wie es bisher nicht erhalten werden konnte, wobei durch das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere auch eine hohe Produktionsgeschwindigkeit erzielt wird.In summary, it can be concluded that the method according to the invention is effective because its unique combination of steps serves to remove the propellant and moisture quickly, as soon as these have served their purpose, and because it is used to produce an excellent product leads, as it could not previously be obtained, with the method according to the invention in particular a high production speed is also achieved.
Die beigefügte Figur ist eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Vorschäumen und Formen und des erfindungsgemäßen Verfahrens.The attached figure is a schematic representation of the device for prefoaming according to the invention and forms and the method of the invention.
Die Figur zeigt eine zum Vorschäumen dienende Einrichtung 10, die einen zylindrischen Behälter 12 mit einer im allgemeinen horizontal verlaufenden Achse enthält. Der Behälter 12 weist in seiner Endwand 14 eine zur Aufnahme von ungeschäumtem, thermoplastischem Kunstharzmaterial in Form von Perlen 16 dienende Öffnung auf. Der am häufigsten angewandte Typ dieses Materials ist Polystyrol, in dem als Treibmittel n-Pentan enthalten ist. Dieses Material hat eine Dichte von etwa 0,64 kg/1, und die nachstehend angegebenen Bedingungen werden beim Einsatz eines solchen Materials angewandt. Die Perlen 16 werden zuerst in einen Einfülltrichter 18 hineingebracht. Die gewünschte Menge der Perlen 16 wird dann mit—The figure shows a device 10 which is used for prefoaming and which has a cylindrical container 12 a generally horizontal axis. The container 12 has in its end wall 14 a for holding non-foamed, thermoplastic synthetic resin material in the form of pearls 16 serving opening. The most common type of this material is Polystyrene containing n-pentane as a blowing agent. This material has a density of about 0.64 kg / 1, and the following conditions apply when using such a material. The pearls 16 are first placed in a hopper 18. The desired amount of pearls 16 is then with-
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tels eines Beschickungskolbens 20, der durch Luft betätigt sein kann, dem Innenraum des Behälters 12 zugeführt. by means of a loading piston 20 which is actuated by air can be supplied to the interior of the container 12.
Die Innenwand des Behälters 12 wird durch ein Heizfluid auf eine Temperatur von etwa 107 0C bis 121 0C erhitzt. Das Heizfluid wird durch einen Heizmantel 22 hindurch, der einen größeren Teil der Außenfläche des Behälters 12 umgibt, im Kreislauf geführt. Das Heizfluid wird durch den Einlaß 24 eingeführt, der dem oberen Rand 23 des Heizmantels auf einer Seite des Behälters' 12 benachbart ist, und das Heizfluid wird durch den Auslaß 26 abgelassen, der sich am Boden des Heizmantels befindet.The inner wall of the container 12 is heated by a heating to a temperature of about 107 0 C to 121 0 C. The heating fluid is circulated through a heating jacket 22 which surrounds a major portion of the outer surface of the container 12. The heating fluid is introduced through the inlet 24 which is adjacent the upper edge 23 of the heating jacket on one side of the container 12 and the heating fluid is discharged through the outlet 26 located at the bottom of the heating jacket.
Die zum Durchrühren der in dem Eehälter 12 befindlichen Perlen dienenden Rühreinrichtungen haben die Form einer Vielzahl von Rührarmen 28, die auf einer durch einen (nicht gezeigten) Motor angetriebenen, sich drehenden Stange befestigt sind. Das Rühren verhindert ein Zusammenbacken bzw. Agglomerieren der Perlen und erleichtert ein gleichmäßiges Erhitzen.The stirring devices used for stirring the pearls located in the Eehälters 12 are in the form of a A plurality of agitating arms 28 mounted on a rotating motor driven by a motor (not shown) Rod are attached. Stirring prevents the pearls from sticking together or agglomerating and facilitates the process even heating.
Während sich der dem Beschickungskolben 20 benachbarte Einlaß oberhalb der Mittenachse des Behälters 12 befindet, ist der Auslaß 30 senkrecht unterhalb der Mittenachse angeordnet, so daß die vorgeschäumten Perlen unter dem Einfluß der Schwerkraft zu einem Vorratsbehälter 34 fließen, wenn der Entieerungskolben 32 zur öff-While the feed piston 20 adjacent inlet is above the central axis of the container 12, the outlet 30 is perpendicularly below the Center axis arranged so that the pre-expanded beads under the influence of gravity to a storage container 34 flow when the discharge piston 32 to open
nung des Auslasses 30 betätigt wird. Diese Beförderung der vorgeschäumten Perlen kann beschleunigt werden, indem man die vorgeschäumten Perlen mit Hilfe von Luft aus der Blaseinrichtung 36 aus dem Behälter 12 heraus-tion of the outlet 30 is actuated. This promotion The pre-expanded beads can be speeded up by moving the pre-expanded beads with the help of air from the blower 36 out of the container 12
biäst.
35bites.
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T Wenn der Beschickung?kolben 20 mit der geeignetenT If the charging piston 20 with the appropriate
Menge von Perlen 16 beladen ist, werden die Wände des Behälters 12 auf die geeignete Aufschäumungstemperatur . erhitzt. Dies ist eine Temperatur, die zum Erweichen der Oberfläche der Perlen und zum Verflüchtigen des Treibmittels ausreicht, jedoch nicht hoch genug ist, um während des Durchrührens ein Verschmelzen zwischen den Perlen zu verursachen. Das Ausmaß der Erweichung der Perlen und die Vorerhitzungsp.eriode hängen von der gewünschten Dichte der vorgeschäumten Perlen und des fertigen Erzeugnisses ab. Bekanntlich ist die Ausdehnung um so größer und die Dichte der vorgeschäumten Perlen um so geringer, je mehr die Perlen erweicht werden. Beispielsweise sollte die Temperatur des in den Heizmantel· eintretenden Dampfes auf 107 0C und die Vorerhitzungsperiode auf 70 s eingestellt werden, wenn eine Beschickung aus 20 kg Polystyrol-Perlen mit einem Gehalt von 7 . % Pentan als Treibmittel eingesetzt und die Herstellung eines fertigen Erzeugnisses mit einer Dichte von 0,096 kg/1 gewünscht wird, Andererseits sollte die Temperatur des dem Heizmantel zugeführten Dampfes bei einer Vorheizperiode von 70 s auf 121 0C eingestellt werden, wenn ein Erzeugnis mit-einer Dichte von 0,026 kg/1 gewünscht wird. Durch Verdoppelung der Vorheizperiode auf 140 s bei einer Dampftemperatur vonAmount of beads 16 is loaded, the walls of the container 12 are brought to the appropriate foaming temperature. heated. This is a temperature sufficient to soften the surface of the beads and volatilize the propellant, but not high enough to cause the beads to fuse together during agitation. The degree of softening of the beads and the preheating period depend on the density of the pre-expanded beads desired and the finished product. It is known that the expansion is greater and the density of the pre-expanded pearls is lower, the more the pearls are softened. For example, the temperature of the incoming steam into the heating jacket · 107 0 C and the Vorerhitzungsperiode to 70 s should be set when a loading of 20 kg of polystyrene beads with a content of the seventh % Pentane as blowing agent, and the production of a finished product having a density of 0.096 kg / 1 is desired, the other hand, the temperature should be supplied to said heating mantle vapor are s set to 121 0 C at a preheat of 70 when a product having-a Density of 0.026 kg / 1 is desired. By doubling the preheating period to 140 s at a steam temperature of
121 0C kann lie Dichte auf 0,020 kg/1 herabgesetzt werden. Die geeignete Kombination von Temperatur und Zeit für den Vorerhitzungsschritt kann unter Berücksichtigung des Typs der thermoplastischen Perlen, des Chargengewichts, der Ausrüstung und.der gewünschten Dichte leicht121 0 C, the density can be reduced to 0.020 kg / l. The appropriate combination of temperature and time for the preheating step can be easily made considering the type of thermoplastic beads, batch weight, equipment and density desired
festgestellt werden. Der Beschickungskolben 20 wird zum Einfüllen der Perlen in den Innenraum des Behälters 12 betätigt, während die Rührarme 28 in Dr.ehung_ versetzt werden, um die Perlen kontinuierlich mit der erhitzten.to be established. The loading piston 20 is used to fill the pearls into the interior of the container 12 actuated while the agitator arms 28 are set in Dr.ehung_ be heated to the beads continuously with the.
Oberfläche des Behälters 12 in Berührung zu bringen. 35To bring surface of the container 12 into contact. 35
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ίΑϊί'5 ,*"- -iίΑϊί'5, * "- -i
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Heiße Luft, vorzugsweise mit einer über dem Erweichungspunkt der Perlen liegenden Temperatur, kann aus einer Quelle 36 durch die Leitung 3 8 und die Wand 14 in den Innenraum des Behälters 12 eingeleitet werden. In dem Behälter 12 wird eine starke Heißluftströmung aufrechterhalten, indem man die in dem Behälter befindliche Atmosphäre durch eine mit einer Vakuumpumpe verbundene Leitung 40 absaugt. Auf diese Weise wird das Innere des Behälters auf Atmosphärendruck oder auf einem ganz in der Nähe des Atmosphärendruckes liegenden Druck gehalten, und alle Dämpfe oder Gase, die sich während des Aufschäumens der Perlen entwickeln, werden schnell entfernt. Die rasche Entfernung dieser Dämpfe oder Gase ist wichtig, denn sie unterstützt die Entfernung des Pentans aus den Perlen und dient als Sicherheitsvorkehrung, weil das gasförmige Pentan, das entwickelt und in die Atmosphäre des Behälters freigesetzt wird, hochexplosiv ist, wenn es sich mit Sauerstoff vermischt. Kenn die hereinkommenden Perlen aufgrund einer iangzeitigen Lagerung oder von vor der Bearbeitung durchgeführten Reinigungsschritten Feuchtigkeit mit sich führen, ist es außerdem wichtig, daß die Feuchtigkeit entfernt wird, damit das Aufschäumen aller Perlen mit einer einigermaßen gleichmäßigen Geschwindigkeit vonstatten geht.Hot air, preferably at a temperature above the softening point of the pearls, can can be introduced into the interior of the container 12 from a source 36 through the conduit 38 and the wall 14. In the container 12 a strong flow of hot air is maintained by the in the container Sucks the atmosphere through a line 40 connected to a vacuum pump. That way it becomes Inside of the container at atmospheric pressure or at a pressure very close to atmospheric pressure held, and any vapors or gases evolving during the foaming of the pearls will quickly become removed. The rapid removal of these vapors or gases is important because it aids in the removal of the pentane from the pearls and serves as a safety precaution because the gaseous pentane that evolves and released into the atmosphere of the container is highly explosive when it is exposed to oxygen mixed. Know the incoming pearls from long-term storage or from before processing If the cleaning steps carried out carry moisture with them, it is also important that the moisture is removed so that the foaming of all the pearls takes place at a reasonably constant rate goes.
Fails ein Schaumstoff mit einer besonders geringen Dichte oder höhere Produktionsgeschwindigkeiten gewünscht werden, kann nach dem anfänglichen Aufschäumen der Perlen mit der trockenen Luft eine abgemessene Menge von Dampf mit hoher Temperatur durch eine Vielzahl von (nicht gezeigten) Einiaßleitungen in den Boden des Behälters 12 eingeführt wurden. Dieser Dampf hat eine höhere Temperatur als die vorgeschäumten Perlen, z. B. eineIf a foam with a particularly low density or higher production speeds is desired after the initial foaming of the beads with the dry air, a measured amount of steam can be used at high temperature through a plurality of inlet ducts (not shown) into the bottom of the container 12 were introduced. This steam has a higher temperature than the pre-expanded beads, e.g. Legs
Temperatur von 100 0C bis 177 0C, und setzt auf denTemperature from 100 0 C to 177 0 C, and relies on the
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Poiystyroi-Teiichen latente Kondensationswärme frei, was zu einer schnellen Erhöhung der Temperatur der Teilchen dient und zu einem zusätzlichen Aufschäumen führt. Auch dieser Schritt wird bei Atmosphärendruck oder in der Nähe des Atmosphärendruckes durchgeführt. Während dieses Schrittes wird nur eine begrenzte Menge von Kondensat gebildet, weil die Hauptmenge der den Perlen zur Verfügung gestellten Wärme während des Vorerhitzungsschrittes durch Konvektion hinzugefügt wird. Dieses Kondensat wird während des nachstehend beschriebenen EvakuierungsSchrittes durch eine Vielzahl von (nicht gezeigten) Ausiaßöffnungen, die sich an der Oberseite und an der Seite des Behälters 12 befinden, vollständig entfernt. Die Anwendung einer Vielzahl von Einlaßöffnungen und Ausiaßöffnungen für den Dampf gewährleistet überall in den durchgerührten Perlen eine gleichmäßige Verteilung des Dampfes.Poiystyroi-Teiichen free latent heat of condensation, which serves to rapidly increase the temperature of the particles and leads to additional foaming. This step is also carried out at atmospheric pressure or in the vicinity of atmospheric pressure. While During this step, only a limited amount of condensate is formed because of the bulk of the pearls provided heat is added during the preheating step by convection. This During the evacuation step described below, condensate is drained through a number of (not shown) outlet openings, which are at the top and on the side of the container 12 are completely removed. The use of a variety of inlet ports and outlet openings for the steam ensure uniformity throughout the stirred beads Distribution of the steam.
Wenn die vorgeschäumten Perlen die gewünschte Dichte erreicht haben, wird der in der Kammer 12 herrschende Druck durch Betätigung der Vakuumpumpe über die Leitung 40 auf einen unter de.Pi Atmosphärendruck liegenden Wert (auf ein Vakuum von 60 bis 853 mbar, vorzugsweise von 333 bis 680 mbar) herabgesetzt. Durch die Verminderung des Druckes in dieser Stufe kann der Gehalt des in den vorgeschäumten Perlen vorhandenen, restlichen Gases herabgesetzt werden, wodurch den vorgeschäumten Perlen eine ausgezeichnete Stabilität verliehen wird. Durch diesen Vakuumschritt wird die Hauptmenge des TreibmittelsWhen the pre-expanded beads have reached the desired density, that prevailing in the chamber 12 becomes Pressure by actuating the vacuum pump via line 40 to a value below de.Pi atmospheric pressure (to a vacuum of 60 to 853 mbar, preferably 333 to 680 mbar). By diminishing the pressure in this stage can be the content of the residual gas present in the pre-expanded beads can be reduced, thereby giving the pre-expanded beads excellent stability. By this vacuum step becomes the bulk of the propellant
(und des Kondensats, wenn Dampf hinzugegeben wird) entfernt, während eine Menge übriggelassen wird, die geradeausreicht, um während des FormungsSchrittes ein weiteres Aufschäumen der Perlen zu gestatten. Wenn die Polystyrol-Perlen ursprünglich etwa 5 bis 7 Gew.-% Treibmittel ent-(and the condensate if steam is added) removed while leaving an amount that will go straight, to allow further foaming of the beads during the molding step. When the polystyrene beads originally about 5 to 7% by weight propellant
hielten, wird die Konzentration des verbleibenden Gases durch den Vakuumschritt vorzugsweise auf 0,75 bis 2 Gew.-%,held, the concentration of the remaining gas is preferably set to 0.75 to 2 wt .-% by the vacuum step,
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' insbesondere auf etwa 1 Gew.-%, herabgesetzt. Durch die Anwendung der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, d. h. im Faiie der Zugabe von Dampf nach dem Vorerhitzen, wird das Evakuieren des Treibmitteis erleichtert. Es wird angenommen, daß dies darauf beruht, daß die Haut für die Gase durchlässiger wird.'in particular to about 1% by weight. Through the Applying the preferred embodiment of the invention, i. H. in the event of adding steam after preheating, the evacuation of the propellant is made easier. It is believed that this is due to the fact that the skin for the gases become more permeable.
Nach dem Vakuumschritt wird der Entleerungs-kolben betätigt, damit die vorgeschäumten Perlen schnell in denAfter the vacuum step, the emptying piston is actuated so that the pre-expanded beads are quickly transferred to the
auf Atmosphärendruck und auf einer Temperatur von 49 0C bis 77 0C gehaltenen, isolierten Vorratsbehälter 34 geschüttet werden. Aus dem Vorratsbehälter 34 werden die teilweise geschäumten bzw. vorgeschäumten Perlen pneumatisch durch Leitungen 46 und 48 einer Formungseinrich-kept at atmospheric pressure and at a temperature of 49 0 C to 77 0 C, insulated storage container 34 are poured. From the storage container 34, the partially foamed or pre-foamed beads are pneumatically through lines 46 and 48 of a molding device.
'^ tung 50 zugeführt.'^ device 50 supplied.
Alternativ kann der Auslaß 42 direkt mit einer Rohrleitung verbunden sein, um eine schnelle Entleerung des Behälters 12 und eine sofortige Beschickung einerAlternatively, the outlet 42 can be connected directly to a conduit for rapid evacuation of the container 12 and an immediate loading of a
Formhöhlung, wie sie nachstehend beschrieben wird, zu bewirken. In einem solchen Fall müssen die vorgeschäumten Perien vor der Beschickung der Formhöhiung auf den Atnosphärendruck zurückgebracht werden.Cavity as described below cause. In such a case, the pre-expanded pearles must be brought to atmospheric pressure before the cavity is charged be returned.
Wie nachstehend näher erläutert wird, werden mitAs explained in more detail below, with
Druckluft betätigte Füllpistoien eingesetzt, um die vorgeschäumten Perien in ein Paar von identischen Formhöhiungen 52 und 54 einzublasen, die in der FigurCompressed air operated filling pistons are used to form the pre-expanded peria into a pair of identical mold heights 52 and 54 that are shown in the figure
schematisch dargestellt sind.
30are shown schematically.
30th
Die Formungseinrichtung 50 enthält Formplatten 5 6 und 58, die an einer Rahmeneinrichtung 60 befestigt sind. .Zusätzlich ist eine Formplatte 62 gegenüber der Formplatte 56 beweglich an der Rahmeneinrichtung 60 angebracht, während eine identische Formplatte 64 gegenüber der Formplatte 58 beweglich an der Rahmeneinrich-The molding device 50 includes molding plates 56 and 58 which are attached to a frame device 60 are. In addition, a mold plate 62 is movable with respect to the mold plate 56 on the frame device 60 attached, while an identical mold plate 64 relative to the mold plate 58 movable on the frame device
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tung 60 angebracht ist. Wie nachstehend näher erläutert wird, enthalten die Formplatten 56, 58, 62 und 64 alle eine Anzahi von Löchern, die sich durch die Formplatten hindurch erstrecken. Einige dieser Löcher dienen zum Hereinlassen von aus der Füllpistole 66 zugeführten, vorgeschäumten Perlen, während andere Löcher zum Hereinlassen eines zum Heizen dienenden Fluids und zum Evakuieren des Innenraums jeder Formhöhlung vorgesehen sind.device 60 is attached. As will be discussed in more detail below, the mold plates 56, 58, 62 and 64 contain all of them a number of holes extending through the mold plates. Some of these holes are used for Letting in pre-expanded beads supplied from the filling gun 66 while others have holes for letting in a fluid for heating and for evacuating the interior of each mold cavity are provided.
Die Formplatten 62 und 64 können zu ihren gegenüberliegenden Gegenstücken hin- und von diesen wegbewegt werden. Mit dieser Anordnung können durch einfaches Variieren der Größe der Formhöhlungen 52 und 54 sowie der Gestaltung der Formungsflächen selbst geformte Gegenstände wie Isolierplatten bzw. -tafeln mit einem weiten Bereich von Dicken und Formen hergestellt werden.The mold plates 62 and 64 can be moved to and from their opposing counterparts will. With this arrangement, by simply varying the size of the mold cavities 52 and 54 as well the design of the shaping surfaces even shaped objects such as insulating panels or panels with a wide range of thicknesses and shapes can be manufactured.
Das Fluid-Beförderungssystem der Formungseinrichtung 50 wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Figur näher erläutert.The fluid handling system of the molding facility 50 is explained in more detail below with reference to the figure.
Bei der bevorzugten Verfahrensweise wird ein erhitztes Fluid wie Heißluft zwei getrennten Fluid-Speicherräumen 68 und 70 zugeführt, die sich geeigneterweise in der Nähe der Formungseinrichtung 50 befinden. Zwar kann als erhitztes Fluid heiße Luft eingesetzt werden, jedoch wird überhitzter Dampf mit einer Temperatur von 93 0C bis 135 0C bevorzugt. Das erhitzte Fluid wird aus dem Fluid-Speicherraum 68 durch eine oder mehrere Leitungen 72 hindurch einer (nicht gezeigten) Fluid-Verteilungskammerzugeführt, die sich hinter der Formungsfläche der Formplatte 62 befindet. Ein Magnetventil 74, das zwischen einer offenen und einer geschlossenen Stellung bewegt werden kann, reguliert die durch die Leitung 72 hindurchIn the preferred method, a heated fluid such as hot air is supplied to two separate fluid storage spaces 68 and 70, suitably located in proximity to the forming device 50. Although hot air can be used as the heated fluid, superheated steam with a temperature of 93 ° C. to 135 ° C. is preferred. The heated fluid is supplied from the fluid storage space 68 through one or more conduits 72 to a fluid distribution chamber (not shown) located behind the molding surface of the mold plate 62. A solenoid valve 74, which can be moved between an open and a closed position, regulates the flow through line 72
erfolgende Strömung des Fluids. In ähnlicher Weise wird das Fluid durch eine oder mehrere Leitungen 76, die durchoccurring flow of the fluid. Similarly, the fluid is passed through one or more conduits 76 passing through
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ein ähnliches Ventil 78 reguliert v/erden, einer hinter der Formungsfläche der Formplatte 64 befindlichen Fluid-Verteiluneskammer zugeführt. Da die Formpiatten 62 und 64 auf der Rahmeneinrichtung 60 beweglich sind, ist es erwünscht, daß die Leitungen 72 und 76 flexibel sind, damit diese Eewegung kompensiert werden kann.a similar valve 78 regulates grounding a fluid distribution chamber located behind the forming surface of the mold plate 64 fed. Since the mold plates 62 and 64 are movable on the frame assembly 60, it is It is desirable that lines 72 and 76 be flexible so that this movement can be compensated for.
Aus ueni I'iuid-Speicherraum 70 wird das zum Erhitzen dienende Fluid durch eine oder mehrere Leitungen '0 80 und 84 den Formplatten 56 bzw. 58 zugeführt. Die Strömung durch die Leitungen 80 und 84 wird in gleicher Weise durch Magnetventile 82 bzw. 86 reguliert. Wie nachstehend beschrieben wird, ist ein durch eine Leitung 90 über ein Ventil 92 mit der hinter der Formungsfläche der Formplatte 62 befindlichen Fluid-Verteilungskanmer verbundenes Abiaßrohr 88 vorzugsweise senkrecht unterhalb der Formungseinrichtung 50 angeordnet. In ähnlicher Weise ist eine Leitung 94 über ein Ventil 96 an einer Anzahl von Stellen mit de r hinter der Formungsfläche derThe ueni I'iuid storage space 70 is used for heating serving fluid is supplied through one or more lines 80 and 84 to the mold plates 56 and 58, respectively. the Flow through lines 80 and 84 is similarly regulated by solenoid valves 82 and 86, respectively. As follows is described is a through conduit 90 via valve 92 to the rear of the forming surface the mold plate 62 located fluid distribution channel connected Discharge pipe 88 is preferably arranged vertically below the shaping device 50. In a similar way Way is conduit 94 via valve 96 at a number of locations with de r behind the forming surface of the
Formplatte 56 befindlichen Fluid-Verteilungskammer und mit dem Ablaßrohr 88 verbunden. Leitungen 98 und 100 verbinden die hinter den Formungsflächen der Formplatten 58 bzw. 64 befindlichen Fluid-Verteilungskammern über Ventile 102 bzw. 104 mit dem Abiaßrohr 88. Das Ablaßrohr 88 ist über einForm plate 56 located fluid distribution chamber and with the drain pipe 88 connected. Lines 98 and 100 connect the behind the molding surfaces of the mold plates 58 and 64 located fluid distribution chambers via valves 102 and 104 with the discharge pipe 88. The discharge pipe 88 is via a
Ventil 106 K1It einer Vakuumpumpe 108 verbunden, die ein hohes Leistungsvermögen hat. Das Ablaßrohr 88 steht über ein Ventil 110 mit einem zur Atmosphäre führenden Ablaß in Verbindung. Vorzugsweise handelt es sich bei allen Ventilen, die in dem Fluid-Beförderungssystem eingesetzt werden, um Magnetventile, damit eine Fernbetätigung der Ventile, vorzugsweise unter Anwendung eines Programms, ermöglicht wird. Außerdem zeigen alle Ventile ein Zweipunktverhaiten, so daß sie entweder im vollständig geöffneten oder im vollständig geschlossenen Zustand arbeiten.Valve 106 K 1 It connected to a vacuum pump 108, which has a high capacity. The drain pipe 88 communicates via a valve 110 with a drain leading to the atmosphere. All valves that are used in the fluid transport system are preferably solenoid valves so that remote actuation of the valves, preferably using a program, is made possible. In addition, all valves show a two-point behavior so that they operate either in the fully open or in the fully closed state.
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Nach der vorstehend beschriebenen Formungseinrichtung werden nun die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte näher erläutert.After the shaping device described above, the method steps according to the invention are now carried out explained in more detail.
Wenn die Formplatten 62 und 64 in ihre geschlossene Stellung relativ zu ihren jeweiligen Gegenstücken 56 bzw. 58 bewegt worden sind, wird die Temperatur der Formhöhlungen 52 und 54 auf 93 0C bis 135 0C gehalten, indem man, falls dies notwendig ist, das Fluid von dem einen oder dem anderen der Fiuid-Speicherräume 68 und 70 in die Formhöhlungen einleitet. Wenn die Formplatten in geeigneter Weise festgestellt bzw. festgeklemmt und verschlossen sind, werden die Ventile 74, 82, 86, 78 und 110 geschlossen, während die Ventile 92, 96, 102, 104 und 106 geöffnet sind und die Vakuumpumpe 108 eingeschaltet bzw. betätigt wird, um den Druck in den Formhöhlungen 52 und 54 unter den Atmosphärendruck, vorzugsweise auf ein Vakuum von 267 bis 307 rabar, herabzusetzen. Kurz danach werden die Füllpistolen 66 betätigt, um die teilweise aufgeschäumten bzw. vorgeschäumten, heißen Perlen in die Formhöhlungen 52 und 54 einzublasen und die Formhöhlungen auszufüllen. Wenn die Formhöhiungen gefüllt worden sind, werden die Füllpistolen 66 außer Betrieb gesetzt, und die Ventile 82, 86, 92, 104 und 106When the molding plates have been moved 62 and 64 in its closed position relative to their respective counterparts 56 and 58, the temperature of the mold cavities is maintained at 93 0 C to 135 0 C 52 and 54 by, if one is necessary, the Introduces fluid from one or the other of the fluid storage spaces 68 and 70 into the mold cavities. When the mold plates are properly clamped and locked, valves 74, 82, 86, 78 and 110 are closed while valves 92, 96, 102, 104 and 106 are open and vacuum pump 108 is turned on is to reduce the pressure in the mold cavities 52 and 54 below atmospheric pressure, preferably to a vacuum of 267 to 307 rabar. Shortly thereafter, the filling pistols 66 are actuated to blow the partially foamed or pre-expanded hot beads into the mold cavities 52 and 54 and to fill the mold cavities. When the mold cavities have been filled, the fill guns 66 are disabled and the valves 82, 86, 92, 104 and 106 are disabled
^ befinden siel·, in ihrer offenen Stellung, während die Ventile 96, 102, 74, 78 und 110 geschlossen werden. Demnach strömt in dieser Stufe das Fluid aus dem Fluid-Speicherraum 70 durch die Leitungen 80 und 84 und durch die Formungsflächen der jeweiligen Formpiatten 56 und ^ are in their open position while valves 96, 102, 74, 78 and 110 are closed. Accordingly, in this stage, the fluid flows from the fluid storage space 70 through the lines 80 and 84 and through the molding surfaces of the respective mold plates 56 and
58 hindurch, quer durch die jeweiligen Formhöhlungen 52 und 54, durch die Formungsflächen der Formplatten 62 und 64 heraus und durch die Leitungen 90 und 100 zu der Vakuumpumpe 108. Nach einer bestimmten Zeitspanne kann die Strömungsrichtung des erhitzten Fluids umgekehrt werden.58 through, across the respective mold cavities 52 and 54, through the molding surfaces of the mold plates 62 and 64 out and through lines 90 and 100 to vacuum pump 108. After a period of time the direction of flow of the heated fluid can be reversed will.
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BAD ORIGINALBATH ORIGINAL
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Im Faile der Anwendung einer Umkehrung der Strömungsrichtung wird diese Bewirkt/indem die Ventile 82 und 86 geschlossen werden, während die Ventile 74 und 78 geöffnet werden, und indem die Ventile 92 und 104 geschlossen werden,während die Ventile 96 und 102 geöffnet werden, was dazu führt, daß das Fluid aus dem Fluid-Speicherraum 68 durch die Formungsflächen der Formplatten 62 und 64 hindurch in entcregengesetzter Richtung quer durch die Forinhöhiungen und 'durch die in den Formungsflächen der Formplatten 56 und 58 befindlichen öffnungen heraus und durch die Leitungen 94 und 98 zu der Vakuumpumpe 108 strömt. Durch diese Anordnung wird die Möglichkeit der Erzeugung eines sich über die Dickenrichtung des geformten Gegenstandes erstreckenden DichtegradientenIn the event that a reversal of the flow direction is used, this is effected by the valves 82 and 86 are closed while valves 74 and 78 are opened and valves 92 and 104 are closed while the valves 96 and 102 are opened, which results in the fluid from the fluid storage space 68 transversely through the molding surfaces of the mold plates 62 and 64 in the de-energizing direction by the form elevations and by those in the molding surfaces of the mold plates 56 and 58 located openings out and through the lines 94 and 98 to the vacuum pump 108 flows. This arrangement makes it possible to generate a spread across the thickness direction of the molded article extending density gradient
'5 beträchtlich vermindert, so daß ein wesentlich gleichmäßigeres und besser verkäufliches Erzeugnis erhalten wird. Wie bekannt ist, wirken die teilweise aufgeschäumten bzw. vorgeschäumten Perlen außerdem als sehr wirkungsvolle Isoiiermaterialien, so daß eine beträchtlich längere'5 considerably reduced, so that a much more uniform and better salable product is obtained. As is known, the partially foamed ones work or pre-expanded beads are also very effective insulating materials, so that a considerably longer
™ Formungszeit angewendet werden müßte, um ein vollständiges Verschmelzen der Perlen in der gesamten Formhöhiung zu gewährleisten, wenn das zum Heizen dienende Fiuid im Faile der Herstellung einer sehr dickengeformten Platte nur von einer Seite einer Formhöhlung her zuge-™ Forming time would have to be applied to achieve a complete Ensure fusing of the beads in the entire mold height, if that is used for heating Fluid in the case of making a very thick one Plate is only attached to a cavity from one side
führt werden würde. Durch das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung wird die Formungszeit jedoch beträchtlich herabgesetzt, da die vorgeschäumten Perlen von einander gegenüberliegenden Seiten her durch das Fiuid durchtränkt bzw. durchspült werden,leads would be. By the method according to the invention and the device according to the invention, however, considerably reduces the molding time since the pre-expanded ones Pearls are soaked or flushed through the fluid from opposite sides,
wodurch ein inniges und gründliches Erhitzen alier Perlen sichergestellt wird.whereby an intimate and thorough heating of all pearls is ensured.
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Das in den Formhöhiungen befindliche Erzeugnis wird dann gekühlt, indem man alle Ventile, die mit den Fluid-Speicherräumen 68 und 70 in Verbindung stehen, schließt und die Ventile 92, 96, 102, 104 und 106 öffnet, während die Vakuumpumpe betätigt wird und das Ventil 110 noch geschlossen bleibt, um den Druck auf einen unter dem Atmosphärendruck liegenden Wert, vorzugsweise auf ein Vakuum von etwa 333 mbar, herabzusetzen. Die Feuchtigkeit und alle Gase, die in den Formhöhlungen 52 und 54 enthalten sind, werden dann evakuiert, und während der Druck sinkt, vermindert sich auch die in den Formhöhlungen herrschende Temperatur. Bei diesem Schritt wird die Konzentration des Treibmittels auf weniger als 0,5 Gew.-%, vorzugsweise auf weniger als 0,3 Gew.-%, herabgesetzt. Anschließend wird das Ventil 106 geschlossen und das Ventil 110 geöffnet, um die Formhöhlungen auf den Atmospärendruck zurückzubringen, worauf die Formplatten entriegelt und geöffnet werden und der fertige Formgegenstand automatisch aus jeder der Formhöhlungen ausgestoßen wird.The product located in the mold cavities is then cooled by opening all the valves that come with the Fluid storage spaces 68 and 70 are in communication, closes and the valves 92, 96, 102, 104 and 106 opens, while the vacuum pump is actuated and the valve 110 still remains closed to reduce the pressure to one below atmospheric pressure, preferably to a vacuum of about 333 mbar. the Moisture and any gases contained in the mold cavities 52 and 54 are then evacuated, and as the pressure decreases, the temperature in the mold cavities also decreases. With this one Step is the concentration of the propellant to less than 0.5 wt .-%, preferably to less than 0.3% by weight, reduced. Then the valve 106 is closed and the valve 110 is opened to the To bring cavities back to atmospheric pressure, whereupon the mold plates are unlocked and opened and the finished molded article is automatically removed from each the mold cavities is ejected.
Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung, wie sie vorstehend beschrieben wurde, wird ein schneller Abiauf des Formungsvorgangs erzielt, was hauptsächlich darauf beruht, daß die Foriahöblungen schnell mit den vorgeschäumten Perlen gefüllt v/erden können und daß die Perlen dann gleichmäßig auf ihre Schmelztemperatur bzw. Verschmelzungstemperatur erhitzt werden können, um die Perien in Form des fertigen Gegenstandes zu verfestigen.The device according to the invention, as described above, enables a faster process the molding process achieved, which is mainly due to the fact that the Foriahöblungen quickly with the pre-expanded Pearls can be filled and that the pearls then uniformly to their melting temperature or melting temperature can be heated to solidify the peries in the form of the finished article.
Das geformte Erzeugnis wird dann aus den Formhöhlungen ausgestoßen und steht sofort für ein Verpacken und für die Beförderung zu einem Käufer zur Verfügung.The molded product is then ejected from the mold cavities and is immediately available for packaging and for available for carriage to a buyer.
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' Die Erfindung ist vorstehend anhand einer spezieilen /vusführungsform, bei der n-Pentan als Treibmittel enthaltende Polystyrol-Perlen eingesetzt wurden, beschrieben worden, jedoch sind dies nur bevorzugte Materialien. Beispiele für andere verschäumbare, teiichenförmige, polymere Materialien, die eingesetzt werden können, sind andere Homopoiymere und Copolymere, die von Vinyl-Monomeren abgeleitet sind, z. B. Vinylchlorid, Divinyibenzol, öi -Methy!styrol, Nuclear- bzw. mit Keim-The invention has been described above on the basis of a special embodiment in which polystyrene beads containing n-pentane were used as blowing agent, but these are only preferred materials. Examples of other foamable, particulate polymeric materials that can be used are other homopolymers and copolymers derived from vinyl monomers, e.g. As vinyl chloride, Divinyibenzol, oil -methyl! Styrene, Nuclear-or with germ
^O bildnern versehenes Dimethyistyrol und Vinyinaphthalin. Zusätzlich zu den Polystyrol-Homopolymeren sind Copolymere von Styrol mit Λ-Methy!styrol, Divinyibenzol, Butadien, Isobutylen und Acrylnitril mit einem Gehalt von etwa 50 % oder mehr Styrol besonders geeignet. Bei-^ O forming dimethyl styrene and vinyl naphthalene. In addition to the polystyrene homopolymers, copolymers of styrene with Λ -methyl styrene, divinyibenzene, butadiene, isobutylene and acrylonitrile with a styrene content of about 50% or more are particularly suitable. At-
'~* spiele für geeignete Treibmittel sind andere flüchtige, aliphatische oder cycloaliphatische Kohlenwasserstoffe mit im aligemeinen 1 bis 7 Kohlenstoffatomen pro Molekül. Beispiele für solche Kohlenwasserstoffe sind Methan, Mthan, Propan, Butan, Hexan, Petroläther, '~ * Games of suitable blowing agents are other volatile aliphatic or cycloaliphatic hydrocarbons having aligemeinen 1 to 7 carbon atoms per molecule. Examples of such hydrocarbons are methane, methane, propane, butane, hexane, petroleum ether,
Cyciopentan, Cyclohexan, Cyclopentadien und halogenierte Derivate, deren Siedepunkte unter dem Erweichungspunkt der Polymere liegen. Andere Beispiele für Treibmittel sind Dichioräthyien, Dichlordifluormethan, Aceton, Methanol, Methylacetat, Äthylacetat, Methylformiat,Cyciopentane, cyclohexane, cyclopentadiene and halogenated Derivatives whose boiling points are below the softening point of the polymers. Other examples of propellants are dichloromethane, dichlorodifluoromethane, acetone, methanol, methyl acetate, ethyl acetate, methyl formate,
Äthyiformiat, Propionaldehyd und Dipropyläther. Das Treibmittel liegt im allgemeinen in einer Menge von 3 bis 15 Gew.-%, vorzugsweise von 5 bis 8 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Polymere, vor.Ethyiformate, propionaldehyde and dipropyl ether. That Propellant is generally in an amount of 3 to 15% by weight, preferably 5 to 8% by weight, based on the weight of the polymers.
Die Erfindung wird durch die nachstehendenThe invention is completed by the following
Beispiele näher erläutert.Examples explained in more detail.
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Es wurde die vorstehend beschriebene Vorrichtung angewendet. 16 kg Polystyrol-Perlen, in denen als Treibmittel 7 % n-Pentan enthalten waren, wurden in den Behälter 12 eingefüllt. Die Temperatur des Heizmantels wurde auf 107 0C eingestellt, und die Perlen wurden 100 s lang vorerhitzt, während Luft mit einer Geschwindigkeit von 2832 l/min durch den Behälter strömte. Während der Vorerhitzungsperiode herrschte in dem Behälter annähernd Atmosphärendruck, und die Perlen dehnten sich aus. Danach wurde der Behälter verschlossen, und 3 min lang wurde ein Vakuum von 773 mbar angelegt, wodurch die Konzentration des n-Pentans auf etwa 1 Gew.-% vermindert wurde. Die erhaltenen, vorgeschäumten Perlen hatten eine Dichte von 0,026 kg/1. Die vorgeschäumten Perlen wurden anschließend unter Ausbildung einer Platte bzw. Tafel geformt, wozu eine Doppel-Formplatten-Vorrichtung zur Formung von Platten bzw. Tafein eingesetzt wurde, deren Formplatten eine Größe von 1,2 m χ 2,4 m und eine Dicke von 51 mm hatten. Die Formung erfolgte unter Anwendung von Dampf mit einem Druck von 0,686 bar. Es wurde ein ausgezeichnetes Verschmelzen der Teilchen erzielt. Das Erzeugnis wurde 3 min lang unter Vakuum gekühlt; es hatte eine gute Dimensionsstabilität und eine Treibmittelkonzentration von etwa 0,25 %.The device described above was used. 16 kg of polystyrene beads containing 7% n-pentane as a blowing agent were filled into the container 12. The temperature of the heating mantle was set at 107 0 C, and the beads were preheated 100 s long, while air flowed at a rate of 2,832 l / min through the container. During the preheat period, the container was at approximately atmospheric pressure and the beads expanded. The container was then closed and a vacuum of 773 mbar was applied for 3 minutes, as a result of which the concentration of the n-pentane was reduced to about 1% by weight. The pre-expanded beads obtained had a density of 0.026 kg / l. The pre-expanded beads were then shaped to form a plate, for which purpose a double-forming plate device was used for forming plates or plates, the size of which was 1.2 m × 2.4 m and a thickness of 51 mm mm had. The molding was carried out using steam at a pressure of 0.686 bar. Excellent fusing of the particles was achieved. The product was cooled under vacuum for 3 minutes; it had good dimensional stability and a blowing agent concentration of about 0.25%.
Beispiel 2
30 Example 2
30th
Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt, jedoch wurde nach der Vorerhitzungsperiode über einen Zeitraum von 6 s Dampf mit einem Druck von 6,86 bar in den Behälter eingeführt, während der Behälter auf At-The procedure of Example 1 was repeated, but after the preheating period was over one Period of 6 s steam is introduced into the container at a pressure of 6.86 bar, while the container is at-
mosphärendruck gehalten wurde. Dann wurde an den Behälteratmospheric pressure was maintained. Then it was attached to the container
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ein Vakuum angelegt, der Behälter wurde 30 s lang evakuiert, und das Vakuum wurde 1,5 min lang aufrechterhalten, was zur Verminderung des Pentangehaits auf etwa 1 Gew.-% ausreichte. Das erhaltene Erzeugnis hatte eine außerordentlich geringe Dichte (0,012 kg/1) und war trocken. Auch dieses Erzeugnis wurde wie in Beispiel 1 beschrieben geformt, jedoch war zum Hindurchdringen durch die vorgeschäumten Perlen ein Dampf mit einem Druck von nur 0,54 9 bar erforderlich. Die Kühlzeit wurde auf 20 s vermindert. Man erzielte ein ausgezeichnetes Verschmelzen der Perlen, und das Erzeugnis hatte eine ausgezeichnete Dimensionsstabilität. Aus der Verminderung der Kühlzeit geht hervor, daß das geformte Erzeugnis vollständig frei von Feuchtigkeit und Treibmittel war.a vacuum was applied, the container was evacuated for 30 seconds and the vacuum was maintained for 1.5 minutes, which was sufficient to reduce the pentane content to about 1% by weight. The product obtained had an extremely low density (0.012 kg / l) and was dry. This product was also made as in Example 1 described, but steam was included to penetrate through the pre-expanded beads a pressure of only 0.549 bar required. The cooling time was reduced to 20 s. Excellent fusing of the pearls and the product was achieved had excellent dimensional stability. The reduction in the cooling time shows that the molded product was completely free of moisture and blowing agent.
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Claims (1)
10Fluid conveying devices, which serve to supply a heated fluid to the mold cavity from one side of the mold cavity, while the fluid conveying devices discharge fluid from the mold cavity through the other side of the mold cavity, and then serve to discharge the fluid that is present in the mold cavity Reduce the pressure below atmospheric pressure and bring the mold cavity back to atmospheric pressure,
10
35is provided.
35
15a first valve device (74) in the first conduit,
15th
20a vacuum pump (108),
20th
30Management,
30th
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