DE3107697A1 - METHOD FOR THE PRODUCTION OF MOLDED BODIES FROM FOAMABLE, THERMOPLASTIC PLASTIC MATERIAL, AND DEVICE FOR IMPLEMENTING THE METHOD - Google Patents
METHOD FOR THE PRODUCTION OF MOLDED BODIES FROM FOAMABLE, THERMOPLASTIC PLASTIC MATERIAL, AND DEVICE FOR IMPLEMENTING THE METHODInfo
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Description
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Karl Handle & Söhne ^ jV A 37 035/beiKarl Handle & Sons ^ jV A 37 035 / bei
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7130 Mühlacker7130 Mühlacker
Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus schäumbarem, thermoplastischem Kunststoffmaterial sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.Process for the production of moldings from foamable, thermoplastic material and device for Implementation of the procedure.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach dem Oberbegriff des Anspruches 4.The invention relates to a method according to the preamble of claim 1 and to a device for carrying out a method according to the preamble of claim 4.
In der DE-OS 15 04 360 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem zur Abkühlung in der Stabilisierungsphase Kühlwasser eingeleitet und danach das Vakuum angelegt wird. Dadurch soll die Abkühlung des Formkörpers durch das Kühlwasser erfolgen. Dann wird der Formkörper mit Vakuum ausgestoßen.In DE-OS 15 04 360 a method is described in which for cooling in the stabilization phase, cooling water is introduced and then the vacuum is applied. This is supposed to help cool down the shaped body take place through the cooling water. Then the molded body is ejected with a vacuum.
Bei dem gattungsgemäßen Verfahren (DE-OS 29 11 120) wird nach dem Ausschäumen des Formkörpers Druckluft als Stabilisierungsmittel eingeleitet, um die Zellstruktur des Formkörpers für die eingeschlossenen Treib- und Schäummittel durchlässig zu machen. Der Formkörper erhält dadurch jedoch eine rauhere Oberfläche als bei Stabilisierung mit Wasser. Zum Glätten der Oberfläche wird daher am Ende der Stabilisierungsphase ein Vakuum angelegt, bei dem sich die Formkörperstruktur verdichtet.In the generic method (DE-OS 29 11 120) is after the foaming of the molded body compressed air introduced as a stabilizing agent to the cell structure of the molded body for the to make enclosed blowing and foaming agents permeable. However, this gives the molded body a rougher surface than when stabilized with water. To smooth the surface, a vacuum is therefore applied at the end of the stabilization phase, in which the shaped body structure compresses.
Die zur Abkühlung verwendeten Stabilisierungsmittel - Kühlwasser oder Druckluft - erfordern zum Einbringen dieser Mittel nichtThe stabilizing agents used for cooling - cooling water or compressed air - do not require these agents to be introduced
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nur arbeits- und zeitaufwendige Verfahrensschritte, sondern auch eine besondere konstruktive Ausbildung der zur Durchführung der Verfahren dienenden Vorrichtungen. Darüber hinaus ist als weiterer Verfahrensschritt das Anlegen des Vakuums erforderlich, um die durch die Stabilisierungsmittel verursachten Nachteile zu vermeiden. Trotz dieser aufwendigen Maßnahmen kann ein Nachschäumen des Formkörpers nicht verhindert werden, weil das im Formkörper vorhandene Treibmittel nicht ausreichend schnell gekühlt werden kann bzw. der Formkörper eine solche Zellstruktur hat, daß das Treibmittel nur langsam entweichen kann.only labor-intensive and time-consuming process steps, but also a special design of the devices used to carry out the process. In addition, as further process step the application of the vacuum required, in order to avoid the disadvantages caused by the stabilizing agents. Despite these complex measures, a Post-foaming of the shaped body cannot be prevented because the blowing agent present in the shaped body cannot be cooled sufficiently quickly can or the molded body has such a cell structure that the propellant can only escape slowly.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Verfahren so auszubilden, daß durch abrupten Entzug des Treibmittels jedes weitere Nachschäumen vermieden wird.The invention is based on the object of the generic method to be designed in such a way that any further foaming is avoided by abrupt withdrawal of the propellant.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.According to the invention, this object is achieved with the characterizing features of claim 1 solved.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird somit auf die Anwendung eines besonderen Stabilisierungsmittels, wie Wasser oder Luft, zur Kühlung des ausgeschäumten Formkörpers verzichtet und stattdessen unmittelbar nach dem Bedampfen evakuiert» Bei Anlegen des Vakuums entsteht ein starker plötzlicher Sog, der schlagartig das gesamte Treibmittel sowie vorhandenen Dampf mitreißt, so daß der Formkörper rasch abgekühlt und deshalb ein Nachschäumen wirksam verhindert wird. Infolge des erfindungsgemäßen Verfahrens erhält der Formkörper eine glatte Oberfläche, wie sie sonst nur bei wassergekühlten Formkörpern erreicht wird, ohne daß zusätzliche Verfahrensschritte erforderlich sind. Die Oberfläche des Formkörpers kann noch weiter geglättet werden, indem während des Bedampfens Wasser in den Wasserdampf eingesprüht wird. Dadurch tritt eine Abkühlung ein, die zu einer höharen Feuchtigkeit und damit einem besseren Verschweißen der granulatartigen Kunststoffteilchen führt. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sind somit weder Stabilisierungsmittel noch besondere Maßnahmen zum Einbringen und Entfernen eines solchen Stabili-The method according to the invention is therefore based on the application a special stabilizing agent, such as water or air, for cooling the foamed molded body is dispensed with and instead evacuated immediately after steaming. »When the vacuum is applied, a strong, sudden suction occurs, which is sudden entrains all of the propellant and any steam present, so that the molded body is rapidly cooled and therefore post-foaming is effectively prevented. As a result of the method according to the invention the molded body receives a smooth surface that is otherwise only achieved with water-cooled molded bodies, without that additional process steps are required. The surface the shaped body can be smoothed even further by spraying water into the steam during steaming will. This results in a cooling, which leads to a higher one Moisture and thus a better welding of the granular plastic particles leads. In the method according to the invention are therefore neither stabilizers nor special measures for introducing and removing such a stabilizer
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sierungsmittels notwendig, so daß das erfindungsgemäße Verfahren durch Einsparung von Material, Arbeitsaufwand und Zeit wesentlich billiger und einfacher durchgeführt werden kann. Da zur Abkühlung kein Wasser verwendet w^rd, sind die Form und der Formkörper bei seiner Entnahmeffrei von Feuchtigkeit, so daß ein weitgehendes Nachtrocknen eingespart werden kann. Schließlich wird die Wirtschaftlichkeit noch dadurch verbessert, daß die Betriebstemperatur während des Evakuierens im wesentlichen aufrechterhalten bleibt, so daß die Form für den nächsten Ausschäumvorgang nicht erneut aufgeheizt werden muß.Sierungsmittel necessary, so that the inventive method by saving material, labor and time can be done much cheaper and easier. Since no water is used for cooling, the shape and the molded body is free of moisture when it is removed, so that extensive post-drying can be saved. Finally, the economy is further improved by keeping the operating temperature during evacuation is essentially maintained, so that the mold for the next foaming process is not reheated got to.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.Further features of the invention emerge from the claims, the description and the drawing.
Die Erfindung wird nachstehend anhand einer in der Zeichnung im Schnitt dargestellten Schäumvorrichtung des erfindungsgemäßen Verfahrens näher erläutert.The invention is described below with reference to one in the drawing shown in section foaming device of the invention Procedure explained in more detail.
Die Schäumvorrichtung 1 weist eine Dampfkammer 2 auf, in deren mittlerem Bereich eine Schäumform 3 in der oberen und unteren Schäumformwandung so angeordnet ist, daß die Dampfkammer in eine obere und untere Heizkammer 21 und 2" unterteilt ist. Ein Füllinjektor 5 durchsetzt die obere Heizkammer 2' und mündet in eine Zutrittsöffnung 31 der oberen Wandung 32 der Schäumform 3. In der oberen und unteren Wandung llajind 32 der Schäumform sind beiderseits des Füllinjektors 5 zweiYgleichmäßig verteilt angeordnete Düsenöffnungen 4. In den Kammerseitenwänden 6 und 7 und im Kammerboden 8 befinden sich jeweils zwei Öffnungen 9 bis 11. Die Öffnungen 9 der rechten Kammerseitenwand sind Zutrittsöffnungen, in die Leitungen 12 und damit verbundene Dampfzuleitungen 9 münden. In den Zuleitungen 19 liegen in Dampfzuleitungsrichtung Z hintereinander zwei offene Kolbenventile 13 und 14, mit denen die Dampfzufuhr von einem außerhalb der Vorrichtung liegenden Behälter für Sattdampf (nicht dargestellt) gesteuert werden kann; das rückwärtige VentilThe foaming device 1 has a steam chamber 2, in the middle area of which a foaming mold 3 is arranged in the upper and lower foaming mold walls so that the steam chamber is divided into an upper and lower heating chamber 2 1 and 2 " . A filling injector 5 penetrates the upper heating chamber 2 'and opens into an access opening 31 of the upper wall 32 of the foaming mold 3. In the upper and lower wall llajind 32 of the foaming mold, two Y evenly distributed nozzle openings 4 are located on both sides of the filling injector 5. In the chamber side walls 6 and 7 and in the chamber bottom 8 There are two openings 9 to 11. The openings 9 on the right side wall of the chamber are access openings into which lines 12 and associated steam lines 9 open outside the device lying container for saturated steam (not shown) gest can be valued; the rear valve
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14 ist hierzu mit einem- Steuerventil -|5 verbunden. In der linken Seitenwand 7 sind zwei Auslaßöffnungen 10 vorgesehen, die entsprechend den Zutrittsöffnungen 9 in jeweils eine der Heizkammern 2' und 2" münden. Zur Entwässerung der Kammer sind die Auslaßöffnungen 10 mit offenen Kolbenventilen 16 verbunden, über diedas Kondensaten nicht dargestellte Abwässerkanäle geleitet werden kann. Die beiden anderen öffnungen 11 im Kammerboden 8 sind mit offenen Steuerventilen 17 zur Entlüftung der Kammer verbunden. Die Leitungen 12 sind über eine Ventilleitung 21 mit einem Vakuumsystem verbunden, das aus einer Vakuumpumpe 22, einem in Saugrichtung A der Pumpe hintereinander angeordneten offenen Kolbenventil 29, einem Zyklonabscheider 27 mit einem Ablaßventil 28 für Kondensat, einem Auf- und Zuhahn 25 oder Vakuunfoegrenzungsventil zur Einstellung des Vakuums, einem Manometer 26 und einem Schauglas 23 als Kontrollteil besteht.14 is for this purpose with a control valve - | 5 connected. In the left side wall 7 there are two outlet openings 10 which, corresponding to the inlet openings 9, open into one of the heating chambers 2 'and 2 ". For draining the chamber, the outlet openings 10 are connected to open piston valves 16, through which the condensate, not shown, drains The two other openings 11 in the chamber bottom 8 are connected to open control valves 17 for venting the chamber. The lines 12 are connected via a valve line 21 to a vacuum system consisting of a vacuum pump 22, an open piston valve arranged one behind the other in the suction direction A of the pump 29, a cyclone separator 27 with a drain valve 28 for condensate, an on and off valve 25 or vacuum limiting valve for adjusting the vacuum, a manometer 26 and a sight glass 23 as a control part.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch mit einer Dampfkammer durchgeführt werden, bei der kein Dampf, sondern Wasser zugeführt wird. In diesem Fall sind nahe der Innenseite der unteren und oberen Kammerwandung jeweils ein Heizelement in Form einer Elektroheizplatte und zwischen den Heizplatten und der gegenüberliegenden Kammerwandung jeweils eine Wassersprühleitung angeordnet, deren öffnungen in Richtung der Heizplatten gerichtet sind.The method according to the invention can also be carried out with a steam chamber be carried out in which no steam, but water is supplied. In this case they are close to the inside of the lower and upper chamber walls each have a heating element in the form of an electric heating plate and between the heating plates and the opposite chamber wall is each arranged a water spray line, the openings in the direction of the heating plates are directed.
Über den Füllinjektor 5 wird die erforderliche Menge an Kunststoffmaterial in die auf ca. 85 bis 100° C vorgewärmte Schäumform 3 eingebracht. Die Schäumform wird bei der dargestellten Vorrichtung 1 durch Einleiten von Wasserdampf über die öffnungen 9 vorgeheizt und auf Temperatur gehalten. Bei einer Kammer mit Heizelementen und Wassersprühleitungen erfolgt das Vorheizen und Halten auf Temperatur durch Einleiten von Wasser in die Sprühleitungen und anschließendes Versprühen und auf Temperatur halten durch die Heizplatten.The required amount of plastic material is supplied via the filling injector 5 introduced into the foaming mold 3, which has been preheated to approx. 85 to 100 ° C. The foaming form is shown in the Device 1 is preheated by introducing steam through openings 9 and kept at temperature. With a chamber with Heating elements and water spray lines are preheated and maintained at temperature by introducing water into the spray lines and then spraying and keeping at temperature by the heating plates.
Zum Einleiten von Dampf j.n ^±e Heizkammern 21 und 2" werden die Ventile 13 und 14 der Dampfzuleitung 19 geöffnet, während das Steuerventil 29 des Vakuumsystems geschlossen wird. Gleichzeitig wird ein Druckluftventil 18 einer Druckleitung 30 geschlossen, die ebenfalls mit den Leitungen 12 zum Auswerfen des Formkörpers 20 verbunden ist. Nachdem der so zugeführte Dampf durch die Düsenöffnungen 4 in die Schäumform 3 eingedrungen ist, schäumt das im Inneren der Schäumform befindliche Kunststoffmaterial, wie beispielsweise Polystyrol, aus. In den" Sattdampf kann zur Kühlung und besserem Verschweißen des granulatartigen Kunststoffmaterials Wasser eingesprüht werden, wodurch der Formkörper eine glatte Oberflächenstruktur erhält. Im Anschluß an diesen Ausschäumvorgang wird an die Dampfkammer 2 über die Düsenöffnungen 4 an den Formkörpern 20 ein Vakuum angelegt.For introducing steam j. n ^ ± e heating chambers 2 1 and 2 ″, the valves 13 and 14 of the steam supply line 19 are opened while the control valve 29 of the vacuum system is closed 20. After the steam thus supplied has penetrated through the nozzle openings 4 into the foaming mold 3, the plastic material, such as polystyrene, located inside the foaming mold foams out. Water can be sprayed into the saturated steam for cooling and better welding of the granular plastic material , whereby the molded body has a smooth surface structure. Following this foaming process, a vacuum is applied to the steam chamber 2 via the nozzle openings 4 on the molded bodies 20.
Das Vakuum wird unmittelbar nach der Bedampfungsphase erzeugt; es kann dabei zweckmäßig sein, für wenige Sekunden, vorzugsweise für etwa 2 Sekunden, die Ventile 16 an der rechten Kammerseitenwand 7 zu öffnen, so daß der überdruck abgebaut wird. Hierbei fließt Kondenswasser aus der Kammer 2 in die Abwasserkanäle ab.The vacuum is created immediately after the vaporization phase; it can be useful to hold the valves 16 on the right side wall of the chamber for a few seconds, preferably for about 2 seconds 7 to open so that the overpressure is relieved. In this case, condensation water flows out of chamber 2 into the sewers.
Das Vakuum wird dadurch erzeugt, daß das Druckventil 18 und das Ventil 13 der Dampfleitung 19 geschlossen und das Steuerventil 29 des Vakuumsystems geöffnet werden. Beim Evakuieren herrscht vorzugsweise ein Druck von -0,5 bis -0,8 bar. In dem Augenblick, in dem das Vakuum angelegt wird, wird durch den dabei entstehenden Sog über die Düsenöffnungen 4 das im Formkörper 20 enthaltene Treibmittel, beispielsweise Butan, Pentan und dgl., schlagartig und vollständig aus der Kammer 2 abgeführt. Dadurch kann der Formkörper 20 nicht weiter ausschäumen, wodurch hohe Maßgenauigkeiten bei der Fertigung erreicht werden. Zusammen mit den Treibmitteln wird auch der vorhandene Wasserdampf von der Vakuumpumpe 22 abgesaugt. Dadurch wird der Formkörper 20, ähnlich wie bei Verwendung eines Stabilisierungsmittels in der Stabilisierungsphase bekannter Verfahren, gekühlt. Um zu vermeiden, daß beim Evakuieren Wasser in die Pumpe gelangt und diese dadurchThe vacuum is generated in that the pressure valve 18 and the valve 13 of the steam line 19 are closed and the control valve 29 of the vacuum system can be opened. A pressure of -0.5 to -0.8 bar is preferred during evacuation. At this moment, in which the vacuum is applied, the resultant suction via the nozzle openings 4 causes that contained in the molded body 20 Propellants, for example butane, pentane and the like, suddenly and completely discharged from the chamber 2. This allows the Shaped body 20 do not foam any further, as a result of which high dimensional accuracy can be achieved during manufacture. Together with the propellants the existing water vapor is also sucked off by the vacuum pump 22. As a result, the molded body 20 becomes similar as when using a stabilizing agent in the stabilization phase of known methods, cooled. To avoid that water gets into the pump during evacuation and this causes it
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beschädigt wird, wird über denZyklonabscheider 27 und das Ablaßventil 28 vorhandenes Kondensat abgelassen, wobei das rückwärtige Steuerventil 24 und das Ventil 29 geschlossen sind. Über das Schauglas 23 wird kontrolliert, ob mit dem Zyklonabscheider 27 sämtliches Kondensat abgeschieden worden ist. Die Qualität der Formkörper ist um so besser, je höher der Unterdruck in der Dampfkammer 2 ist.is damaged, any condensate present is drained via the cyclone separator 27 and the drain valve 28, whereby the rear control valve 24 and valve 29 are closed. Via the sight glass 23 it is checked whether with the Cyclone 27 all condensate has been separated. The higher the quality, the better the moldings is the negative pressure in the steam chamber 2.
Im Anschluß an diesen Verfahrensschritt wird das Ventil 29 wieder geschlossen und das Druckventil 18 geöffnet, so daß Druckluft über die Druckluftleitung 30 und die Leitungen in die Kammer 2 eingeleitet wird. Die eine Formhälfte ist hierbei vom Formteil 20 entfernt. Über die Düsenöffnungen 4 wird die Druckluft auf den Formkörper 20 geblasen, wodurch der Formkörper dann von der anderen Formhälfte zuerst ausgedrückt und anschließend abgeworfen wird.Following this process step, the valve 29 is closed again and the pressure valve 18 is opened so that Compressed air via the compressed air line 30 and the lines is introduced into the chamber 2. One mold half is removed from the molded part 20. About the nozzle openings 4 is the Compressed air is blown onto the molded body 20, whereby the molded body is then first expressed and from the other half of the mold is then thrown off.
Das Entformen und Abheben der Formkörper kann auch dadurch erreicht werden, daß Druckluftleitungen direkt in die Schäumform münden, wobei diese Leitungen gegenüber den Heizkammern der Dampfkammer abgedichtet und über ein in Richtung der Schäumform öffnendes Ventil an die zughörige Einlaßöffnung angeschlossen sind, die ihrerseits gegenüber der Heizkammer abgedichtet ist. Bei einer solchen - nicht dargestellten Ausbildung der Kammer wird erreicht, daß etwa, vorhandene Feuchtigkeitsreste von der Preßluft nicht aufgenommen werden, so daß die Schäumform und der Formkörper trocken bleiben.The mold can also be removed from the mold and lifted off by pushing compressed air lines directly into the foaming mold open, these lines sealed against the heating chambers of the steam chamber and via a towards the Foam mold opening valve are connected to the associated inlet opening, which in turn is opposite the heating chamber is sealed. In such a - not shown formation of the chamber is achieved that approximately, existing Moisture residues are not absorbed by the compressed air, so that the foam mold and the molded body remain dry.
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8165 | Publication of following application cancelled |