DE3337608A1

DE3337608A1 - Process for producing blocks of expandable polystyrene

Info

Publication number: DE3337608A1
Application number: DE19833337608
Authority: DE
Inventors: Otto Dipl.-Ing. Bad Aussee Bittmann
Original assignee: WIESER MASCHINENBAU GmbH
Current assignee: WIESER MASCHINENBAU GmbH
Priority date: 1983-03-31
Filing date: 1983-10-15
Publication date: 1984-10-11
Also published as: BE899279A

Abstract

In the production of blocks of expandable polystyrene in block moulds with steam chambers at the mould walls, which are covered by gas-permeable sheets or plates towards the inside, the air between the polystyrene material and in the steam chambers and in the pipe system of the block mould is partially or completely removed before the steam treatment by the application of a vacuum. A comparatively short flushing period is therefore sufficient before the steam shock, leading to a saving of steam and thus of energy. At the same time it is possible as a result of the device required to produce the vacuum to dissipate the overpressure existing in the block interior after the steam treatment more rapidly and to increase the capacity of the mould by reducing the residence time.

Description

Verfahren zum Herstellen von Blöcken aus expandierbaremMethod of making blocks from expandable

Polystyrol Zur Erzeugung von Blöcken aus expandierbarem Polystyrol werden Blockformen verwendet. Die Wände dieser meist prismatischen oder zylindrischen Formen sind als Dampfkammern ausgebildet, welche nach der Forminnenseite mit gelochten oder geschlitzten Blechen abgedeckt sind (Fig. 1 und 2). Nach Füllung des Forminnenraumes mit vorgeschäumten, perlförmigen und expandierfähigen Polystyrol wird die Verschweißung der Perlen zu einem Block durch Einpressen von Dampf in die Formkammern erzielt. Zur Entnahme des fertigen Blockes sind einzelne Formwände aufklappbar ausgeführt, etwa der Deckel (2), eine Seitenwand (1) und die Türe (5).Polystyrene For the production of blocks from expandable polystyrene block shapes are used. The walls of these mostly prismatic or cylindrical Molds are designed as steam chambers, which are perforated on the inside of the mold or slotted sheets are covered (Fig. 1 and 2). After filling the mold interior with pre-expanded, pearl-shaped and expandable polystyrene the welding the beads are made into a block by forcing steam into the molding chambers. To remove the finished block, individual mold walls are designed to be hinged, for example the cover (2), a side wall (1) and the door (5).

Die Dampfkammern der einzelnen Blockwände sind durch Sammelleitungen verbunden und können durch Absperrventile oder Schieber entweder entlüftet oder mit der Dampfzuleitung verbunden werden. Die Dampfkammern der Rückwand (4) und der Türe (5) sind dauernd mit der Bodenkammer.(3) verbunden. The steam chambers of the individual block walls are through collecting lines connected and can either be vented or vented through shut-off valves or slides be connected to the steam supply line. The steam chambers of the rear wall (4) and the Doors (5) are permanently connected to the floor chamber (3).

Eine gute Verschweißung der Schaumstoffperlen bis zur Blockmitte ist nur dann möglich, wenn vor der Verschweißung die Luft zwischen den Perlen möglichst vollständig entfernt wird. Bei den bekannten Blockformen wird die Luft zwischen den Perlen durch Spülen mit Dampf entfernt, was aber mit einigen Nachteilen verbunden ist. A good weld of the foam beads up to the middle of the block is only possible if there is as little air between the beads as possible before welding is completely removed. In the known block molds, the air between the pearls are removed by rinsing with steam, but this has some disadvantages is.

Im Ruhezustand der Blockform sind die Dampfventile A, C und E geschlossen und die Entleerungsschieber D geöffnet (Fig. 1). Zur Entfernung der Luft wird üblicherweise zunächst nur über die beiden Seitenwände 1 Dampf zugeführt, die Dampfkammern des Deckels 2 und des Bodens 3 bleiben noch geöffnet. When the block form is at rest, the steam valves A, C and E are closed and the evacuation slide D open (Fig. 1). To remove the air is usually initially only steam supplied via the two side walls 1, the steam chambers of the Lid 2 and bottom 3 still remain open.

Hierzu wird das Hauptdampfventil A geöffnet, die Ventile C und E sind geschlossen und die Schieber D geöffnet. In dieser Stellung fließt der Dampf über die Kammern der Seitenwände 1, durchströmt den Forminnenraum und verläßt diesen durch die Kammern von Deckel und Boden 2 und 3. Die Strömungsrichtung ist aus Fig. 2 ersichtlich. Hierbei wird die Luft zwischen den Perlen zum größeren Teil durch Dampf verdrängt, also aus dem Formenraum herausgespült. Dieser Spülvorgang wird#gewöhnlich nach Zeitablauf beendet.To do this, the main steam valve A, which is valves C and E, is opened closed and slide D open. In this position the steam overflows the chambers of the side walls 1, flows through the interior of the mold and leaves it through the chambers of the top and bottom 2 and 3. The direction of flow is shown in Fig. 2 can be seen. Here the air between the pearls is for the most part through Steam displaced, i.e. flushed out of the mold space. This flushing process becomes # common ended after timeout.

Sodann werden die Schieber D geschlossen und die Ventile C und E geöffnet. Die Form wird in dieser Ventilstellung von allen sechs Flächen bedampft. Dadurch daß ab diesem Zeitpunkt der Dampf aus den Kammern des Deckels und des Bodens (2 und 3) nicht ausströmen kann und daß das zweite Dampfventil C (Bypaß) auch geöffnet ist, steigt der Dampfdruck in allen Kammern und im Forminnenraum schneller an (Dampfstoß). Beim Erreichen eines Druckes von 0,6 - 1,1 bar, je nach Materialeigenschaften und Raumgewicht, wird das Hauptdampfventil A geschlossen, so daß die Formkammern nur mehr über das Ventil C mit der Dampfzuleitung verbunden sind. Dieses Ventil ist so weit geöffnet, daß der Druck in den Formkammern konstant bleibt, also nur so viel Dampf nachfließen kann, als durch Undichtheiten und Kondensation verloren geht. Then the slide D are closed and the valves C and E opened. In this valve position, the mold is vaporized from all six surfaces. As a result, the steam from the chambers of the lid and the bottom from this point in time (2 and 3) cannot flow out and that the second steam valve C (bypass) is also open the steam pressure rises faster in all chambers and in the interior of the mold (burst of steam). When a pressure of 0.6 - 1.1 bar is reached, depending on the material properties and Volume weight, the main steam valve A is closed, leaving the molding chambers only more are connected to the steam supply line via valve C. This valve is Opened so wide that the pressure in the mold chambers remains constant, so just like that a lot of steam flowing in can than through leaks and condensation get lost.

Die Dauer der Bedampfung mit konstantem Druck (Nachbedampfung oder Autoklavzeit) beträgt maximal ca. 15 Sek., gewöhnlich jedoch nur etwa 2 - 5 Sekunden und wird nach Zeitablauf beendet.The duration of steaming with constant pressure (post-steaming or Autoclave time) is a maximum of approx. 15 seconds, but usually only approx. 2 - 5 seconds and is ended after the time has elapsed.

Während dieser Zeit verteilt sich der Dampf gleichmäßig und bewirkt eine bessere Verschweißung der Blockecken. During this time, the steam is distributed evenly and has an effect better welding of the block corners.

Bei Ende der Nachbedampfungszeit werden die Dampfventile C und E geschlossen und die Schieber D geöffnet. Damit ist die Bedampfung beendet und die Anfangsstellung der Ventile und Schieber wieder hergestellt.At the end of the post-steaming time, steam valves C and E are closed and the slide D is open. This ends the steaming and the starting position the valves and slide valves restored.

Der Verlauf des Dampfdruckes in den Seitenwandkammern 1 ist im Diagramm, Fig. 3 dargestellt. The course of the vapor pressure in the side wall chambers 1 is shown in the diagram, Fig. 3 shown.

Während und unmittelbar nach der Bedampfung entsteht im Schaumstoffblock ein Uberdruck, welcher von innen auf die Formwände wirkt und mit geeigneten Einrichtungen auch gemessen werden kann. Vorwiegend wird dieser Druck durch den Expansionsdruck des aufgeschäumten Polystyrols, durch den während der Bedampfung im Block eingeschlossenen Dampf und zum Teil auch durch das verdampfte Blähmittel verursacht. Die Form darf erst dann zum Entnehmen des Blockes geöffnet werden, wenn dieser Überdruck genügend abgebaut ist. Hierzu muß die Form eine bestimmte Zeit in geschlossenem Zustand verbleiben (Standzeit). During and immediately after steaming, the foam block is created an overpressure, which acts from the inside on the mold walls and with suitable devices can also be measured. This pressure is mainly due to the expansion pressure of foamed polystyrene, trapped in the block during steaming Steam and in part also caused by the vaporized blowing agent. The form is allowed can only be opened to remove the block when this overpressure is sufficient is dismantled. To do this, the mold must remain closed for a certain period of time (Service life).

Während der Standzeit kühlt sich die Form an der Umgebungsluft ab und der Druck im Blockinneren vermindert sich durch Kondensation und Austritt des eingeschlossenen Dampfes und des restlichen Blähmittels. Bei üblichen Blockformen kann die Standzeit je nach Materialbeschaffenheit und Raumgewicht von 5 bis 45 Minuten betragen und vermindert damit die Leistungsfähigkeit der Blockform beträchtlich. During the standing time, the mold cools down in the ambient air and the pressure inside the block is reduced by condensation and escape of the trapped steam and residual blowing agent. With common block shapes the service life can vary from 5 to 45 minutes depending on the material properties and volume weight and thus considerably reduces the performance of the block mold.

Ein weiterer Nachteil des Verfahrens liegt in der Entfernung der Luft zwischen den Perlen durch Spülen mit Dampf. Another disadvantage of the process is the removal of the Air between the beads by purging with steam.

Hierbei beginnt gleichzeitig mit dem Spülvorgang nämlich auch die Erwärmung des Polystyrols und damit die Volumensvergrößerung der Perlen und die Verschweißung.In this case, the rinsing process begins at the same time as the Heating of the polystyrene and thus the increase in volume of the pearls and the Welding.

Aus diesem Grunde muß der Spülvorgang mit großer Geschwindigkeit vorgenommen werden, weil nach der Verschwei-Bung kein Dampfdruchtritt mehr möglich ist. Da die Verschweißung bereits nach etwa 10 Sekunden beginnt, muß der Spülvorgang vor Ablauf dieser Zeit beendet sein. Diese Forderung bedingt die Bereitstellung einer großen Dampfmenge, welche in kurzer Zeit durch den Forminnenraum gepreßt werden muß, damit vergleichsweise aufwendige Dampferzeugungsanlagen oder Speicher, ferner große Rohrleitungsquerschnitte und Dampfarmaturen mit großen Durchgangsguerschnitten. For this reason, the rinsing process must be carried out at high speed be made because after the welding no more steam can penetrate is. Since the welding starts after about 10 seconds, the rinsing process has to be carried out be finished before this time has elapsed. This requirement requires the provision a large amount of steam, which is pressed through the interior of the mold in a short time must, so that comparatively expensive steam generation systems or memory, further large pipe cross-sections and steam fittings with large passage cross-sections.

Durch die gegenständliche Erfindung werden diese Nachteile bedeutend vermindert. Die Luft zwischen den Polystyrolperlen wird erfindungsgemäß durch Anwendung von Vakuum abgesaugt. Da die Absaugung vor der Bedampfung und somit vor der Erwärmung des Polystyrols vorgenommen wird, steht hierfür genügend Zeit zur Verfügung und es besteht keine Gefahr, daß die Verschweißung der Perlen schon vor der Entfernung der Luft beginnt, wie es beim bisher angewandten Verfahren der Fall ist. The present invention makes these disadvantages significant reduced. The air between the polystyrene beads is applied according to the invention sucked off by vacuum. Because the suction before the steaming and thus before the heating of the polystyrene is made, there is enough time for this and there is no risk that the beads will weld before removal the air begins, as is the case with the method used so far.

Der Spülvorgang kann bei Anwendung von Vakuum fast vollständig entfallen, wodurch sich eine bedeutende Dampfeinsparung ergibt. Blockformen mit Vakuumeinrichtung können bei gleichem Blockvolumen mit kleineren Dampferzeugungsanlagen betrieben und die Rohrleitungen und Dampfarmaturen können mit kleineren Querschnitten ausgeführt werden. The flushing process can be almost completely omitted when using a vacuum, which results in a significant saving in steam. Block molds with vacuum device can be operated with smaller steam generation systems with the same block volume and the pipes and steam fittings can be designed with smaller cross-sections will.

Blockformen mit Vakuumeinrichtung sind wie übliche Blockformen gebaut, sie erhalten jedoch entsprechend kleinere Dampfarmaturen und Rohrleitungen, hinzu kommt die Rohrverbindung zur Vakuumerzeugungsanlage, in welcher das Vakuumventil K eingebaut ist (Fig. 4). Der Vorgang zur Erzeugung eines Blockes ist folgender: In der Ruhelage sind die Dampfventile A, C und E sowie das Vakuumventil K geschlossen, die Schieber D sind geöffnet. Block molds with a vacuum device are built like normal block molds, however, they receive correspondingly smaller ones Steam fittings and pipelines, In addition, there is the pipe connection to the vacuum generation system, in which the vacuum valve K is installed (Fig. 4). The process for creating a block is as follows: In the rest position the steam valves A, C and E as well as the vacuum valve K are closed, the slide D are open.

Nach dem Füllen des Forminnenraumes mit vorgeschäumten, perlförmigen und expandierfähigem Polystyrol und Schließen der Form werden zunächst die Schieber D geschlossen und E geöffnet.After filling the mold interior with pre-expanded, pearl-shaped and expandable polystyrene and closing the mold will be the slide first D closed and E opened.

In diesem Zustand sind alle Dampfkammern miteinander verbunden und nach außen abgeschlossen. Sodann wird das Vakuumventil K geöffnet, wodurch die im Forminnenraum zwischen den Polystyrolperlen stehende Luft, sowie auch die Luft in den Dampfkammern und im Rohrsystem abgesaugt wird. Zweckmäßigerweise wird dieser Zustand etwa 2 bis 5 Sekunden aufrecht erhalten, damit die Luft auch aus allen entfernten Stellen sicher entfernt wird.In this state, all steam chambers are connected to each other and closed to the outside. Then the vacuum valve K is opened, whereby the im Inside the mold standing air between the polystyrene beads, as well as the air in suction in the steam chambers and in the pipe system. Appropriately this Maintain the state for about 2 to 5 seconds so that the air is also removed from all Make sure it is removed.

Wie hoch das erzeugte Vakuum ist, hängt von der Leistungsfähigkeit der Vakuumanlage und von der Dichtheit der Blockform ab. Mit einem Vakkum von 50 % können bereits gute Ergebnisse erzielt werden. How high the vacuum created depends on the performance the vacuum system and the tightness of the block shape. With a vacuum of 50 %, good results can already be achieved.

Nach der Evakuierung wird zuerst das Vakuumventil K geschlossen und dann das Hauptdampfventil A geöffnet. Dadurch strömt Dampf in den evakuierten Raum ein, wobei der Druck in diesem Raum wieder ansteigt. Sobald der Druck gleich oder etwas höher als der äußere Luftdruck (= 0 bar) geworden ist, geht die Bedampfung in prinzipiell gleicher Weise vor sich wie ohne Vakuumanwendung. After the evacuation, the vacuum valve K is first closed and then the main steam valve A opened. This causes steam to flow into the evacuated space a, whereby the pressure in this space rises again. As soon as the pressure is equal or is slightly higher than the external air pressure (= 0 bar), the steaming goes in principle in the same way as without the application of a vacuum.

Nach dem Nulldurchgang des Druckes folgt eine im Vergleich zur Bedampfung ohne Vakuum nur kurze Spülperiode, welche zur Erwärmung des Polystyrols, der Dampfkammern und des Rohrsystems erforderlich ist. Gegebenenfalls werden hierbei auch noch restliche Luftmengen aus dem Forminnenraum mitgenommen. After the pressure has passed zero, there is a comparison with vapor deposition without vacuum only short rinsing period, which is used to warm up the polystyrene, the steam chambers and of the pipe system is required. If necessary, here residual amounts of air are also taken from the interior of the mold.

Hierzu werden nach dem Nulldurchgang des Forminnendruckes der Schieber E geschlossen und die Schieber D geöffnet. Der Dampf tritt wie beim Spülen ohne Vakuumanwendung durch die Kammern der Seitenwände (1) in den Formenraum ein und durch die Kammern des Deckels und Bodens (2 und 3) wieder aus. Da die Luft zu einem wesentlichen Anteil bereits durch Evakuierung entfernt wurde, genügt nun eine Spülperiode etwa von halber Zeitdauer (4 bis 6 Sekunden), was eine bedeutende Dampf- und Energieeinsparung ergibt. For this purpose, after the internal mold pressure has passed zero, the slides are opened E closed and the slide D opened. The steam comes out as when rinsing without Vacuum application through the chambers of the side walls (1) into the mold space and through the chambers of the lid and base (2 and 3). Because the air becomes one a significant portion has already been removed by evacuation, one flushing period is now sufficient about half the time (4 to 6 seconds), which is a significant saving in steam and energy results.

Die Spülzeit wird entweder nach Zeitablauf oder Temperaturerhöhung beendet.The flushing time is set either after the time has elapsed or the temperature has increased completed.

In diesem Zeitpunkt werden die Schieber D geschlossen und C und E geöffnet. In dieser Stellung wird der Block von allen sechs Flächen bedampft, es folgt ein schneller Druckanstieg in allen Dampfkammern bis auf ca. 0,5 bis 1,2 bar je nach den Eigenschaften des Blockmaterials (Dampf stoß). At this point in time, slide D and C and E are closed opened. In this position, the block is steamed from all six surfaces, it This is followed by a rapid pressure increase in all steam chambers up to approx. 0.5 to 1.2 bar depending on the properties of the block material (steam burst).

Hierdurch wird die Verschweißung der Perlen bewirkt. Der Druckanstieg wird durch ein Kontaktmanometer überwacht. Beim Erreichen des erforderlichen Druckes wird das Hauptdampfventil A geschlossen.This causes the beads to weld. The rise in pressure is monitored by a contact manometer. When the required pressure is reached the main steam valve A is closed.

Sodann erfolgt die Dampfversorgung nur mehr über das Bypaßventil C, welches gerade soweit geöffnet ist, daß die zugeführte Dampfmenge den Verlusten durch Kondensation und Undichtheiten entspricht und der Druck in den Dampfkammern konstant bleibt. Durch diese Nachbedampfung wird eine gute Verschweißung bis in die Blockecken erreicht. Die Zeitdauer der Nachbedampfung von ca. 2 bis 10 Sekunden wird durch ein Zeitschaltwerk begrenzt. The steam is then only supplied via the bypass valve C, which is just open to the point that the amount of steam supplied can compensate for losses due to condensation and leaks and the pressure in the steam chambers remains constant. This post-evaporation ensures a good weld up to in reached the block corners. The duration of the post-evaporation from approx. 2 to 10 seconds is limited by a timer.

Beim Ende der Nachbedampfung werden die Dampfventile C und E geschlossen und die Schieber D geöffnet. Der in den Kammern und in den Rohren stehende Dampf entweicht durch die Schieber D ins Freie und die Bedampfung ist damit beendet. At the end of the post-evaporation process, the steam valves C and E are closed and the slide D is open. The steam standing in the chambers and pipes escapes through the slide D into the open and the steaming is thus ended.

Der Druckverlauf in den Dampfkammern ist im Diagramm, Fig. 5, Kurve a dargestellt. The pressure curve in the steam chambers is shown in the diagram, FIG. 5, curve a shown.

Bei einer Blockform mit Vakuumeinrichtung ist es möglich, den im Blockinneren nach der Bedampfung bestehenden Überdruck rascher abzubauen und durch Verkürzung der Standzeit die Leistung der Form bedeutend zu erhöhen. Nach dem Ende der Bedampfung und Ausströmen des Dampfes aus den Kammern werden diese nochmals verbunden und gegen außen abgeschlossen, was durch öffnen von Schieber E und Schließen der Schieber D ausgeführt wird. Sodann wird nochmals das Vakuumventil K geöffnet und die Luft aus den Kammern und dem Rohrsystem abgesaugt. Durch das Vakuum in den Dampfkammern entsteht eine größere Druckdifferenz zwischen dem Blockinneren und den äußeren Blockteilen, wodurch der Austritt des eingeschlossenen Dampfes und des Treibmittels in kürzerer Zeit erfolgt, der Überdruck im Block schneller absinkt und die erforderliche Standzeit des Blockes in der Form beträchtlich verkürzt werden kann. In the case of a block mold with a vacuum device, it is possible to use the im After the vapor deposition, the inside of the block can be released more quickly and through the excess pressure Shortening the tool life significantly increasing the performance of the mold. After the end the steaming and the outflow of steam from the chambers are repeated connected and locked from the outside, which is done by opening slide E and closing the slide D is executed. The vacuum valve K is then opened again and the air is sucked out of the chambers and the pipe system. The vacuum in the Steam chambers creates a greater pressure difference between the interior of the block and the outer block parts, whereby the escape of the enclosed steam and the Propellant takes place in a shorter time, the overpressure in the block drops faster and the required service life of the block in the mold can be shortened considerably can.

Den Verlauf des Druckes des Blockmaterials gegen die Formwände zeigt Kurve b im Diagramm Fig. 5. The course of the pressure of the block material against the mold walls shows Curve b in diagram Fig. 5.

Diese Methode der Standzeitverkürzung durch Vakuumanwendung ist bereits bekannt. This method of shortening the service life by using a vacuum is already available known.

Claims

Process for making blocks from expandable polystyrene P a t e n t a n s p r u c h Process for the production of blocks from expandable Polystyrene in block molds with steam chambers on the forewalls, which face the inside are covered with gas-permeable sheets or plates, characterized in that that the air between the polystyrene material and the air in the steam chambers and partially in the pipe system of the block form prior to vapor deposition by applying a vacuum or completely removed.