DE3152243C2

DE3152243C2 -

Info

Publication number: DE3152243C2
Application number: DE3152243T
Authority: DE
Inventors: Frederick H Collins
Original assignee: Valcour Imprinted Papers Inc
Current assignee: Valcour Imprinted Papers Inc
Priority date: 1980-08-07
Filing date: 1981-08-05
Publication date: 1992-07-09
Also published as: CA1168011A; EP0059192B1; BE891815A; GB2091161B; EP0059192A1; JPS57501317A; JPS6219285B2; GB2091161A; DE3152243T1; AU7457981A; EP0059192A4; NL8120298A; NL192328C; AU550791B2; WO1982000440A1; NL192328B; US4323528A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines länglichen, thermoplastischen Körpers mit Zellstruktur aus einem flüssigen, schäumbaren Gel, wobei eine Mischung eines thermoplastischen Polymeres und eines darin unter Druck gelösten Treibmittels gebildet wird, die Mischung in eine Haltezone unter Beibehaltung einer derartigen Temperatur und eines derartigen Druckes extrudiert wird, daß ein Schäumen der Mischung verhindert wird, wobei die Haltezone eine Auslaßöffnung und ein den Auslaß schließendes, entfernbares Verschlußteil aufweist und die Auslaßöffnung in eine Zone niedrigen Druckes mündet, und wobei das Verschlußteil periodisch geöffnet und im wesentlichen gleichzeitig mechanischer Druck auf die Mischung mittels eines beweglichen Kolbens aufgebracht wird, um die Mischung aus der Haltezone durch die Auslaßöffnung auszustoßen.

Mit der Erfindung soll ein Problem gelöst werden, das bisher bei der Herstellung großer, geschäumter Körper aus Kunststoff die letzten 30 Jahre bestand. Unter "großen geschäumten Körpern aus Kunststoff" sollen Bretter, Bohlen, Platten, Balken und ähnliches mit beträchtlichen Abmessungen, d. h. einigen cm Dicke und Breite und einer Länge von 1 m und mehr, verstanden werden, die haupt sächlich zur Gebäudeisolierung, zur Hinterfütterung, bei der Flotation und bei der Schalldämpfung verwendet werden.

Ein sehr frühes Patent das große geschäumte Körper betrifft, ist die US-PS 25 15 250, in der ein Verfahren beschrieben wird, bei dem man ein schäumbares Gel in einen großen druckbeständigen Behälter 20 bis 24 h lang zur Füllung desselben extrudiert. Der Behälter wird normalerweise mit einem Treibmittel und Luft bei einem Druck von 24,5 kg/cm³ sowie bei einer solchen Temperatur gehalten, daß ein Schäumen des flüssigen Gels unterbunden wird. Anschließend wird er durch ein Auslaßventil in eine Zone niedrigeren Drucks, d. h. atmosphärischem Druck, zur Ausbildung eines geschäumten Balkens oder Bretts entleert. Die Nachteile dieses Verfahrens wurden bald in der US-PS 26 69 751 (des gleichen Anmelders, jedoch eines anderen Erfinders) als "zu wenig flexibel im Betrieb für viele Anwendungsgebiete" und darin gesehen, daß "während des Extrudie rens das sich ergebende Gel dazu neigt, an den Innenwänden des Behälters und des Gußtrichters zu haften, so daß Dämpfe aus dem unteren Auslaßventil entweichen, wenn eine große Menge, d. h. ein Drittel oder mehr des Gels im Behälter verbleibt". Aus der US-PS 26 69 751 ist es weiter bekannt, daß die Verwendung eines Lagerbehälters oder eines anderen Gerätes, z. B. eines Wärmetau schers zur Konditionierung oder Alterung einer Mischung oder eines Körpers aus einem normal gasförmigen Treibmittel und einem thermoplastischen Polymer zur Herstellung eines homogenen misch baren Gels mit durchgehend gleichförmiger Temperatur vor der Extrusion desselben zur Ausbildung eines Körpers zellförmiger Struktur keine große Flexibilität des Verfahrens gestattet, wenn man insbesondere die Zusammensetzung oder die Temperatur der Mischung ändern will, die zu einem zellförmigen Körper ausge schäumt werden soll, wobei darauf hingewiesen wird, daß das Verfahren 3 bis 7 Tage dauert.

Um diese Probleme zu lösen, schlägt die US-PS 26 69 751 zur Herstellung von geschäumten Polystyrolbarren oder -blöcken mit einem Durchmesser von 5,08 cm bis 6,35 cm aus einer extrudierten thermoplastischen Mischung aus Polystyrol und einem Treibmittel vor, die Mischung vor dem Extrudieren in eine Zone niedrigeren Drucks, in der das Ausschäumen stattfindet, durch ein Misch- und Kühlgerät zu schicken, in dem die Temperatur auf einen Bereich von 60°C bis 148°C abgesenkt wird. Durch die US-PS 26 69 751 wurden zwar einige Probleme der US-PS 25 15 250 gelöst, wobei jedoch neue Probleme beim Extrudieren größerer Bretter oder Balken mit der beschriebenen Anlage auftra ten.

Wie in der US-PS 38 17 669 beschrieben, kann man mit einem thermoplastischen Kunstharz, wie z. B. Polystyrol, leicht kleine runde geschäumte Stangen, z. B. mit einem Durchmesser von 2,54 bis 5,08 cm aus einem Schaum niedri ger Dichte herstellen. Wenn man jedoch versucht, gleiche oder ähnliche Bedingungen und Verhältnisse von Treibmit tel, Einsatz, Temperatur und ähnlichem zu verwenden, um Schaumkörper mit größerem Querschnitt, beispielsweise Barren von 30,5 cm Dicke und 61 cm Breite herzustellen, stößt man auf große Schwierigkeiten. Das Produkt verwirft sich, verdreht sich und verkrümmt sich.

Es werden größere Öffnungen benötigt, um Körper mit größe rem Querschnitt herzustellen. Die größeren Öffnungen der Form müssen mit entsprechend größeren Mengen der ausschäum baren Mischung innerhalb einer bestimmten Zeitdauer be schickt werden, um ein Ausschäumen in der Öffnung zu ver meiden, was zu einer schlechten Ausbildung der Oberfläche führt. Normale, auf dem Markt befindliche Extruder sind nicht in der Lage, eine ausreichend große Menge einer ausschäumbaren Mischung bei der geeigneten Temperatur aus zugeben, um die Beschickung der großen Öffnung zur Vermei dung eines Ausschäumens in der Öffnung sicherzustellen. Theoretisch wären sehr große Extruder denkbar, die eine Formöffnung mit einer entsprechenden Menge einer ausschäum baren Mischung beschicken könnten, wobei jedoch der Kapi tal-, Energie- und der Inbetriebnahme- und Betriebsaufwand selten, wenn überhaupt, den örtlichen Bedarf rechtfertigen. Dabei sind die Transportkosten aufgrund der gestiegenen Energiekosten für lange Entfernung ein weiterer Nachteil.

Es ist weiter bekannt, große geschäumte Körper mit Zell struktur ohne große Druckbehälter gemäß der US-PS 25 15 250 oder der US-PS 27 74 991 herzustellen, wobei andere Proble me auftreten, oder die Verwendung von ausgesprochen großen Anlagen erforderlich ist, die schwierig und unwirtschaft lich zu bedienen sind und einer besonderen, von den örtli chen Gegebenheiten abhängigen Rechtfertigung bedürfen.

Das Spritzgießen von Polystyrolschaum ist in einem Artikel von Zielinski in der Januar 1962 Ausgabe der Zeitschrift Plastics World (Spritzgießen von ausschäumbaren Polystyrol wülsten, Seiten 18-20) beschrieben. Bei dem Zielinski- Verfahren werden ausschäumbare Polystyrolwülste mit Pentan als Treibmittel im Spritzgußverfahren zur Herstellung von spritzgegossenen Teilen hergestellt. Die Dichte des spritz gegossenen, ausgeschäumten Polystyrols ist im wesentli chen immer mindestens die Hälfte der Dichte des festen, verwendeten Polystyrols, z. B. 486 kg/m³ oder 648 kg/m³.

Seit dem genannten Artikel von Zielinski wurden die Akti vitäten auf dem Gebiet des Spritzgießens von geschäumten thermoplastischen Gegenständen verstärkt. Da jedoch die geschmolzene Polymer-Treibmittel-Mischung in die Hohlräu me der Form fließen muß, muß die Mischung bei einer hohen Temperatur, beispielsweise 149°C bis 176°C oder höher beim Extrudieren gehalten werden, wodurch man Schaumstof fe mit relativ hoher Dichte erhält. Wenn man gemäß der Erfindung eine Polymer-Treibmittelmischung in einem Sammel behälter bei einer Temperatur dieser Größenordnung hält und sie dann in einer unter atmosphärischem Druck stehende Zone ausspritzt, findet das Ausschäumen innerhalb der Form statt, wodurch man Gegenstände von sehr unregelmäßiger, rauher und unansehnlicher Oberfäche (ähnlich einer Mond landschaft) und Struktur erhält.

Aus der US-PS 32 68 636 ist es bekannt, ausschäumbares Polyäthy len oder ausschäumbares Polystyrol in einen Sammelbehälter zu extrudieren und dann, wenn sich eine ausreichende Menge in dem Sammelbehälter befindet, diese Menge des ausschäumbaren thermo plastischen Kunststoffs in eine geschlossene Form abzuspritzen. Diese Patentschrift bezieht sich auf die Herstellung von relativ dicken Gegenständen, wobei jedoch ebenfalls kleine Gegenstände herstellbar sind, die die Form ausfüllen und in der Form zusam menschmelzen, um den Endgegenstand herzustellen. Die Dichte der gemäß dem bekannten Verfahren hergestellten Gegenstände ist relativ hoch, wobei das Verfahren nicht in der Lage ist, Gegen stände herzustellen, die eine Dichte von 64,8 kg/m³ oder weniger aufweisen. Weiter weisen die zusammengeschweißten Teile, die das Innere des Körpers bilden, nicht die erforderliche Festigkeit auf. Festzuhalten ist auch, daß bei diesem Stand der Technik keine Vorkehrungen getroffen sind, um die Mischung im Sammelbe hälter bei einer Temperatur zu halten, bei der das Treibmittel auf Grund seiner Viskosität gehindert wird, beim Austreten zu schäumen.

In einer Weiterentwicklung beschreibt die US-PS 34 36 446 das Spritzgießen von relativ dünnwandigen Gegenständen, wie z. B. Behälter, mittels Extrudieren eines ausschäumbaren thermoplasti schen Materials in einen Sammelbehälter. Wenn sich eine ausrei chende Menge in dem Sammelbehälter befindet, wird die ausschäum bare Zusammensetzung in eine geschlossene Form gespritzt, um das dünnwandige Schaumprodukt auszubilden, das eine Dichte aufweist, die mehr als die Hälfte der Dichte des festen verwendeten Thermo plasts zur Herstellung des Schaums beträgt, d. h. eine dichte von etwa 486 kg/m³. Beim Ausschäumen der Gegenstände betragen die Dichten etwa das 15- und Mehrfache als der Dichten der erfin dungsgemäßen Körper.

Aus der US-PS 2 49 660 ist das Spritzgießen von einem ausschäumba ren Thermoplast in einer Form bei einem Druck bekannt, bei dem die Zusammensetzung nicht ausschäumt, woraufhin dann die Form mechanisch vergrößert wird, um den Druck in der Form zu vermin dern und ein Ausschäumen der Zusammensetzung innerhalb der Grenzen der Form zu ermöglichen. Die Dichten dieser erzeugten Körper sind ebenfalls ähnlich wie bei der US-PS 34 36 446 verglichen mit den gemäß der Erfindung hergestellten Körpern relativ hoch.

Aus der US-PS 31 62 703 ist das Spritzgießen von geschäumten Gegenständen bekannt, wobei ein Polystyrolgranulat mit Pentan als Treibmittel durch eine Heizzone geschickt wird, in der das Polystyrol als warmer oder erweichter Festkörper verbleibt. Nach dem Verlassen der Heizzone gelangt das mischbare Gel in einen erwärmten Sammelbehälter 26. Wenn sich eine ausreichende Menge in dem Sammelbehälter angesammelt hat, wird diese Menge in einer unter Vakuum stehende Form gespritzt. In der Form schäumt die Zusammensetzung aus und nimmt die Form der Innenwände der Form an. Die Dichten derartig hergestellter Artikel sind ebenfalls relativ hoch, da die Expansion der ausschäumbaren Zusammensetzung ausreichend groß sein muß, um die Zusammensetzung mit den Innen wänden der Form in Berührung zu bringen.

Schließlich ist in der US-PS 34 37 722 ein Verfahren beschrieben, um geschäumte Artikel herzustellen, wobei der ausschäumbare thermoplastische Kunststoff, wie z. B. Polystyrol oder Polyäthylen in einen Sammelbehälter extrudiert wird, aus dem die Mischung dann absatzweise in eine geschlossene Form gespritzt wird.

Was noch die US-PS 30 72 584 sowie 39 49 031 und die Literatur stellen Kunststoffe-Plastics, 1/78, S. 35, 36, und Kunststoffe 67 (1977), Heft 3, S. 130 bis 135, anbelangt, so befassen diese sich mit Technologien, die mit dem Anmeldungsgegenstand nicht direkt vergleichbar sind. So sind dort Extrusionsverfahren zur konti nuierlichen Herstellung relativ kleiner, geschäumter Gegenstände mit niedrigen Extrusionsmengen beschrieben, beispielsweise wird ein Durchsatz von etwa 90,5 kg/h beschrieben. Diese Entgegenhal tungen versetzen also einen Fachmann nicht in die Lage, längliche Körper mit Zellenstruktur und vergleichsweise großen Quer schnittsflächen sowie niedriger Dichte herzustellen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung der eingangs genannten Art, also zur Herstellung länglicher, thermoplastischer Körper mit Zellstruktur anzugeben, wobei keine großen druckbeständigen Behälter, keine langen Füllzeiten und keine übermäßig großen Anlagen, wie z. B. sehr große Extruder, erforderlich sind.

Diese Aufgabe ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch gelöst, daß die Mischung in der Haltezone bei einer derartigen Temperatur gehalten wird, daß ihre Viskosität ausreicht, das Treibmittel beim Expandieren der Mischung zurückzuhalten, daß das Verschlußteil periodisch durch Verschieben zum Öffnen der Öffnung in die Zone niedrigen Druckes geöffnet wird, daß der auf den Kol ben aufgebrachte mechanische Druck ausreichend ist, um die Mi schung aus der Haltezone in die Zone niedrigen Druckes mit einer Durchsatzmenge von mindestens 2.270 kg/h auszustoßen, um ein we sentliches Schäumen in der Öffnung zu verhindern, wobei der Durchsatz jedoch nicht so hoch ist, daß die Oberfläche des sich ergebenden Zellkörpers aufgrund von Schmelzbruch beschädigt wird, und daß die Zone niedrigen Druckes ein ungehindertes Expandieren mindestens in einer Dimension der ausgestoßenen Mischung gestat tet, um den länglichen, thermoplastischen Körper mit Zellstruktur und niedriger Dichte von nicht mehr als 64,8 kg/m³ und einer großen seitlichen Querschnittsfläche von nicht weniger als l55 cm² und einer relativ großen Dicke von mindestens 2,54 cm herzustellen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung solcher Körper mit Zellstruktur geht in bekannter Weise aus von einem Extruder zum kontinuierlichen, gleichmäßigen Mischen eines thermoplasti schen Polymeres und eines Treibmittels, einer mechanisch expan dierbaren Haltekammer, die mit dem Extruder verbunden ist, um die Mischung vom Extruder zu erhalten und sie in einem geschmolzenen Zustand bei einem Druck oberhalb des Schäumdruckes zu halten, einer Kolbenstange zum Ausstoßen der Mischung aus der Haltekam mer, einer Mündungsöffnung, durch die die in der Haltekammer befindliche Mischung mittels der Kolbenstange ausstoßbar ist, und einem gleitbaren Verschlußteil zum Schließen der Mündungsöffnung, während die Haltekammer mit der Mischung von dem Extruder gefüllt wird, und zum Öffnen der Mündungsöffnung, wenn die Mischung mit tels der Kolbenstange aus der Haltekammer ausgestoßen wird.

Gemäß der Erfindung ist bei dieser Vorrichtung vorgesehen, daß der Extruder mit einer Kühleinrichtung zum Kühlen der Mischung auf eine derartige Temperatur versehen ist, bei der ein Zell körper gebildet wird, wenn die Mischung Atmosphärendruck ausge setzt wird, die Mündungsöffnung in einer Form ausgebildet ist und eine Verbindung von der Haltekammer zur Atmosphäre herstellt, und daß das Verschlußteil die Form eines Schiebers aufweist, der mit der Außenfläche der Form in Berührung steht.

Mit der Erfindung ist es erstmals möglich, vergleichsweise große, längliche, thermoplastische Körper mit Zellstruktur mit einer Breite von einigen cm oder von weniger als 2,45 cm bis mehreren cm Dicke und bis zu einer Länge von einigen m herzustellen. Diese Körper können bei der Gebäudeisolierung, der Flotation oder zur Erzielung eines Auftriebs, bei der Verpackung oder verschiedenen anderen Anwendungsmöglichkeiten eingesetzt werden, wie z. B. bei Kunstgegenständen, Flotationsbecken-Werkzeugen, Ölüberlaufab scheidungs-Auffanggeräten od. dgl. Mit der Erfindung werden die Probleme der bekannten Verfahren gelöst, wobei bei relativ gerin gen Kosten eine Anlage zur Herstellung von Mengen eines großen, länglichen thermoplastischen Körpers mit Zellstruktur und großen Abmessungen sowie geringer Dichte geschaffen wird.

Die erfindungsgemäß hergestellten Körper mit Zellstruktur gerin ger Dichte weisen im wesentlichen einheitliche Eigenschaften von einem Ende zum anderen auf ohne unregelmäßige Zonen. Die Erfin dung versetzt in die Lage, derartige Schaumkörper vergleichsweise besonders großer Abmessungen zu schaffen, die bisher nur mit großen druckbeständigen Behältern oder unter Verwendung von sehr großen Extrudern hergestellt werden konnten. Bisher waren nur derartige Vorrichtungen in der Lage, die großen Mengen der schäumbaren Mischung zu liefern.

Thermoplastische erfindungsgemäß verwendbare Polymere umfassen Polystyrol hoher und niedriger Dichte, Poly äthylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid und andere thermo plastische für die Herstellung von thermoplastischen Schäu men geeignete Polymere. Derartige Polymere sind dem Fach mann bekannt und in den oben erwähnten Patentschriften und Veröffentlichungen erwähnt.

Vorzugsweise werden Treibmittel verwendet, die einen Plastifizierungseffekt der thermoplastischen Polymere bewirken, wie z. B. flüssige Fluorkohlenwasserstoffe, wie Trichlormethan, Dichlordimethan, Trifluorchlormethan, Di fluortetrachlormethan, Dichlortetrafluoräthan, Chlortri fluoräthan, Difluoräthan, Butan, Pentan, Hexan, Propan, Propylen, Butylen, Methylchlorid. Vorzugsweise werden Treibmittel verwendet, die bei Atmosphärendruck einen Siedepunkt von etwa -42°C bis etwa 40°C aufweisen. Es können ebenfalls Mischungen von Treibmitteln, wie z. B.. Trichlorfluormethan und Dichlordifluormethan verwendet werden. Weiter können andere Treibmittel mit einer Plasti fizierungswirkung und einem atmosphärischen Siedepunkt von vorzugsweise -41°C bis etwa 40°C verwendet werden.

Derartige Treibmittel sind beispielsweise Diazodicarbon amid und andere Azo-N-nitrocarbonat und Sulfonylhydrazide, die beim Erhitzen in Gase, z. B. in Stickstoff und Kohlen dioxid zerfallen. Sie sind für sich allein oder mit anderen Treibmitteln zur erfindungsgemäßen Verwendung geeignet, obwohl die sich ergebenden Dichten nicht so gering sind, wie bei den plastifizierenden Treibmitteln.

Weiter können andere Additive der Thermoplast-Treibmittel- Mischung einschließlich der bekannten Keimbildner zur Kontrolle der Zellgröße und Zellgleichförmigkeit hinzuge fügt werden. Ebenfalls können weitere bekannte Farbmittel, beispielsweise zur Erzeugung von gefärbten Schäumen, wie z. B. schwarze Schäume oder ähnlichem hinzugefügt werden. Andere Mittel zur Regelung der Größe, Form und Gleichförmigkeit und der anderen Merkmale der Zellstruktur können ebenfalls verwendet werden.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das thermoplastische Polymer gewöhnlich granulatförmig oder pulverförmig dem Aufnahmebehälter des Extruders zugeführt und in dem Extruder erwärmt und erweicht, um eine geschmol zene thermoplastische Masse zu erzeugen, die im Extruder vermischt und gefördert wird. Die zur Erzeugung des ge schmolzenen thermoplastischen Polymers in dem Extruder erforderliche Temperatur liegt in dem Bereich von 176°C bis 204°C oder etwas höher oder etwas darunter, in Abhängig keit von dem verwendeten Thermoplast. Vorzugsweise wird in der Mitte des Extruders das plastifizierende Treibmittel in das geschmolzene thermoplastische Polymer gepumpt und mit ihm vermischt, so daß sich bei der weiteren Förderung mittels des Extruders eine Mischung ergibt. Die plasti fizierende Wirkung des Treibmittels ermöglicht, daß die geschmolzene Mischung des thermoplastischen Polymers und des Treibmittels beim vorderen Ende des Extruders abge kühlt werden kann.

Das Abkühlen der geschmolzenen Mischung des thermoplasti schen Polymers und des Treibmittels ist sehr wichtig, um ein Ausschäumen der Mischung zu ermöglichen, wenn sie in die Zone niedrigeren Drucks ausgespritzt wird, und um einen Verlust von Treibmittel und ein Zusammenfallen der Zell struktur infolge der Unfähigkeit des geschmolzenen Poly mers, das Treibmittel innerhalb der mittels der Expansion des Treibmittels bewirkten Zellen zu halten, zu verhindern. Wenn die Temperatur der in die Zone niedrigeren Drucks ausgespritzten ausschäumbaren Mischung zu hoch ist, wird der thermoplastische Polymeranteil der Mischung zu flüssig, d. h. er hat keine ausreichende Viskosität, um das Treibmit tel innerhalb der Mischung oder der mittels der Expansion des Treibmittels ausgebildeten Zellen zu halten. Der optimale Temperaturbereich, auf den die ausschäumbare Mi schung abgekühlt wird, hängt von der Art des verwendeten thermoplastischen Polymers in der Mischung und von anderen Variablen, z. B. der Art und Menge des Treibmittels ab. Beispielsweise wird eine ausschäumbare Mischung, die Poly styrol enthält, am besten auf einen Temperaturbereich von etwa 60°C bis etwa 125°C, vorzugsweise auf etwa 110°C bis 127°C abgekühlt, obwohl ebenfalls höhere oder niedrigere Temperaturen verwendet werden können. Der optimale Tempera turbereich für Polyäthylen niedrigere Dichte enthaltende ausschäumbare Mischungen liegt bei etwa 82°C bis etwa 121°C, vorzugsweise bei etwa 102°C bis 115°C, obwohl eben falls höhere und niedrigere Temperaturen verwendet werden können. Die ausschäumbare Mischung, die beispielsweise auf den bevorzugten Bereich von 104°C bis etwa 127°C abgekühlt wurde, wird in die Haltezone eingeführt, die eine Tempera tur und einen Druck aufweist, die ein Ausschäumen der Mischung verhindern. Die Haltezone weist eine Auslaßform mit einer Öffnung auf, die sich in eine Zone niedrigeren Drucks, beispielsweise Atmosphärendruck oder Vakuum öffnet. Die Formöffnung ist von außen mittels eines Schiebers ab schließbar, der außerhalb der Haltezone zum Öffnen und Schließen der Formöffnung bewegbar ist. Die Bewegung des Schiebers stört in keinster Weise die ausschäumbare Mischung innerhalb der Haltezone. Die Temperatur und somit die Visko sität der ausschäumbaren Mischung gestatten kein leichtes Umströmen des Hindernisses. Die ausschäumbare Mischung befindet sich in einem derartig abgekühlten Zustand und weist eine derartige relativ geringe Viskosität auf, daß es schwierig, wenn nicht unmöglich ist, daß sie sich erneut verbindet, wenn ein Bruch oder eine Trennung aufgrund eines physikalischen Hindernisses in der Strömung der Mischung auftritt. Dementsprechend müssen die Strömungswege und die inneren Oberflächen des Extruders, der Haltezone und der Formöffnung stromlinienförmig sein, um einen leichten Fluß der relativ gering viskosen ausschäumbaren Mischung zu ermöglichen.

Es ist ebenfalls erwünscht, die Anzahl der Umdrehungen der Strömung der geschmolzenen ausschäumbaren Mischung und den Abstand der Strömung vom Extruder zur Haltekammer und von der Haltekammer durch die Formöffnung so klein wie möglich zu machen. Der Extruder sollte daher so nahe wie möglich an der Haltekammer mit einem stromlinienförmigen Kanal vom Extruder zur Haltekammer angeordnet sein. Die Formöff nung sollte ebenfalls so nahe wie möglich an der Haltekammer vorgesehen sein, wobei eine stromlinienförmige Strömung der geschmolzenen ausschäumbaren Mischung von der Haltekammer durch die Öffnung sichergestellt sein soll.

Die geschmolzene ausschäumbare Mischung wird durch eine einzige Öffnung, die so nahe wie möglich an der Formöffnung angeordnet ist oder durch mehrere, so nahe wie möglich an der Formöffnung angeordnete Öffnungen in die Haltekammer geleitet. Vorzugsweise soll ein Stillstand der geschmolzenen ausschäumbaren Mischung in der Haltekammer vermieden werden, d. h., es soll vorzugsweise sichergestellt sein, daß der größte Teil, wenn auch nicht der gesamte Teil der ge schmolzenen ausschäumbaren Mischung bei jedem Ausspritz vorgang aus der Haltekammer herausgedrückt wird. Wenn ein Teil der geschmolzenen ausschäumbaren Mischung nach dem Ausspritzvorgang und dem darauffolgenden Schließen der Öff nung in der Haltekammer verbleibt, ergeben sich bei den darauffolgenden Körpern mit Zellstruktur, die durch die folgenden Ausspritzvorgänge durch die Formöffnung ausge bildet werden, Unregelmäßigkeiten. Derartige Unregel mäßigkeiten bestehen in einer leichten Hakenbildung des vorderen Endes des folgenden, beim nächsten Ausspritzvor gang ausgebildeten Körpers, welcher auf Änderungen der Zusammensetzung in den Teilen der geschmolzenen ausschäum baren Mischung beruhen, die nach dem vorangegangenen Aus spritzvorgang und dem Schließen der Formöffnung zurückge blieben ist. Die Hakenbildung des vorderen Endes des Körpers beeinflußt nicht die vorteilhaften Eigenschaften des übrigen Teils des Körpers mit Zellstruktur und kann, wenn sie für einen besonderen Anwendungsfall unerwünscht ist, abgeschnitten werden. Die abgeschnittene Menge ist vergli chen mit der Gesamtmenge des Körpers mit Zellstruktur ge ring und beträgt etwa 10% und weniger der Gesamtlänge des Körpers. In den Fällen, in denen der hakenförmige Teil nicht stört, ist ein Entfernen nicht erforderlich. Der hakenförmi ge Teil kann jedoch durch geeignete Auslegung der Halte kammer, der Form und des Kolbens und/oder durch die Verwen dung von mehr als einer Öffnung, durch die die geschmolzene ausschäumbare Mischung aus dem Extruder in die Haltekammer gelangt, verkleinert oder ganz vermieden werden, wenn die nach dem Ausspritzvorgang verbleibende Menge der geschmolzenen ausschäumbaren Mischung so gering wie möglich gemacht wird bzw. wenn keine Restmischung in der Kammer verbleibt.

Ein wichtiger Vorteil der vorliegenden Erfindung ist die Möglichkeit der Verwendung von relativ großen Formöffnun gen zur Herstellung von Körpern mit Zellstruktur relativ großen Querschnitts. Beispielsweise ergibt bei Poly äthylen oder Polystyrol eine runde Formöffnung mit einem Durchmesser von 2,54 cm einen Körper mit zellförmiger Struktur mit einem Durchmesser von 20,32 cm und 2,13 m Länge, der eine Dichte von 25,94 kg/m³ aufweist und 1,816 kg wiegt. Ein derartiges Produkt wird bei einer Ausspritzmenge von 2270 kg/h erzeugt und kann ebenfalls bei einer Ausspritzmenge von 4540 kg/h bei der verwende ten Vorrichtung erzeugt werden. Die Ausspritzmenge von 2270 kg/h wird in etwa 2,89 s bei einer Haltekammer mit einer Kapazität von 1,816 kg erreicht.

In einem anderen Beispiel ergibt eine runde Formöffnung mit einem Durchmesser von 44,45 mm einen zellenförmigen Stab mit einem Durchmesser von etwa 35,56 cm und einer Dichte von 25,94 kg/m³, der etwa 3,63 kg wiegt. Die Aus spritzmenge beträgt in diesem Fall etwa 8102 kg/h, wobei die Ausspritzzeit für einen vollen Hub des Kolbens in der Haltekammer mit einer Kapazität von 3,63 kg 1,6 s beträgt. Diese Zahlen beziehen sich auf die Herstellung sowohl von zellförmigen Polystyrolstäben als auch auf zellförmige Polyäthylenstäbe.

Die Ausspritzgeschwindigkeit, d. h. die zum Leeren der Haltekammer notwendige Zeit, kann sich in einem weiten Bereich ändern und hängt von vielen Faktoren, z. B. der Art des verwendeten thermoplastischen Polymers, der Art und Menge des verwendeten Treibmittels, der Menge der Kernbildung, d. h. den verwendeten Keimbildnern, dem Vorhandensein oder dem Nichtvorhandensein weiterer extrusionsunterstützender Additive, der Temperatur der geschmolzenen ausschäumbaren Mischung, dem Druck, unter dem sie in der Haltekammer gelagert wird und der Größe und Form der Formöffnung ab. Die optimale Ausspritzmenge zur Herstellung des gewünschten Körpers mit Zellstruktur, der die gewünschten Eigenschaften und die gewünschte Größe aufweist, kann leicht für irgendeine besondere Zu sammensetzung der geschmolzenen ausschäumbaren Mischung und irgendeine besondere Vorrichtung herausgefunden wer den, indem man einige Ausspritzvorgänge durchführt und dabei die Ausspritzmenge erhöht oder vermindert, um den gewünschten Körper mit Zellstruktur herzustellen. Wenn die Ausspritzmenge zu gering ist, schäumt die geschmol zene ausschäumbare Mischung im Inneren der Haltekammer oder der Formöffnung aus, wodurch man einen Körper mit Zell struktur erhält, der eine rauhe Oberfläche und eine un gleichförmige Zellstruktur aufweist. Wenn die Ausspritz menge zu hoch ist, tritt ein Schmelzbruch auf, welcher sich als Buckelbildung oder Verwerfen der Querschnittsfläche und Form des Körpers mit Zellstruktur über die Länge des Körpers zeigt, d. h. der Körper hat keine gleichförmige Querschnittsfläche und Form von einem Ende zum anderen. Der Schmelzbruch ist beispielsweise durch sich ändernde Umfangsgrate und Umfangsfurchen längs des Körpers mit Zellstruktur gekennzeichnet. Die Grate und Furchen werden im allgemeinen am Anfang des Ausspritzvorgangs beobachtet und treten beim weiteren Ausspritzen mehr und mehr hervor.

Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugten thermo plastischen Körper mit Zellstruktur besitzen eine niedri ge Dichte, vorzugsweise von 64,8 kg/m³ oder weniger und noch bevorzugter etwa 35,64 kg/m³ oder weniger und noch bevorzugter 29,16 kg/m³ oder weniger. Die mit dem erfin dungsgemäßen Verfahren erzeugten Körper mit Zellstruktur haben über ihre gesamte Länge einen im wesentlichen gleichförmigen Querschnitt. Die Länge derartiger Körper kann zwischen einigen cm, z. B. 60,96 cm, 91,44 cm oder 122 cm bis zu einigen m, z. B. 3,66 m, 7,32 m, 14,63 m je nach Größe und Kapazität der verwendeten Vorrichtung, insbesondere der Größe der Formöffnung und der Kapazität der Haltekammer liegen. Zusätzlich weist der mit dem erfin dungsgemäßen Verfahren erzeugte Körper mit Zellstruktur eine geschlossene Zellstruktur auf, die mit einer dünnen Haut abgedeckt ist und eine im wesentlichen gleichförmige Dichte, Zellengröße, K-Faktor und Elastizität längs des Körpers aufweist, wenn die Körper ausgespritzt werden und frei ausschäumen können.

Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugten Körper mit Zellstruktur können die Form von Zylindern, Brettern und Platten haben und können einen kreisförmigen, flachen, rechtwinkligen, gebogenen oder gekrümmten, rechteckigen, quadratischen, dreieckigen, S-förmigen, T-förmigen, X-förmigen Querschnitt oder irgendeine andere gewünschte Form aufweisen, indem man die geeignete Formöffnung zur Herstellung des gewünschten Querschnitts auswählt. Körper mit Zellstruktur mit einem runden Querschnitt sind sehr nützlich bei der Verwendung als Schwimmkörper zur Aufnahme von ausgelaufenem Öl. Die Körper mit rundem Querschnitt können ebenfalls als Bauteile zur Herstellung anderer Gegenstände, wie z. B. Beckenschwimmkörper, Kunstgegenstän de und Ähnliches verwendet werden. Dabei sind als Öl überlaufaufnahmebehälterteile und Teile zur Herstellung von Beckenflotationswerkzeugen Körper aus Polyäthylen interessant. Bei der Herstellung von Kunstgegenständen oder anderen Gegenständen, wie z. B. Flotationsbeckenwerkzeuge, können die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestell ten Körper mit Zellstruktur aus Polyäthylen leicht mit einer Säge, einem heißen Draht oder einem Messer, insbesondere einem Sägemesser zerschnitten und in der gewünschten Form mittels einer Heißleimpistole oder einem von Hand zu bedienenden Heißluftgebläse wieder verschweißt werden. Dabei soll das Heißluftgebläse eine ausreichend hohe Temperatur erzeugen, um die Polyäthylenschaumoberfläche ausreichend zu erweichen, damit sie mit einer anderen Polyäthylenzellenfläche wieder verschweißt werden kann. Auf diese Weise können beliebige Gegenstände aus den Körpern mit Zellstruktur aus Polyäthylen mit den oben beschriebenen Querschnittsformen oder irgendeiner anderen Querschnittsform hergestellt werden. Die gemäß der Erfin dung erzeugten Körper mit Zellstruktur, insbesondere in der Form von Brettern, Bohlen oder Platten, stellen ein ausgezeichnetes Isoliermaterial, insbesondere zur Gebäu deisolierung, z. B. Wohnhäuser, Bürogebäude und Ähnliches dar. Die Körper mit Zellstruktur können leicht gesägt, gebohrt oder mit einem Messer zerschnitten werden, wobei die Körper aus Polyäthylen leicht durch Anwendung aus reichender Wärme zum Schmelzen der Oberfläche verschweißt werden, ohne daß die Zellstruktur kollabiert, wobei die zwei zu verschweißenden Oberflächen miteinander verbun den werden. Weiter können die Körper mit Zellstruktur aus Polystyrol leicht mittels eines Adhäsivs verklebt werden.

Wie oben beschrieben, beginnt das Ausschäumen der ge schmolzenen ausschäumbaren Mischung sobald sie die Form öffnung verläßt und in eine Zone niedrigeren Drucks ge langt. Der zellförmige Körper wird vorzugsweise mittels eines Fördersystems irgendeiner Art, z. B. einem Förderband, Förderwalzen vom Anfang bis zum Ende des Ausspritzvor gangs unterstützt. Die ausgespritzte ausschäumbare ge schmolzene Mischung schäumt während des gesamten Aus spritzvorgangs aus, der normalerweise von einer Sekunde bis zu einigen Sekunden dauert und schäumt sogar weiter nach dem Ende des Ausspritzvorgangs aus. Der zellförmige Körper schäumt weiter einige Minuten nach dem Ausspritz vorgang aus, woran man sieht, daß der Körper immer noch verformbar ist, so daß er während des Ausschäumens oder in dem verformbaren Zustand weiter geformt werden kann, beispielsweise indem man ihn in eine Form einbringt oder indem man einfach eine oder mehrere Flächen des aus schäumenden Körpers mit Zellstruktur ändert. Nach einer gewissen Zeitdauer schäumt der Körper nicht mehr aus, woran man erkennt, daß der Körper so weit abgekühlt ist, daß er nicht weiter verformbar ist. Da der Zellkörper wärmeisolierend ist, verbleibt der innere Teil heiß und vielfach über eine beträchtliche Zeitdauer, nachdem sich die äußeren Zonen verfestigt haben und nicht weiter ohne Wärmeanwendung verformbar sind, verformbar.

Während der heiße Körper mit Zellstruktur insgesamt ver formbar ist, kann er mittels Formen geformt werden. Bei spielsweise kann der zellförmige Körper im verformbaren Zustand zwischen zwei Formhälften angeordnet werden, die zusammengebracht werden und die Außenfläche des zellförmigen Körpers berühren. Da der zellförmige Körper immer noch ausschäumt, kommt er mit den Formflächen in Berührung, wodurch er geformt wird. Beispielsweise können aus einem flachen oder bohlenförmigen zellförmigen Körper Surf- Bretter hergestellt werden, indem man geeignet geformte Formhälften auf dem Körper anordnet, während der Körper noch ausschäumt.

Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein mittlerer Querschnitt einer Ausführungs form der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2 ist eine Vorderansicht längs der Linie 2-2 von Fig. 1;

Fig. 3 ist eine teilweise längs der Linie 3-3 von Fig. 1 geschnittene Seitenansicht.

Wie in den Figuren dargestellt, ist ein Extruder 1 mit einer Haltekammer oder einem Sammelbehälter 2 verbunden, in den gleitbar ein Kolben 3 angeordnet ist, der mittels einer Kolbenstange 4 mit einem hydraulischen Zylinder 5 verbun den ist. Die in den Figuren dargestellte Haltekammer ist zylindrisch und der Kolben 3 ist kreisförmig und hat einen Durchmesser, der nur wenig geringer als der Innendurchmes ser der Haltekammer 2 ist, so daß der Kolben 3 in der Haltekammer rückwärts und vorwärts gleiten kann und irgend eine an den Innenwänden der Kammer 2 haftende geschmolzene ausschäumbare Mischung abkratzen kann. Eine eine Formöffnung 7 aufweisende Form 6 ist am Ende der Haltekammer 2 befestigt. Die Form 6 wird am vorderen Ende der Haltekammer 2 mittels einem gleitenden Schieber 8 gehalten, der auf einem Dich tungsmaterial 9 zwischen den Schieber und der Formöffnung aufliegt. Der Schieber 9 wird mittels einer Kopfplatte 10 in seiner Stellung gehalten, die am vorderen Ende der Haltekammer 2 angeschraubt oder anderweitig verbunden ist. Die Kopfplatte 10 weist einen Kanal 11 auf, in dem der Schieber 8 gleitet. Geeignetes Dichtungsmaterial 12 ist in dem Kanal zwischen dem Schieber 8 und der Kopfplatte 10 angeordnet. Zusätzlich ist zwischen dem Schieber 8 und dem vorderen Ende der Haltekammer 2 Dichtungsmaterial 13 vor gesehen. Dieses Dichtungsmaterial kann irgendein geeignetes Material mit niedrigem Reibkoeffizienten sein, das hoch temperaturbeständig ist, um das Gleiten des Schiebers 8 im Kanal 11 der Kopfplatte 10 und das Gleiten des Schiebers 8 quer über das vordere Ende der Haltekammer 2 und der Form 6 zu erleichtern.

Der Schieber 8 ist mit einer Öffnung 14 ausgebildet, die von einem kreisförmigen Querschnitt sich nach außen in die sem Fall erweitert und etwa im wesentlichen die gleiche Größe wie die Formöffnung 7 aufweist. Zusätzlich ist die Kopfplatte 10 mit einer sich nach außen erweiternden Öffnung 15 ausgebildet, deren innere Größe und Form mit der größeren Abmessung der sich erweiternden Öffnung 14 in dem Schieber 8 übereinstimmt.Wie am besten in den Fig. 1 und 3 ersichtlich, gestatten die sich erweiternden Öffnungen 14 und 15 das Ausdehnen der von der Haltekammer 2 durch sie hindurch tretenden ausschäumbaren Mischung. Die Innenfläche der Form 6 ist ebenfalls in Richtung der Formöffnung 7 ge neigt, um eine stromlinienförmige Strömung der geschmol zenen ausschäumbaren Mischung zu ermöglichen, wenn sie zur und durch die Öffnung 7 mittels des Kolbens 3 ge drückt wird. Man sieht ebenfalls in den Fig. 1 und 3, daß der Extruderauslaß 16 aus dem Extruder 1 so nahe wie möglich an der Form 6 in die Haltekammer 2 mündet. Hier durch wird sichergestellt, daß so wenig wie möglich ge schmolzene ausschäumbare Mischung in der Haltekammer ver bleibt, nachdem der Kolben 3 seinen Vorwärtshub zum Ausspritzen der ausschäumbaren Mischung aus der Haltekammer 2 durch die Öffnung 7 durchgeführt hat. Damit der Kolben 3 die Form 6 erreicht und somit so viel ausschäumbare Mischung wie möglich aus der Haltekammer 2 auspreßt, ist in der Vorderfläche des Kolbens eine Nut 17 ausgebildet, die den Extruderauslaß 16 mit der Öffnung 7 verbindet, wenn sich der Kolben 3 in der vordersten Stellung befindet.

Ein zweiter Hydraulikzylinder 18 ist auf einer Platt form 19, die mittels Säulen 20 auf der Kopfplatte 10 befestigt ist, angeordnet.

Der Kolben 21 des Hydraulikzylinders 18 weist ein an sei nem äußeren Ende befestigtes Joch auf. Das Joch 22 ist schwenkbar mit dem Schieber 8 mittels eines Schwenkstif tes 23 verbunden. Wenn der Hydraulikzylinder 18 betätigt wird, um die Kolbenstange nach oben in den Zylinder zu bewegen, gleitet der Schieber 8 im Kanal 11 zum Schließen der Formöffnung 7 nach oben. Wenn der Zylinder 18 be tätigt wird, um die Kolbenstange nach unten zu bewegen, wird der Schieber 8 in ähnlicher Weise nach unten bewegt, um die sich erweiternde Öffnung 14 mit der Öffnung 7 und der sich erweiternden Öffnung 15 auszurichten. Um das Ausmaß der Rückwärtsbewegung des Kolbens 3 zu regeln, sind geeignete Steuereinrichtungen vorgesehen, wodurch die in die Kammer 2 mittels des Extruders 1 durch den Extruder auslaß 16 gelangende Menge von geschmolzener ausschäumba rer Mischung geregelt wird. Wenn der Kolben 3 die hinterste Stellung der Bewegung erreicht hat, wird er durch Ein bringen eines Drucköls hinter dem Kolben des Hydraulik zylinders 5 nach vorne bewegt. Hierbei wird der zweite Hydraulikzylinder 18 betätigt, um die Kolbenstange 21 nach unten zu bewegen, um die Öffnung 14 des Schiebers 8 mit der Öffnung 7 und der Öffnung 15 in der feststehenden Kopfplatte 10 auszurichten. Die geschmolzene ausschäumbare Mischung wird aus der Haltekammer durch die Öffnung 7 und die Öffnungen 14 und 15 in die Zone niedrigeren Drucks, d. h. zur Atmosphäre herausgedrückt, wo sie ausschäumt und zur Ausbildung eines Körpers mit Zellstruktur schließ lich abkühlt. Der Körper mit Zellstruktur wird bevorzugt abgestützt, wenn er die Haltekammer 2 verläßt. Wenn der Kolben 3 seine vorderste Stellung erreicht, d. h. die Form 6 und die Öffnung 7, betätigt er einen anderen Schalter oder eine Fühleinrichtung, die eine Betätigung des Hydraulik zylinders 18 bewirkt, damit die Kolbenstange 21 und der Schieber 8 angehoben werden, wodurch die Formöffnung 7 geschlossen wird und wodurch der Druck auf die Hinterflä che des Kolbens im Hydraulikzylinder 5 eingestellt wird, so daß ein Druck in dem Hydraulikzylinder erreicht wird, der ein Ausschäumen der aus dem Extruder 1 in die Kammer eingebrachten, geschmolzenen, ausschäumbaren Mischung verhindert. Der mittels dem Kolben 3 auf die eintre tende geschmolzene, ausschäumbare Mischung aufgebrachte Rückdruck sollte jedoch nicht so groß sein, daß er die Arbeitsweise des Extruders 1 behindert. Wenn der Kolben 3 seine hinterste eingestellte Stellung erreicht, wird der Zylinder 5 erneut betätigt, um einen ausreichenden Druck auf die Rückseite des Kolbens aufzubringen, so daß der Kolben 3 nach vorne bewegt wird; gleichzeitig wird der zweite Hydraulikzylinder 18 zum Absenken des Schiebers 8 und zum Öffnen der Öffnung 7 zur Atmosphäre betätigt, so daß ein weiterer Körper mit Zellstruktur ausgespritzt wird.

Fig. 1 stellt ein System von Mikroschaltern dar, um das Öffnen und Schließen des Schiebers 8 und die Arbeits weise des Hydraulikzylinders 5 zu steuern. Der Betäti gungsarm 23 für den Mikroschalter ist an der Kolbenstange 4 befestigt, um sich mit der Kolbenstange nach vorne und hinten zu bewegen. Am vorderen Ende des Betätigungsarms 23 ist ein fester Mikroschalter 24 angeordnet, der das Schließen des Tores 8 bewirkt, wenn der Arm 23 den festen Mikroschalter berührt und betätigt. Weiter bewirkt der Mikroschalter 24 das Absenken des Öldruckes auf die Hinter seite des Kolbens in dem Hydraulikzylinder 5, damit sich der Kolben 3 unter dem Druck der in die Haltekammer 2 aus dem Extruder 1 eingebrachten ausschäumbaren Mischung nach hinten bewegen kann. Wie oben erwähnt, wird der auf den Kolben 3 aufgebrachte Rückdruck so vorbestimmt, daß ein Ausschäumen der ausschäumbaren Mischung verhindert wird. Wenn sich der Kolben 3 nach hinten bewegt, tut dies auch der Betätigungsarm für den Mikroschalter. Ein beweg barer Mikroschalter 25 ist mittels einer einstellbaren Halterung 27 auf der Führungsstange 26 befestigt. Wenn der Arm 23 den Mikroschalter 25 berührt, betätigt er den Mikroschalter 25 zum Öffnen des Schiebers 8 und zum Ein führen eines zusätzlichen Öldrucks hinter dem Kolben des Hydraulikzylinders 5, um den Kolben 3 mit einer Geschwin digkeit nach vorne zu bewegen, bei der geschmolzene aus schäumbare Mischung durch die Öffnung 7 mit einer aus reichenden Menge gedrückt wird, um ein Ausschäumen in der Öffnung oder in der Haltekammer zu unterbinden und mit einer ausreichend niedrigen Menge, um einen Schmelzbruch zu verhindern. Für die Herstellung von Gegenständen geringerer Größe und geringerem Gewicht kann der bewegbare Mikro schalter 25 näher an den Sammelbehälter bewegt werden, so daß der Schieber 8 geöffnet und ein gesteigter Öldruck auf die hintere Fläche des Kolbens des Hydraulikzylinders 5 bei einer Zeit aufgebracht wird, wenn die Haltekammer 2 nur teilweise gefüllt ist.

Das folgende Beispiel dient zur Erläuterung der Erfindung. Das Beispiel wurde mit der in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Vorrichtung durchgeführt.

Es wurde ein Polyäthylenharz niedriger Dichte mit einem Schmelzindex von 2,0 und einer Dichte von 0,917 mit Talkum als Keimbildner (20 g Talkum pro 45,4 kg Harz) gemischt und in einem 7,62 cm Extruder 1 mit einem L/D- Verhältnis von 48 : 1 gefüllt. Die Mischung wurde durch den Extruder mit einer Menge von 45,4 kg/h geführt. In den Extruder wurde an einem mittleren Punkt eine Mischung aus Dichlordifluormethan und Trichlorfluormethan mit einer Menge von 15 Gew.-%, bezogen auf das Harzgewicht, gepumpt.

Die geschmolzene Mischung wurde so lange gemischt, bis das Treibmittel vollständig in dem Harz gelöst war. Hierbei betrug die Temperatur 223°C. Die Mischung wurde dann im vorderen Teil des Extruders auf eine Schmelztemperatur von 109°C abgekühlt. Sie wurde dann durch einen Anpaßkanal der Sammelkammer 2 zugeführt. Der Kolben 3 der Sammelkammer 2 wurde durch den Pumpdruck des Extruders 1 nach hinten bewegt.

Der Druck am Ende der Extruderschnecke betrug 141 kg/cm²; der Druck in dem Anpaßkanal 16 betrug 105,5 kg/cm² und der Druck im Sammelbehälter 2 betrug 70,3 kg/cm².

Der Schalter 25 des Sammelbehälters 2 wurde so eingestellt, daß er einen Druck von 1,816 kg der Kunststoffschmelze aufrechterhielt. Die Temperaturen im Anpaßkanal, in der Sammelkammer, der Form 6 und dem Schieber 8 wurden bei etwa 101,5°C gehalten.

Nach dem Füllen der Sammelkammer wurde der Schalter 25 betätigt, der gleichzeitig den Schieber 8 öffnete und die Vorwärtsbewegung des Kolbens 3 einleitete.

Aus der runden Formöffnung mit einem Durchmesser von 2,54 cm trat die ausschäumbare Mischung mit einer Menge von 2270 kg/h aus. Der Ausspritzvorgang dauerte 2,89 s. Es wurde ein Zylinder aus Polyäthylenschaum mit einem Durchmesser von 20,32 cm und einer Länge von 2,18 m hergestellt, der eine Dichte von 25,92 kg/m³ hatte. Er hatte eine gleichförmige Zellstruktur und Dichte.

An der vordersten Stellung des Kolbens 3 wurde der Schal ter 24 betätigt, der das Schließen des Schiebers 8 und die Rückwärtsbewegung des Kolbens bewirkte. Die aus dem Extru der 1 austretende ausströmbare Mischung drückte den Kolben 3 nach hinten, so daß ein neuer Ablauf eingeleitet werden konnte.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines länglichen, thermoplastischen Körpers mit Zellstruktur aus einem flüssigen, schäumbaren Gel, wobei

- eine Mischung eines thermoplastischen Polymeres und eines darin unter Druck gelösten Treibmittels gebildet wird,
- die Mischung in eine Haltezone unter Beibehaltung einer derartigen Temperatur und eines derartigen Druckes extrudiert wird, daß ein Schäumen der Mischung verhindert wird, wobei die Haltezone eine Auslaßöffnung und ein den Auslaß schließendes, entfernbares Verschlußteil aufweist und die Auslaßöffnung in eine Zone niedrigen Druckes mündet,
- und wobei das Verschlußteil periodisch geöffnet und im wesentlichen gleichzeitig mechanischer Druck auf die Mischung mittels eines beweglichen Kolbens aufgebracht wird, um die Mischung aus der Haltezone durch die Auslaßöffnung auszustoßen,

dadurch gekennzeichnet, daß

- die Mischung in der Haltezone bei einer derartigen Temperatur gehalten wird, daß ihre Viskosität ausreicht, das Treibmittel beim Expandieren der Mischung zurückzuhalten;
- das Verschlußteil periodisch durch Verschieben zum Öffnen der Öffnung in die Zone niedrigen Druckes geöffnet wird;
- der auf den Kolben aufgebrachte mechanische Druck ausreichend ist, um die Mischung aus der Haltezone in die Zone niedrigen Druckes mit einer Durchsatzmenge von mindestens 2.270 kg/h auszustoßen, um ein wesentliches Schäumen in der Öffnung zu verhindern, wobei der Durchsatz jedoch nicht so hoch ist, daß die Oberfläche des sich ergebenden Zellkörpers aufgrund von Schmelzbruch beschädigt wird; und
- daß die Zone niedrigen Druckes ein ungehindertes Expandieren mindestens in einer Dimension der ausgestoßenen Mischung gestattet, um den länglichen, thermoplastischen Körper mit Zellstruktur und niedriger Dichte von nicht mehr als 64,8 kg/m³ und einer großen seitlichen Querschnittsfläche von nicht weniger als 155 cm² und einer relativ großen Dicke von mindestens 2,54 cm herzustellen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Formflächen an den länglichen, thermoplastischen Zellkörper angelegt werden, solange er nach seiner Ausstoßung noch verformbar ist und expandiert, um den Körper in einen Formkörper überzuführen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der längliche, thermoplastische Zellkörper in die Lage versetzt wird, frei zu expandieren und abzukühlen, bis er nicht weiter verformbar ist.

4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Polymer Polystyrol oder Polyethylen ist, und daß das Treibmittel einen Kohlenwasserstoff mit einem Siedepunkt unter atmosphärischem Druck von -42°C bis 40°C aufweist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Treibmittel eine Mischung aus Trichlorfluormethan und Dichlordifluormethan ist.

6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Polymer geringe Mengen von Keimbildnern enthält.

7. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausspritzrate wenigstens 4.540 kg/h beträgt.

8. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur in der Haltezone nicht größer als 135°C ist.

9. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Polymer Polystyrol ist und die Temperatur der Mischung bei Extrusion in die Haltezone zwischen 60°C und 135°C beträgt.

10. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche l bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Polymer Polyethylen ist und die Temperatur der Mischung bei Extrusion in die Haltezone zwischen 82°C und 121°C beträgt.

11. Vorrichtung zur Herstellung länglicher, thermoplastischer Zellkörper mit

a) einem Extruder (1) zum kontinuierlichen, gleichmäßigen Mischen eines thermoplastischen Polymeres und eines Treibmittels;
b) einer mechanisch expandierbaren Haltekammer (2), die mit dem Extruder (1) verbunden ist, um die Mischung vom Extruder (1) zu erhalten und sie in einem geschmolzenen Zustand bei einem Druck oberhalb des Schäumdruckes zu halten;
c) einer Kolbenstange (3) zum Ausstoßen der Mischung aus der Haltekammer (2);
d) einer Mündungsöffnung (7), durch die die in der Haltekammer (2) befindliche Mischung mittels der Kolbenstange (3) ausstoßbar ist; und
e) einem gleitbaren Verschlußteil (8) zum Schließen der Mündungsöffnung (7), während die Haltekammer (2) mit der Mischung von dem Extruder (1) gefüllt wird, und zum Öffnen der Mündungsöffnung (7), wenn die Mischung mittels der Kolbenstange (3) aus der Haltekammer (2) ausgestoßen wird;

dadurch gekennzeichnet, daß

- der Extruder (1) mit einer Kühleinrichtung zum Kühlen der Mischung auf eine derartige Temperatur versehen ist, bei der ein Zellkörper gebildet wird, wenn die Mischung Atmosphärendruck ausgesetzt wird;
- die Mündungsöffnung (7) in einer Form (6) ausgebildet ist und eine Verbindung von der Haltekammer (2) zur Atmosphäre herstellt; und
- daß das Verschlußteil (8) die Form eines Schiebers aufweist, der mit der Außenfläche der Form (6) in Berührung steht.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Form (6) im wesentlichen eine flache Außenfläche aufweist und der Schieber (8) ebenfalls eine flache Fläche, mit der er an der flachen Außenfläche der Form (6) gleitet, aufweist, und daß der Schieber (8) gleichfalls eine Öffnung (14) aufweist, die mit der Auslaßöffnung (7) fluchtend ausrichtbar ist, um die Mischung von der Haltekammer (2) durch die Auslaßöffnung (7) und die Öffnung (14) zur Atmosphäre zu leiten.