DE3304329A1

DE3304329A1 - Process for producing foam blocks

Info

Publication number: DE3304329A1
Application number: DE19833304329
Authority: DE
Inventors: Norbert Dipl.-Ing. 6719 Battenberg Holl
Original assignee: BASF SE
Current assignee: Commerzbank AG
Priority date: 1982-02-11
Filing date: 1983-02-09
Publication date: 1983-08-11
Also published as: DE3304329C2

Abstract

The invention relates to a process for producing cuboidal foam blocks by foaming and sintering of prefoamed, spherical expanded polystyrene particles in perforated metal moulds with the aid of dry saturated steam. In a first stage steam is blown into the mould successively onto two or four lateral surfaces in order to displace the air from the mould. In a second stage a steam pressure, which is adequate to produce the sintering of the particles, is subsequently built up in the mould.

Description

Verfahren zur Herstellung von SchaumstoffblöckenProcess for the production of foam blocks

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von quaderförmigen Schaumstoffblöcken durch Ausschäumen und Versintern von vorgeschäumten, kugelförmigen Polystyrol--Schaumstoffteilchen (EPS-Teilchen) in perforierten Metallformen mit Hilfe von trocken gesättigtem Wasserdampf, wobei man in einem ersten Schritt Wasserdampf kurzzeitig durch die Form bläst, um Luft aus der Form zu verdrängen und anschließend in einem zweiten Schritt in der Form einen Wasserdampfdruck aufbaut, der ausreicht, um die Versinterung der Teilchen zu bewirken.The invention relates to a method for the production of cuboid Foam blocks by foaming and sintering pre-foamed, spherical ones Polystyrene - foam particles (EPS particles) in perforated metal molds with With the help of dry saturated water vapor, the first step being water vapor briefly blows through the mold to displace air from the mold and then in a second step builds up a water vapor pressure in the mold that is sufficient to cause the particles to sinter.

Dieses Verfahren, das z.B. im Kunststoff-Handbuch Band V, Polystyrol, Carl-Hanser-Verlag 1968, auf den Seiten 709-724 beschrieben ist, wird in technischem Maßstab seit langem praktiziert. Dabei kommen quaderförmige Metallformen zur Anwendung, bei denen alle sechs Wände als flache Dampfkammern mit innenseitiger Perforation ausgebildet sind, durch die Dampf eingeleitet werden kann. Im allgemeinen sind drei Wände schwenk- und verriegelbar, damit die hergestellten Schaumstoffblöcke leicht entfernt werden können. Eine Standard-Blockform hat die Maße 5x1,0x0,5 m, sie weist also vier Seitenflächen und zwei schmale Stirnflächen auf.This process, which is described, for example, in the Kunststoff-Handbuch Volume V, Polystyrene, Carl-Hanser-Verlag 1968, described on pages 709-724, is in technical Scale has long been practiced. Block-shaped metal forms are used, with all six walls as flat steam chambers with perforations on the inside are formed through which steam can be introduced. Generally there are three Walls can be pivoted and locked so that the foam blocks produced are easy can be removed. A standard block shape has the dimensions 5x1.0x0.5 m, it has so four side faces and two narrow end faces.

Die Form wird mit vorgeschäumten rPS-Teilchen gefüllt, beschlossen und verriegelt. Um den Feuchtigkeitsgehalt niedrig zu halten, wird zunächst das in den Dampfleitungen und in den Seitendampfkammern entstandene Kondensat mit einem kurzen Dampfstcß entfernt. Dann wird in einem ersten Bedampfungsschritt trocken gesättigter Wasserdampf kurzzeit durch die Form geblasen, um Luft und Treibmittelreste, die sich in den Zwickeln zwischen den EPS-Teilchen befinden, aus der Form zu verdrängen und durch Dampf zu ersetzen. Beim herkömmlichen Verfahren leitet man dazu an den beiden zieren gegenüberliegenden Seitenflächen gleichzeitig Wasserdampf ein (sogen. "Querbedampfung"), die verdrängte Luft strömt durch die beiden schmaleren anderen Seitenflächen ab. Anschließend wird die Form in einem zweiten Schritt allzeitig so bedampft, daß in der Form ein Wasserdampfdruck von etwa 0,6 bis 1,0 bar aufgebaut wird. Dieser Druck wird in der Regel noch eine gewisse Zeit, z.3. 3 bis 30 sec lang gehalten. Dadurch werden die EPS-Teilchen auf eine Temperatur zwischen 110 und 120 0C erwärmt> wodurch sie weiter ausschäumen und miteinander versintern.The mold is filled with pre-expanded rPS particles, decided and locked. In order to keep the moisture content low, this is the first thing to do condensate formed in the steam lines and in the side steam chambers with a brief burst of steam away. Then it is dried in a first steaming step saturated steam briefly blown through the mold to remove air and propellant residues, that are located in the interstices between the EPS particles from the mold and replace it with steam. In the conventional process, this is done by referring to the both adorn opposite side surfaces at the same time water vapor one (so-called "transverse steaming"), the displaced air flows through the two narrower ones other side faces. Then, in a second step, the shape is made at all times steamed so that a water vapor pressure of about 0.6 to 1.0 bar built up in the mold will. This pressure is usually still for a certain time, e.g. 3. 3 to 30 seconds long held. This brings the EPS particles to a temperature between 110 and 120 0C heated> which means that they continue to foam and sinter together.

Bei dieser Fertigung von Schaumstoffblöcken wird neben kurzer Zykluszeit und geringem Feuchtigkeitsgehalt vor allem eine gute und über den Blockquerschnitt gleichmäßige Versinterung angestrebt. Es hat sich aber gezeigt, daß bei dem'herkömmlichen Verfahren, bei dem das Verdrängen der Luft durch gleichzeitiges Bedampfen der beiden breiten Seitenflächen ausgeführt wird, das Blockinnere in wesentlich geringerem Maß versintert als die Außenbereiche. Dies ist vermutlich darauf zurückzuführen, daß die Dampfströmung im Bereich der Blockkonten intensiver erfolgt (kurzer Strömung weg und weniger Strömungswiderstand) als in der Blockmitte, in der infolge der Strömungssymmetrie nur eine geringe Strömung entstehen kann. Darüber hinaus scheint die Diffusion von Luft aus den EPS-Teilchen auch eine Rolle zu spielen.In addition to short cycle times, this production of foam blocks and low moisture, especially a good one and across the block cross-section aimed at uniform sintering. But it has been shown that with the conventional Process in which the air is displaced by simultaneous steaming of the two wide side surfaces is executed, the interior of the block in much less Measure sintered as the outside areas. This is presumably due to that the steam flow in the area of the block accounts is more intense (short flow away and less flow resistance) than in the center of the block, due to the flow symmetry only a small flow can arise. In addition, the diffusion of Air from the EPS particles also play a role.

Durch diese ungleichmäßige Versinterung ist auch die Dicke der Schaumstoffblöcke auf maximal etwa 0,5 m begrenzt. Aus wirtschaftlichen Gründen wäre aber eine Blockdicke von etwa 1 m erwünscht, weil dann der spezifische Verschnitt beim 3esäumen der Böcke geringer würde. 3ei derart dicken Blöcken wurden jedoch die Unterschiede in der Verslnterung innerhalb der backe so stark, daß sie aus Qualitäts#ründen nicht mehr verkäuflich wären.This uneven sintering also reduces the thickness of the foam blocks limited to a maximum of about 0.5 m. For economic reasons, however, would be a block thickness of about 1 m is desirable because then the specific waste when trimming the trestles would decrease. However, for such thick blocks the differences in the The leaning inside the jaw is so strong that it is no longer due to quality would be for sale.

darüber hinaus neigen nach dem herkömmlichen Verfahren hergestellte Schaumstoffblöcke an den Seitenflächen zum Einfallen. Dies rührt wahrscheinlich daher, daß die EPS-Teilchen im Bereich des Dampfeintritts unter der Einwirkung des inneren Schäumdrucks linsenförmig abplatten und nach dem Entformen dem atmosphärischen Druck nicht in dem Naß widerstehen wie die Teilchen im Bereich des Austritts der Querbedampfung. Dies hat weiter zur Folge, daß der Schäumdruck nach dem Bedampfen während der sogenannten Druckabbauzeit im Bereich der beiden breiten Seitenflächen, an denen die Querbedampfung eingeleitet wurde, schneller abnimmt als an den schmalen Seitenflächen im Bereich des Austritts der Querbedampfung, was bei zu frühen Entformen zum Aufreißen der Schaumstoffblöcke führen kann. Um dieses Aufreißen zu vermeiden, muß für eine ausreichend lange Entformzeit gesorgt werden, was verhältnismäßig lange Zykluszeiten zur Folge hat.in addition, they tend to be manufactured according to the conventional process Foam blocks on the sides to collapse. This is probably because of this therefore that the EPS particles in the area of the steam inlet under the action of the Flatten the inner foaming pressure in the shape of a lens and after demoulding the atmospheric one Do not withstand pressure in the wet as the particles in the area of the exit Transverse steaming. This also has the consequence that the foaming pressure after steaming during the so-called pressure reduction time in the area of the two broad side surfaces, at which the transverse steaming was initiated, decreases faster than at the narrow ones Lateral surfaces in the area of the exit of the transverse steaming, what happens if the mold is demolded too early can cause the foam blocks to tear. To avoid this ripping open, must be provided for a sufficiently long demolding time, which is relatively long Cycle times.

Der Erfindung lag also die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, bei dem in kurzen Zykluszeiten auch verhältnismäßig dicke Schaumstoffblöcke hergestellt werden können, die möglichst gleichmäßig versintert sind, und bei denen die Seitenflächen gleichartig ausgebildet sind, d.h. nicht einfallen oder aufreißen.The invention was therefore based on the object of developing a method in which relatively thick foam blocks are also produced in short cycle times which are sintered as evenly as possible, and in which the side surfaces are designed in the same way, i.e. do not collapse or tear open.

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs beschriebenen Verfahren dann gelöst, wenn in dem ersten Bedampfungsschritt :,#sser# dampf an zwei oder vier paarweise gecenGbe^'iecenuen Seitenflächen so eingeleitet wird, daß die Dampfzufuhr an einander gegenüberliegenden Flächen nicht gleichzeitig, sondern naceinander erfolgt.This object is then achieved in the method described at the beginning, if in the first steaming step:, # sser # steam on two or four pairs gecenGbe ^ 'iecenuen side surfaces are introduced so that the steam supply to each other opposite surfaces are not carried out simultaneously, but in close proximity to one another.

Dieses mehrfache Querbedampfen in verschiedenen Richtungen bewirkt, daß die Luft gleichmäßig aus allen Blockseiten verdrängt wird, und daß der Schäumdruck auf die Formwand nach dem Bedampfen an allen Blockseiten gleich schnell ab- klingt. Dadurch wird vermieden, daß die Seitenflächen nach dem Entformen einfallen bzw. nachblähen oder gar aufreißen.This multiple transverse steaming in different directions causes that the air is evenly displaced from all sides of the block, and that the foaming pressure on the wall of the mold immediately after steaming on all sides of the block. sounds. This avoids that the side surfaces collapse or collapse after demolding. inflate or even tear open.

Somit wird auch eine kürzere Druckabbauzeit, d.h. eine kürzere Zykluszeit möglich. Ferner ergibt sich eine gleichmäßiger Versinterung der Schaumstoffblöcke, womit eine Blockdicke von 1 m möglich wird.This also results in a shorter pressure reduction time, i.e. a shorter cycle time possible. Furthermore, there is a uniform sintering of the foam blocks, This enables a block thickness of 1 m.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind mindestens zwei Seitenflächen segmentweise so abgedeckt, daß an den abgedeckten Segmenten Dampf nicht eintreten kann, die verdrängte Luft aber ungehindert abströmen kann.In a preferred embodiment of the invention are at least two side surfaces covered segment by segment so that steam on the covered segments cannot enter, but the displaced air can flow out unhindered.

Damit läßt sich eine noch gleichmäßigere Versinterung der Schaumstoffblöcke erreichen.This allows the foam blocks to be sintered even more evenly reach.

Durch das erfindungsgemäße mehrfache Querbedampfen in verschiedenen Richtungen wird es auch möglich, daß in dem zweiten Bedampfungsschritt mit niedrigerem Wasserdampfdruck, vorzugsweise zwischen 0,4 und 0,6 bar, gearbeitet werden kann. Auch die Dauer der Druckhaltung in dieser Stufe kann verringert werden, vorzugsweise auf weniger als 10 sec.Through the multiple transverse steaming according to the invention in different Directions it is also possible that in the second evaporation step with lower Water vapor pressure, preferably between 0.4 and 0.6 bar, can be used. The duration of the pressure maintenance in this stage can also be reduced, preferably to less than 10 sec.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Hinweis auf die Zeichnungen anhand verschiedener Ausführungsbeispiele näher erläutern.The invention is explained below with reference to the drawings explain various embodiments in more detail.

Fig. 1 zeigt i Schnitt eine Blockform mit den Abmessungen 5x1,0x0,5 m. Über Verteilerleitungen (1) und (2) wird Dampf den beiden größeren Seitendampfkammern (3) zugeführt, verteilt sich dort und strömt durch perforierte Innenwände (4) in die mit EPS-Teilchen gefüllte Forminnenraum (5).Fig. 1 shows i section a block shape with the dimensions 5x1.0x0.5 m. Via distribution lines (1) and (2), steam is sent to the two larger side steam chambers (3), spreads out there and flows through perforated inner walls (4) in the mold interior (5) filled with EPS particles.

Da der Dampf an den beiden Verteilerleitungen (#) und (t) nicht gleichzeitig, sondern nacheinander eingeleitet lia, können die Dampfstro"me (a) und (o) den Forminnenraum gleichzwei durchstpimen. Es muß allerding@ darauf geachtet wer- 'den, daß die Dampfströme (a) und (b) gleich stark sind, da sich sonst Spannungen im Block ergeben, die zu Wölbungen nach der Seite führen, die intensiver bedampft wurde.Since the steam on the two distribution lines (#) and (t) does not occur at the same time, but introduced one after the other, the steam streams (a) and (o) can enter the interior of the mold pimping through two at the same time. However, care must be taken @ 'the, that the steam flows (a) and (b) are equally strong, otherwise tensions in the block result, which lead to bulges on the side that was steamed more intensely.

Fig. 2 zeigt im Schnitt eine Blockform mit den Abmessungen 5xl,0xl,0 m. Die Form wird hintereinander vierfach querbedampft. Die Dampfströme sind mit (c), (d), (e) und (f) bezeichnet. Diese Bedampfungsweise ist zwar aufwendig, ergibt jedoch die beste Versinterung und kürzeste Druckabbauzeit.Fig. 2 shows in section a block form with the dimensions 5xl, 0xl, 0 m. The mold is cross-steamed four times one behind the other. The steam flows are with (c), (d), (e) and (f). This vaporization method is complex, results however, the best sintering and the shortest pressure reduction time.

Fig. 3 zeigt ebenfalls eine Blockform mit quadratischem Querschnitt. Hier ist die Ausführungsform dargestellt, bei der an zwei Seitenflächen Segmente (6) abgedeckt sind, durch die kein Dampf einströmen kann. Die Blockform wird zweimal hintereinander mit den Dampfströmen (g) und (h) querbedampft. Diese Ausführungsform erfordert den geringsten Installationsaufwand. Allerdings muß der freie Durchtrittsquerschnitt jeder perforierten Dampfinnenwand so abgestuft werden, daß den unterschiedlichen Strömungswegen entsprechend eine gleichmäßige Dampfströmung über dem 3lockquerschnitt erfolgt.Fig. 3 also shows a block shape with a square cross-section. Here the embodiment is shown in which segments on two side surfaces (6) are covered, through which no steam can flow. The block shape will be twice cross-steamed one after the other with the steam streams (g) and (h). This embodiment requires the least amount of installation effort. However, the free passage cross-section must each perforated inner steam wall are graded so that the different Flow paths corresponding to a uniform steam flow over the 3lock cross-section he follows.

Fig, 4 zeigt noch eine Blockform mit quadratischem Querschnitt. Hier sind an vier Seitenflächen Segmente (7) abgedeckt. Die Blockform wird dreifach mit den Danpfströmen (i), (k) und (1) nacheinander querbedampft.4 shows another block shape with a square cross section. here segments (7) are covered on four side surfaces. The block shape becomes triple with the steam currents (i), (k) and (1) successively cross-steamed.

Zeichn.Sign.

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Claims

claims process for the production of cuboid foam peat blocks by foaming and sintering pre-expanded, spherical polystyrene foam particles in perforated metal forms with the help of dry saturated water vapor, whereby In a first step, steam is briefly blown through the mold to generate air out of the mold, and then in a second step in the mold a water vapor pressure builds up, which is sufficient for the sintering of the particles to effect, characterized in that in the first step to two or four in pairs opposite side surfaces of the cuboid shape water vapor so is initiated that the steam supply on opposite surfaces is not takes place simultaneously, but one after the other.

2. The method according to claim 1, characterized in that at least two rare areas are covered segment by segment so that on the covered segments Steam cannot enter, but the displaced air can flow out unhindered.