DE4334453C2 - Verfahren zur Herstellung von Schaumstoffelementen aus einer Platte oder mehreren Einzelplatten sowie Schaumstoffelement - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Schaumstoffelementen aus einer Platte oder mehreren Einzelplatten sowie SchaumstoffelementInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Schaumstoffelementes so
wie ein Schaumstoffelement, wie dies im Oberbegriff der Ansprüche 1 und 8 beschrie
ben ist.
Aus der EP 0 350 807 A2 der gleichen Anmelderin ist ein Formteil sowie ein Verfah
ren zu dessen Herstellung bekanntgeworden, bei welchem in eine Blockform weiche
Schaumstoffteile, verschiedene Füll- bzw. Zuschlagstoffe und flüssige Rohstoffe ein
gebracht werden. Dabei reagiert der flüssig eingebrachte Rohrstoff aus und verbindet
die Schaumstoffteile, die verschiedenen Füllstoffe bzw. Zuschlagsmaterialien miteinan
der zu einem gemeinsamen Schaumstoffblock. Dieser Schaumstoffblock kann daran
anschließend auf einzelne Platten aufgeteilt, sowie räumlich verformt bzw. bereichs
weise auf unterschiedliche Dicken zusammengepreßt werden, wobei der Schaumstoff
block von außen her mit einer Temperatur sowie mit Druck beaufschlagt wird. Die
Einbringung der Wärmeeinwirkung ausgehend von den äußeren Randbereichen in den
Schaumstoffblock erfolgt hier ausschließlich durch Wärmestrahlung. Nachteilig dabei
ist, daß über eine längere Zeitdauer die Wärmezufuhr von außen her erfolgen muß und
so die Randbereiche einer langandauernden Temperatureinwirkung ausgesetzt sind.
Ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Herstellen eines Formkörpers ist aus der
AT 235 563 bekannt geworden, bei welchem Ausgangsmaterialien eines aufschäum
barer Kunststoffes sowie eine vorgefertigte Platte aus einem thermoplastischen Kunst
stoff in einen Formhohlraum eingebracht werden und nach dem Schließen der Form
unter Zuführung von Wärme der schäumbare Kunststoff aufgeschäumt und dadurch
mit der Platte verbunden wird. Zur besseren Verbindung der in den Formhohlraum ein
gebrachten Platte mit dem aufschäumbaren Kunststoff wird unter Wärmezufuhr diese
Platte zumindest teilweise erweicht und sodann gegebenenfalls unter weiterer Wärme
zufuhr auf die erweichte Platte und damit auf die aufschäumende Kunststoffmasse mit
tels eines profilierten Formteils ein mechanischer Druck ausgeübt. Diese Wärmezu
fuhr kann mittels heißem Wasser, Dampf oder Hochfrequenz erfolgen. Dadurch wird
der sich verkleinernde Forminnenraum von der aufschäumenden Kunststoffmasse voll
ständig ausgefüllt. Die Wärmeeinbringung für den Aufschäumprozeß des Kunststoffes
kann durch Einleitung von Dampf oder Heißwasser oder auch mit Hilfe von Hochfre
quenzstrahlung erfolgen. Mit diesem Verfahren wird ein Formkörper geschaffen, der
an zumindest einer Oberfläche eine bedingt durch die Erwärmung in Verbindung mit
einem profilierten Formteil umgeformte äußere Oberfläche mit einem damit verbunde
nen, während der Umformung angeformten Schaumkörper aufweist.
Aus der Zeitschrift "Kunststoffe 80 (1990, Heft 3, Seiten 383-386)" ist die Herstel
lung von hochverdichteten PUR-Schaumstoffen bekannt geworden, bei welchem höhe
re Rohdichten durch die Verdichtung von Schaumstoffen aus den normalen Raumge
wichtsbereichen zwischen 90 kg/m3 und 120 kg/m3 durch Anwendung von Druck und
Temperatur erreichbar sind. Dabei werden heiße Pressplatten an die Oberfläche der zu
behandelnden Schaumstoffe angelegt, wobei diese Schaumstoffe an der Oberfläche an
schmelzen und sich nach der Abkühlung wieder verfestigen, wodurch bei diesem Pro
zeß eine PUR-Haut je nach gewählter Temperatur und Preßzeit mehr oder weniger
stark ausgeprägt wird. Weiters sind Verbundschaumstoffe beschrieben, bei welchem
Schaumstoffabfälle in Form von Flocken oder Pulver unter Druck zu Verbundkörpern
höherer Rohdichte verpreßt und gleichzeitig verklebt werden. Zum Verkleben der
Flocken werden dabei Zwei-Komponenten PUR-Kleber verwendet oder die Flocken
werden nach dem Heißdampfverfahren vor dem Verdichten mit PUR-Prepolymeren be
netzt und die Preßlinge in der Presse durch Einleiten von Heißdampf verklebt. Da
durch werden Verbundmaterialien in Rohdichtebereichen zwischen 100 und 600 kg/m3
hergestellt. Durch die gleichmäßige Druckbeaufschlagung sowie der Verarbeitung im
Heißdampfverfahren wird über den gesamten Querschnitt des Verbundmaterials eine
annähernd gleiche Dichte erzielt.
Aus der DE 29 43 859 C2 ist ein Verfahren zum Verdichten von offenzelligen Polyure
thanschaumstoffen bekannt geworden, bei welchem ein vollkommen ausgehärteter of
fenzelliger Polyurethanschaumstoff in einer Heizkammer mittels eines Heißgasstromes
durchgehend und gleichmäßig auf einen bestimmten Wert erwärmt wird, um so eine
gleichförmige Verdichtung über den gesamten Querschnitt der Schaumstoffmasse vor
nehmen zu können. Durch den Verdichtungsvorgang und die anschließende Abkühlung
wird ein Schaumstoffelement geschaffen, bei welchem die Zellen über den gesamten
Querschnitt gleichmäßig verformt und so über den gesamten Querschnitt eine ziemlich
einheitliche Dichte erzielbar ist.
Aus der DE 30 02 775 A1 bzw. der GB 2 040 948 A ist ein Verfahren zur Herstellung
von schallabsorbierenden Schaumstoffplatten bzw. eine derartige schallabsorbierende
Schaumstoffplatte unter Schutz gestellt, die aus einem überwiegend geschlossenzelli
gen Schaumkunststoff besteht. Bei dem Verfahren zur Herstellung der schalldämmen
den Schaumstoffplatte wird derart vorgegangen, daß die fertiggestellte Schaumstoff
platte auf 50% bis 66% ihrer Ausgangsdicke mechanisch verdichtet wird, wobei die
geschlossenzellige Schaumstoffstruktur bzw. Zellstruktur zerstört und die einzelnen
Stege zwischen den einzelnen Zellen aufgebrochen werden. Diese Verdichtung der
Platte bzw. das Zerbrechen der Zellstruktur und der Zellwände soll zu einer erhöhten
Luftdurchlässigkeit und damit zu einer verbesserten Schallabsorption führen. Diese
Verdichtung der Platten erfolgt bei Temperaturen unter 120°C. Nachteilig ist hierbei,
daß aufgrund der mechanischen Beanspruchung der Zellstruktur, insbesondere bei ver
schiedenen Herstellungsqualitäten des Schaumstoffes nicht immer sichergestellt wer
den kann, daß die Zellstege und Zellwände der geschlossenen Zellen des Schaum
kunststoffes bei dieser mechanischen Verdichtung tatsächlich zerstört werden und so
mit kann in vielen Fällen die gewünschte Schalldämmung nicht erzielt werden.
Ein Verfahren zur Herstellung von Schichtstoffen ist aus der DE 15 04 412 A bekannt
geworden, die mindestens zum Teil mit einer Haut aus thermoplastischem oder ande
rem geeigneten Material bedeckte geschäumte Schicht aufweisen. Dabei wird die Form
mit einer Haut ausgekleidet, daran anschließend in die Form eine schaumbildende Mi
schung eingebracht und zum Ausreagieren, bzw. Härten des Schaumes eine Mikrowel
lenstrahlung eingesetzt wird. Weiters wird dadurch auch noch die Haftung zwischen
dem Schaum und der in der Form eingebrachten Haut verbessert. Dabei kann die Haut
mit einem Zusatz impregniert sein, welches die Mikrowellen so absorbiert, daß in der
Haut Hitze erzeugt wird, wodurch Hitzeverluste aus Teilen des Außenbereiches bzw.
der Peripherie der mit der Haut versehenen Schaumschicht verhindert werden, wäh
rend der Schaum gehärtet wird. Dabei wir eine Schaumkörper erzielt, der vollständig
und gleichmäßig ausgehärtet wurde, sowie eine gute Haftung zwischen der Außenhaut
bzw. Kunststofffolie und der Schaumschicht erzielt wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstel
lung eines Schaumstoffelementes sowie ein Schaumstoffelement zu schaffen, bei wel
chem Platten aus Schaumstoff durch Veränderung ihrer Zellstruktur an die gewünsch
ten Festigkeitseigenschaften und Raumgewichte unter Verwendung von Altkunststof
fen bzw. Recyclingmaterialien angepaßt werden können.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Vorgehen gemäß den im
Anspruch 1 definierten Maßnahmen gelöst. Die Vorteile dieses Verfahrens lie
gen darin, daß vom Mittelbereich der Schaumstoffplatte in Richtung der Oberflächenbe
reiche bzw. Randzonen und von diesen in Richtung des Mittelbereiches eine gleichför
mige Erhitzung mit sehr hohen Temperaturen und damit hohen Energien erfolgen
kann, ohne daß die Oberflächenschichten der Platte nachteilig verändert bzw. zerstört
oder verbrannt werden. Dadurch kann in vorteilhafter Weise die Produktionszeit für
die Verdichtung und die Herstellung einer noch höher verdichteten Schwerschicht im
Inneren einer Platte erheblich reduziert und eine gesteuerte Dichtezunahme im Mittel
bereich geschaffen werden. Gleichzeitig kann aber auch jene Zeit, in der die Schaum
stoffplatte nach dem Erhitzen der Zellstruktur bzw. des zu verdichtenden Bereiches
unter Druckbelastung gehalten werden muß, ebenso wie die Einwirkungszeit der Ener
giezufuhr auf 10% bis 20% der bisher benötigten Produktionszeiten verkürzt werden.
Die Maßnahmen nach Anspruch 2 ermöglichen die Anwendung von herkömmlichen in
der Technik bereits bekannten Heizgeräten zur Erzielung des gewünschten
Erwärmungs- und Verdichtungseffektes des Schaumstoffes im Inneren der Platte.
Die vorteilhafte Vorgangsweise gemäß Anspruch 3 bietet den Vorteil, daß in Verbin
dung mit dem zuvor beschriebenen Verfahren durch die Einwirkung der Energiestrah
lung auch die eine höhere Schmelztemperatur aufweisenden Altkunststoffe in das
Traggerüst zumindest über eine Verklebung eingebunden werden können.
Ein Vorgehen gemäß den Maßnahmen in Anspruch 4 ermöglicht die Festigkeit der
Platten durch die Zugabe von Altmaterialien beliebig zu verändern.
Durch das Vorgehen nach Anspruch 5 wird auch bei Zusatz von Füllmaterialien noch
eine ausreichende Haftung und Verbindung dieser einzelnen Teile der Füllmaterialien
über den zugesetzten Primärkunststoffschaum sichergestellt.
Durch die Maßnahme nach Anspruch 6 wird eine gute Durchlüftung der mit Füllmate
rialien versetzten und damit dichteren Platten erzielt.
Schließlich wird durch die Maßnahme nach Anspruch 7 erreicht, daß auch die einge
setzten Zuschlagstoffe ausreichend thermisch verdichtet werden können.
Die Aufgabe der Erfindung wird aber auch eigenständig durch die im
Anspruch 8 angegebenen Merkmale gelöst. Der überraschende Vorteil dieser
scheinbar einfachen Lösung liegt darin, daß die grundsätzlich offenzellige Platte aus
Schaumstoff gezielt verdichtet wird, wodurch neben der Dichteerhöhung auch eine Fe
stigkeitserhöhung und dadurch eine verbesserte Druck- und Biegefestigkeit erzielt
wird. Die Veränderung der Zellstruktur und des Raumgewichtes ermöglicht je nach
dem eingestellten Dämpfungsverhalten bzw. dem Grad der elastisch rückstellbaren
Verformung eine flächige Aufteilung und Dämpfung von punktuell eingeleiteten Stoß-
Schlag- und/oder Druckbelastungen. Es wird dabei in überraschend einfacher Weise
eine Druckverteilungsplatte geschaffen, die falls gewünscht, auch zusätzlich schalldäm
mend ausgebildet sein kann. Damit ist eine Druckverteilungsplatte, wie sie für Sport
böden und Turn- und Tennishallen benötigt werden, geschaffen, die weiters eine sinn
volle Altkunststoffverwertung und eine Einsparung von Primärstoffen ermöglicht, die
darüber hinaus noch verrottungssicher ist. Weiters ist vorteilhaft, daß durch den
Dichteverlauf vom Mittelbereich ausgehend ohne zusätzliche Maßnahmen ein symme
trischer Aufbau einer Schaumstoffplatte in einfacher Weise erzielt werden kann.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ist im Anspruch 9 gekennzeichnet, wobei vor
teilhaft ist, daß durch die thermische Verdichtung eine plastische bleibende Verfor
mung erzielt wird, die es auch nach dem Auskühlen der Schaumstoffplatte ermöglicht,
die Festigkeitseigenschaften und gegebenenfalls auch Dämpfungscharakteristik über
lange Dauer beizubehalten.
Von Vorteil ist aber auch eine andere Weiterbildung nach Anspruch 10, wodurch ein
Bauteil beliebiger Raumform mit einer durchgehend gleichen Materialstruktur aus ei
ner Platte oder mehreren Einzelplatten aus Kunststoffschaum hergestellt werden kann.
Durch die Abstimmung der Dichte und der Trageigenschaften kann in einfacher Weise
auf unterschiedliche, mechanische Beanspruchungen des Schaumstoffelementes abge
stellt werden.
Eine weitere Ausführungsvariante ist im Anspruch 11 gekennzeichnet, wodurch ein
Bauteil geschaffen werden kann, der in seinem Mittelbereich eine Massivstruktur, also
einem vollen Material entspricht, während dessen Randbereiche elastisch rückstellbar
und elastisch verformbar, jedoch mit einem besseren Lastverteilungsfaktor als der des
Weichschaums ausgebildet sein können.
Nach einer anderen Ausführungsvariante gemäß Anspruch 12 wird durch die erhebli
che Erhöhung des Raumgewichtes und durch das Verdichten der Zellstruktur ein in
sich stabiler, eine annähernd homogene Materialstruktur, in etwa wie ein Festkörper,
erreichender Dämpfungskörper geschaffen. Durch den Zusatz von Kreide kann auch
die Eigenmasse der Platte sowie deren Druckverteilungscharakteristik an unterschiedli
che Anwendungsfälle einfach angepaßt werden.
Die Dämpfungs- und Belastungscharakteristik des Schaumstoffelementes kann zusätz
lich durch die wahlweise Ausbildung nach Anspruch 13 verändert werden.
Ein weiterer Vorteil und ein noch breiteres Anwendungsgebiet der erfindungsgemäß
ausgebildeten Platten kann gemäß Anspruch 14 erreicht werden, da deren Einsatz dann
auch in brandgefährdeten Bereichen möglich ist.
Durch die Weiterbildung nach Anspruch 15 kann unabhängig von der Verdichtung der
Schaumstoffstruktur in der Platte eine Erhöhung der Festigkeit bzw. der Körperschall
dämmeigenschaften durch den Einsatz der Verstärkungselemente geschaffen werden.
Dazu kommt, daß damit die Befestigung derartiger Platten mit ausreichender Ausreiß
festigkeit auch in extremen Anwendungsbereichen möglich ist, um beispielsweise da
durch auf der Rückseite der Schallschutzplatte eine auch gegen höhere Schwingungs-
und Beschleunigungskräfte widerstandsfähige Befestigung, beispielsweise in Kraftfahr
zeugen, Schienenfahrzeugen oder Flugzeugen, zu ermöglichen.
Die Ausgestaltung nach Anspruch 16 ermöglicht, daß eine Erhitzung zum Verbinden
der Platten bzw. zum Verdichten derselben durch Energiestrahlung, beispielsweise Mikrowellen
oder Hochfrequenzstrahlung, nicht behindert wird.
Die Weiterbildung nach Anspruch 17 ermöglicht das Einbringen von hochfesten Mate
rialien, welche trotzdem noch eine Behandlung der Platte mit Energiestrahlung ermög
lichen.
Schließlich ist auch die Weiterbildung nach Anspruch 18 vorteilhaft, da für die einzel
nen Bereiche der fertigen Platte unterschiedliche, für den jeweiligen Anwendungsfall
angepaßte Grund- und Rohmaterialien verwendet werden können. Des weiteren wird
durch die Verwendung mehrerer Platten der Einbau von Verstärkungselementen in ei
nem Bauteil erleichtert.
Die Erfindung wird im nachfolgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Teil eines erfindungsgemäßen Schaumstoffelementes in verein
fachter, schematischer, schaubildlicher Darstellung;
Fig. 2 ein erfindungsgemäßes Schaumstoffelement, ausgebildet als Formteil
in Stirnansicht, geschnitten;
Fig. 3 ein erfindungsgemäß, aus mehreren Platten zusammengesetztes
Schaumstoffelement in schaubildlicher, teilweise geschnittener und
vereinfachter, schematischer Darstellung als Schwingungsdämpfungsele
ment für ein Maschinengestell;
Fig. 4 eine Fertigungsanlage zur Herstellung von erfindungsgemäßen Schaum
stoffelementen in vereinfachter, schematischer Darstellung;
Fig. 5 eine andere Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Schaumstoff
elementes mit in der Platte angeordneten Füllstoffen in schaubildlicher,
schematisch vereinfachter Darstellung, teilweise geschnitten;
Fig. 6 eine andere Ausführungsform für erfindungsgemäße Schaumstoffelemen
te mit in diesen angeordneten Füllstoffen mit unterschiedlichen Raumge
wichten als Zwischenlageplatten zwischen einem Fußbodenbelag und
einer Unterkonstruktion in Stirnansicht, geschnitten.
In Fig. 1 ist ein Schaumstoffelement 1 gezeigt, das als Formteil ausgebildet ist und aus
einer Platte 2 besteht. Dieses Schaumstoffelement 1 ist beim dargestellten Ausführungs
beispiel mit zwei Deckschichten 3, 4 verbunden.
Die Verbindung zwischen den Deckschichten 3, 4 und der Platte 2 kann auf beliebige
Art und Weise erfolgen. So ist es unter anderem möglich, diese unter Zwischenschal
tung einer Kleberschicht 5 miteinander zu verbinden.
Verstärkungselemente 6, beispielsweise eingelegte Metallplatten, können im Bereich
von Oberflächen 7 und wie in Fig. 1 gezeigt, auf Seitenflächen 8 vorgesehen sein, um
in diesen Bereichen weitere Bauteile zu befestigen bzw. das Schaumstoffelement 1 mit
Halteteilen zu verbinden.
Die Kleberschicht 5 muß nicht durchlaufend, vollflächig vorgesehen sein, sondern
kann ebenso durch über die den Deckschichten 3, 4 bzw. der dem Verstärkungselement
6 zugewandten Oberflächen 7 bzw. Seitenflächen 8 der Platte 2 verteilte Klebeberei
che gebildet sein. Die Verbindung der Deckschichten 3, 4 mit der Platte 2 kann aber
auch über Schmelzklebefolien bzw. Schmelzklebepulver oder sogenannten Prepregs er
folgen.
Bei den Schmelzklebepulvern handelt es sich meistens um Phenolharzpulver, welches
neben der Klebewirkung auch eine zusätzliche Versteifung der Schaumstoffplatte be
wirken kann. Die Schmelzklebefolien werden dagegen vielfach durch Polyäthylenfo
lien bzw. Polyurethanklebefolien gebildet. Die Prepregs stellen dagegen an ihrer Ober
fläche unter Raumtemperatur und ortsüblichem Luftdruck nicht klebende Einlagekör
per dar, die gegebenenfalls mit entsprechenden Fasern oder Fäden, Geweben, Netzen,
Gitter oder dgl. daraus verstärkt sein können. Unter Druck und Temperatureinwirkung
reagiert dann der in diesen Prepregs enthaltene Klebstoff aus und entfaltet seine Klebe
wirkung. Dabei ist es unter anderem auch möglich, daß der in diesen Prepregs enthalte
ne Kleber oder Kunststoff unter Druck und Temperatur
Gase freisetzt, die zu einem Aufschäumen des Klebers bzw. Kunststoffes in Art eines
Schaumkunststoffes führen und eine innige Verbindung mit den diesen Prepregs be
nachbarten bzw. an diesen anliegenden Schichten bewirkt.
Ein Mittelbereich 9 und Randbereiche 10, 11, die diesen einschließen, bestehen aus
räumlich verformten Zellwänden 12 und Zellstegen 13, 14. Im Mittelbereich und dem
Randbereich 10, 11 sind die Zellstege 15 und Zellwände 16 gegenüber ihrer ursprüngli
chen, durch den Schäumvorgang hergestellten Form bzw. dem Freischaumgewicht ther
misch verdichtet. Ein räumliches Fachwerk, welches vorzugsweise überwiegend aus
offenen Zellen 17 und wenigen geschlossenen Zellen 18 eines Primärschaumstoffes 19
besteht, ist beispielsweise durch einen Weichschaum, wie z. B. Polyurethan oder einen
Polyätherschaum oder andere ähnliche bzw. gleichwertige Werkstoffe, gebildet. Dieser
üblicherweise in Art eines Blockschaums hergestellte Weichschaum wird dann durch
bekannte Trennverfahren in einzelne Platten 2 aufgeteilt.
Der Mittelbereich 9 und die Randbereiche 10, 11 weisen eine erheblich höhere Dichte
gegenüber der Freischaumdichte dadurch auf, daß die Zellwände 12 und die Zellstege
13, 14 unter Druckeinwirkung und gleichzeitiger Erwärmung verdichtet bzw. verformt
sind und somit der Luftraum zwischen den einzelnen Zellstegen 13, 14 und den Zell
wänden 12 gegenüber den Zellwänden 16 und den Zellstegen 15 in den Randbereichen
10, 11 verringert wird. Dabei kommt es über die gesamte Dicke der Platte 2 zu einem
sogenannten Crack-Vorgang, der auch als thermisches Cracken bezeichnet wird.
Dabei wird die Platte 2 nicht nur in ihrem Mittelbereich 9, sondern auch im Bereich
ihrer Oberflächen oder zumindest einer ihrer Oberflächen bzw. der umlaufenden Sei
tenflächen 8 erwärmt. Dadurch wird der Platte Wärmeenergie sowohl von außen als
auch aus dem ebenfalls erhitzten Mittelbereich 9 zugeführt und auch der Wärmezu
wachs im Mittelbereich 9 zusätzlich unterstützt. Der Vorteil dieser Lösung liegt gegenüber
einer ausschließlichen Erwärmung der Platte 2 über deren Oberflächen 7 darin,
daß die zum Aufwärmen der Oberflächen bei gleichzeitiger Erhitzung des Mittelbe
reichs 9 der Platte 2 benötigte Wärmeenergie geringer ist und somit auch keine all zu
hohen Temperaturen benötigt werden, die zu einem Zerstören bzw. Verbrennen der
Schaumkunststoffteilchen im Bereich der Oberfläche 7 führen könnten.
Durch die unter Temperatur- und Druckeinwirkung erfolgte Verdichtung des Zell
gefüges der Platten 2 kann das Raumgewicht sowohl der Randbereiche 10,11 als auch
des Mittelbereiches 9 das 5-fache bis 30-fache, bevorzugt das 20-fache, nämlich zwi
schen 1.200 kg/m3 und 2.500 kg/m3 betragen. Das Raumgewicht kann in den Randbe
reichen 10, 11 500-2500 kg/m3 betragen aber auch auf ca. 500 kg/m3, bis 1.200 kg/m3
reduziert sein.
Durch die Überführung der Zellstege 13, 14 bzw. Zellwände 12 in ihren plastischen Zu
stand bzw. in einen Zustand, in welchem deren Oberflächen soweit aufgeweicht sind,
daß sie klebrig werden, wird eine bleibende Verformung und Verdichtung dieser
Zellstege 13, 14 bzw. der Zellwände 12 erreicht, die beim nachfolgenden Erstarren zur
Bildung einer Platte in Art einer Vielfaserplatte führt. Diese Vielzahl der untereinan
der verformten und ineinander verfilzten Zellstege bildet somit ein hochfestes Faserge
webe für die plattenartige Versteifung der Platte 2.
Diese plattenartige Versteifung über die Gesamtdicke der Platte 2 kann dabei an die
jeweils gewünschten Einsatzbedingungen angepaßt werden. Selbstverständlich ist es in
diesem Zusammenhang auch möglich, durch entsprechende schwächere Erwärmung
der Platte 2 in den Oberflächenbereichen gegenüber dem Mittelbereich 9 in den Ober
flächenbereichen eine geringere Verdichtung bzw. eine Verformung der Zellstege bzw.
ein thermisches Cracken vorzunehmen, um die Oberflächenbereiche der Platte 2 wei
cher zu machen, um gewünschte Festigkeits- oder Dämmeigenschaften und dgl. zu er
möglichen. Bei unterschiedlichen Festigkeiten in den verschiedenen Schichten der
Platte 2 entsteht ein Sandwichaufbau und damit ein höher belastbarer Formteil 20, wie
er z. B. in Fig. 2 dargestellt ist. Des weiteren kann durch die gleichzeitige Erhitzung in
den Oberflächenbereichen auch eine Formgebung, vor allem eine räumliche
Verformung erzielt werden.
Nach dem Unterschreiten des Erstarrungspunktes werden die verformten Zellstege
13, 14 und Zellwände 12 in ihrer verdichteten und ineinander verbundenen Form fi
xiert, wodurch die erwünschte Dichte der Platte 2 nachfolgend beibehalten werden
kann.
Gleichzeitig mit dieser Verdichtung der Zellstruktur wird aber auch das Durchgangsvo
lumen bzw. der Durchtrittsquerschnitt für den Luftdurchtritt verringert bzw. die Luft
durch das verformte Zellgitter zu mehrfachen Umlenkungen gezwungen und damit ver
langsamt. Dadurch kann gegebenenfalls zusätzlich je nach den Verdichtungsverhältnis
sen eine entsprechende Verlangsamung und Reduzierung sowie Dämmung des Luft
schalls erreicht und gleichzeitig je nach der Dichteerhöhung im Mittelbereich 9 eine
Körperschalldämmung bewirkt werden.
Durch dieses thermische Cracken bzw. die thermische und mechanische Verdichtung
der Platte 2, deren Erhöhung des Raumgewichtes und deren innerer Festigkeit wird der
freie Luftraum in der Platte 2 verringert, bleibt jedoch je nach dem Verdichtungsverhält
nis in einem gewissen Ausmaß bestehen. Durch die oberflächliche Verdichtung wird
erreicht, daß das im Inneren der Platte 2 vorhandene Luftvolumen eingeschlossen ist
und aufgrund der geringen Durchtrittsflächen in den Oberflächen wie ein Luftpolster
bzw. eine Luftmatte wirkt. Je nach dem gewählten Verdichtungsgrad im Mittel- und
den Randbereichen 9 bis 11 kann diese Dämpfungswirkung des Luftpolster verändert
und an unterschiedliche Einsatzbedingungen angepaßt werden.
Damit eignet sich eine derart hergestellte Platte auch besonders gut als Druckvertei
lungsplatte, um beispielsweise punktuell auftretende Stöße bzw. Schläge oder Punktbe
lastungen auf größere Flächen zu verteilen.
Dies begünstigt vor allem den Einsatz als Druckverteilungsplatten unterhalb von Sport
böden, beispielsweise Parkettböden in Turnsälen oder entsprechenden Laufflächenbelä
gen oder in Tennishallen bzw. zur Schwingungsdämmung und Schwingungsentkopp
lung zwischen unterschiedlichen Bauteilen, insbesondere Maschinen und deren Funda
menten.
Die Einbringung der Wärmeenergie bzw. das Erhitzen beispielsweise vom Mittelbe
reich 9 des Schaumstoffelementes 1 kann nun bevorzugt durch Hochfrequenz-, Mittel
frequenz- oder Infraroterhitzung bzw. durch Energiestrahlen mit Mischfrequenzen er
folgen. Vor allem bei Verwendung von hochfrequenten Energiestrahlungen bzw. soge
nannten Mikrowellen wird erreicht, daß der jeweils zu erwärmende Körper von innen
nach außen, also von seinem Mittelbereich in Richtung der Oberflächen 7 oder Seiten
flächen 8 erhitzt wird. Dies schafft nunmehr sehr gute Möglichkeiten, um eine elastisch
verformbare, in Art einer Feder wirkende Platte 2 zu erhalten.
Die Zufuhr von Wärmeenergie in die Oberflächenbereiche der Platte 2 kann über elek
trische Heizstäbe bzw. durchströmendes heißes Wasser oder Öl von den Form
elementen her erfolgen. Der Vorteil der elektrischen Heizstäbe liegt darin, daß sie sehr
rasch regelbar sind und somit die Energiezufuhr zu den einzelnen Platten exakt gere
gelt werden kann. Die hierzu notwendigen Vorrichtungen für die Anordnung der elek
trischen Heizstäbe bzw. zur Erhitzung mit heißem Wasser oder Öl sind aus dem Stand
der Technik ebenso bekannt wie die zugehörigen Steuervorrichtungen zur Einstellung
von gewünschten Temperaturen und deren Überwachung.
Die den Platten 2 in den einzelnen Bereichen zuzuführende Wärmeenergie ist dabei so
abzustimmen, daß es nicht zu einem Verbrennen bzw. völligem Zerfließen des Kunst
stoffmaterials kommt, sondern daß vielmehr die einzelnen Zellstege bzw. Zellwände
soweit erhitzt sind, daß sie ihre Eigensteifigkeit verlieren und unter Druck, ohne zu
brechen, plastisch verformbar sind. Dabei ist es vorteilhaft, wenn sie so stark erwärmt
sind, daß sie an ihrer Oberfläche plastifiziert sind, sodaß sie während des Verformungs
vorganges durch die dabei entstehende Haftkraft aneinander kleben bzw. festhaften,
sodaß während des nachfolgenden Kühlvorganges die verdichtete Position in den je
weiligen Bereichen der Platte 2 beibehalten werden kann. Diese grundsätzlichen Über
legungen zu der Zufuhr der Wärmeenergie in die Platte 2 treffen selbstverständlich für
das hier beschriebene als auch für alle anderen beschriebenen Ausführungsbeispiele
zu.
In der Fig. 2 ist eine Ausbildung der Platte 2 als Formteil 20 gezeigt. Dieser weist in
Art eines Trapezprofiles profilierte Oberflächen 21, 22 auf, wobei die dargestellte
Form nur beispielhaft für eine Vielzahl von unterschiedlichen Oberflächengestaltun
gen gewählt wurde.
Dieser Formteil 20 ist durch Umformung aus einer ebenflächigen Platte bzw. aus ei
nem Block bzw. aus von einem Block gebildeten Platten unter Druckeinwirkung und
gleichzeitiger Erwärmung mehrfach verdichtet bzw. verformt, sodaß über eine gesamte
Dicke 23 eine verdichtete Zellstruktur entsteht. Falls gewünscht, kann zusätzlich, je
nach Verdichtungsverhältnis des Mittelbereiches 24, im Verhältnis zu den Randberei
chen 25, 26 eine entsprechende Reduzierung und Dämmung des Luftschalls und eine
Erhöhung der mechanischen Festigkeit erreicht werden. Gleichzeitig wird je nach der
Dichterhöhung in den Mittelbereich 24 bzw. einer Kernzone 27 eine höhere Druckbelastung
ermöglicht.
In der Fig. 3 ist ein durch aus mehreren unterschiedliche Zellstrukturen aufweisenden
Einzelplatten 28, 29, 30 gebildetes Schaumstoffelement 31 gezeigt. Dabei sind die
Einzelplatten 28, 29, 30 von einer Ausgangsdichte aus auf unterschiedliches Raumge
wicht verdichtet, wobei z. B. eine die Kernzone 27 bildende Einzelplatte 29 durch Um
formung unter Temperatur und Druck auf eine für eine hohe Tragfähigkeit geeignete
hohe Verdichtung gebracht wird und den Mittelbereich des Schaumstoffelementes 1
bildet. Die Einzelplatten 28, 30, welche die Randbereiche 10, 11 bilden, weisen dabei
eine unverdichtete bzw. nieder verdichtete Zellstruktur auf. In einem Verbindungsbe
reich 32 sind die Einzelplatten 28, 29 über eine Kleberschicht 33, welche durch einen
Kleber, eine Schmelzklebefolie oder ein Schmelzklebepulver gebildet sein kann, wel
che vollflächig, aber auch wie dargestellt, punktuell angeordnet sein kann, miteinan
der verbunden. Des weiteren ist es aber auch möglich, in einem Verbindungsbereich
34 zwischen den Einzelplatten 28, 29, 30 ein plattenförmiges Bauelement 35, z. B. aus
Kunststoff wie Hart-PVC etc. oder aus einem holzförmigen Werkstoff oder Metall,
eventuell Aluminium anzuordnen und über Kleberschichten 36, 37 mit den
Einzelplatten 28, 29, 30 zu verbinden. Das derart ausgebildete Schaumstoffelement 31
kann zur Schwingungsdämmung zwischen einem Maschinengestell 38 und einer Auf
standsfläche 39 angeordnet sein. Das Bauelement 35 kann in diesem Fall z. B. als
schwingungsentkoppelndes Verbindungselement zur Befestigung des Schaumstoffele
mentes 31 auf der Aufstandsfläche 39 und/oder dem Maschinengestell 38 verwendet
werden.
Von Vorteil für die Herstellung des aus den Einzelplatten 28, 29, 30 mit den zwischen
diesen eingebetteten Bauelement 35 gebildeten sandwichartigen Schaumstoffelementes
ist die Verwendung eines Klebers der unter Temperatureinwirkung reagiert. Dadurch
ist es möglich, in einem Arbeitsgang unter Temperatur- und Druckeinwirkung eine
Verdichtung der die Kernzone 27 bildenden Einzelplatte 29 sowie der Einzelplatten
28, 30 bei gleichzeitiger Verbindung mit den Einzelplatten 28, 30 bzw. dem Bauelement
35 herbeizuführen. Dadurch wird eine sehr kostengünstige Fertigung dieses sandwich
artig aufgebauten Schaumstoffelementes 1 erzielt.
Wie in diesem Ausführungsbeispiel gezeigt, können durch die gleichmäßige Verdich
tung der die Kernzone 27 bzw. die Randbereiche bildenden Einzelplatten 28 bis 30 bei
unterschiedlichem Freischaumgewicht auch nach Beendigung der gleichmäßigen Ver
dichtung unterschiedliche Raumgewichte bei den fertigen Einzelplatten 28 bis 30 erzielt
werden. So ist es beispielsweise möglich, für die Kernzone 27 eine Einzelplatte
28 mit einem Ausgangsgewicht zwischen 150 und 400 g/m3, bevorzugt 200 oder 320 kg/m3,
zu verwenden, während die Einzelplatten 28 und 30 ein Raumgewicht zwi
schen 80 und 150 kg/m3, bevorzugt 100 kg/m3, aufweisen können.
Durch eine entsprechend gleich hohe Verdichtung wird zwar der Zellaufbau bei allen
drei Platten entsprechend komprimiert, jedoch trotz der dadurch erzielten, unterschiedli
chen Endraumgewichte ein unterschiedliches Federungs- bzw. Dämpfungsverhalten,
vor allem gegen Schwingungen erzielt. Dadurch können die beispielsweise die Befesti
gungsteile aufnehmenden Bauelemente 35 in massiveren und damit ausreißfesteren
und somit höher verdichteten Platten angeordnet sein, während die den schwingenden
Teilen bzw. der Auflagefläche zugewandten Bereiche elastischer und damit ein höhe
res Schwingungsdämpfungsvermögen, jedoch eine geringere Festigkeit aufweisen kön
nen.
Selbstverständlich ist aber die Abstufung der entsprechenden Raumgewichte in den
einzelnen Platten, sowie deren Verdichtungsfaktor usw. frei wählbar und kann an die
unterschiedlichen, für die verschiedenen Einsatzzwecke benötigten Bedingungen ein
fach angepaßt werden.
In der Fig. 4 ist eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dar
gestellt. Der beispielsweise in einer Blockform hergestellte Kunststoffschaumblock
wird mit einer geeigneten Schneidevorrichtung in Platten 2 aufgeteilt. Diese Platten 2
werden danach über einen Manipulator 40, der einen höhenverstellbaren Förderer, ins
besondere einen Bandförderer 41 aufweist, einer dem Manipulator 40 nachgeordneten,
mit einem Hochfrequenzgenerator 42 versehenen Heizvorrichtung 43 zugeführt. In die
ser Heizvorrichtung 43 werden die nach dem bei der Herstellung der Schaumstoffblöcke
bzw. Schaumstoffelemente 1 durch Aufschäumen und dem anschließenden Erkalten
stabilisierten Platten 2 bzw. Schaumstoffblöcke in eine bevorzugt zweiteilig ausgebil
dete/Aufnahme eingesetzt. In dieser Heizvorrichtung 43 wird die Platte 2 bzw. der
Schaumstoffblock mittels des Hochfrequenzgenerators 42 einer
Hochfrequenzstrahlung, insbesondere im Bereich von 20 bis 40 MHz, über eine
vorbestimmte Zeitdauer ausgesetzt. Diese Hochfrequenzstrahlung bewirkt durch die
Anregung der Moleküle zu Schwingungen eine Erwärmung.
Dadurch, daß die stärksten Widerstände gegen die Schwingung der Moleküle, welche
von der hochfrequenten Strahlung ausgehen, im Mittelbereich 9 der der Strahlung ausgesetzten
Werkstücke, insbesondere der Platte 2, auftreten, erfolgt die Erwärmung
bzw. Erhitzung der Platte 2 üblicherweise von der Mitte aus. Damit werden die
Zellstege bei den offenen Zellen und die Zellwände der geschlossenen Zellen erhitzt
und plastifiziert, sodaß sie zumindest in ihrem Oberflächenbereich aufschmelzen und
klebrig werden. Durch diese Temperatureinwirkung in Verbindung mit dem auf die
Platte 2 ausgeübten Druck wird das Ancracken der Molekülketten ermöglicht. Durch
die starke Erhitzung im Mittelbereich 9 der Platte 2 wird die Wärmeenergie räumlich
eingeleitet und verhindert, daß es zu starken Verkürzungen der Molekülkette kommt,
sodaß kein genügender Zusammenhalt des Materials gegeben ist und ölige Crackpro
dukte entstehen.
Üblicherweise ist der Anteil der offenen Zellen in der Platte 2 erheblich größer, als der
Anteil geschlossener Zellen, wobei bei einem offenzelligen Kunststoffschaum die An
zahl der offenen Zellen in jedem Fall gegenüber denjenigen der geschlossenen Zellen
bei weitem überwiegt.
Zusätzlich wird gleichzeitig zumindest eine der Oberflächen 7 oder der umlaufenden
Seitenkanten des Schaumstoffblockes bzw. der Platte 2 ebenfalls erhitzt. Diese
Erhitzung der Oberflächenzonen kann in üblicherweise durch Beheizung der Formwän
de in der Heizvorrichtung 43 oder gegebenenfalls in besonderen Fällen in der einem
weiteren Manipulator 40 nachgeschalteten Formpresse 44 zum räumlichen Verformen
der Kunststoffschaumblöcke bzw. Platten 2 erfolgen. Bevorzugt ist die Heizvorrich
tung 43 als Heizpresse ausgebildet, sodaß auch im Bereich der Heizvorrichtung 43
eine ausreichende Erwärmung des Kunststoffschaumblockes bzw. der Platte 2 unter
Druckbelastung erfolgt. Die Beheizung der Formflächen in der Heizvorrichtung 43
bzw. der Formpresse 44 kann entsprechend den aus dem Stand der Technik bekannten
Ausführungsvarianten erfolgen, wobei hierzu elektrische Heizpatronen oder entspre
chend erhitzte Flüssigkeiten, die die Formflächen durchströmen, verwendet werden
können. Ein Vorteil der gleichzeitigen Erhitzung zumindest einer Oberfläche bzw.
mehrerer Oberflächen und der umlaufenden Seitenkanten des Kunststoff
schaumblockes bzw. der Platte 2 während des Erhitzens im Mittelbereich 9 der Platte 2
liegt darin, daß ein Verlust der im Mittelbereich aufgebrachten Wärmeenergie in
Richtung der Oberflächen der Platte 2 durch die gleichzeitige Erwärmung in diesen
Zonen verhindert wird und gleichzeitig eine gleichartige Verdichtung der Zellstruktur
über die gesamte Dicke der Platte 2 erfolgen kann.
Ein weiterer Vorteil der Erhitzung über den Mittelbereich unter gleichzeitiger Erhitzung
in den Randbereichen liegt darin, daß ein Großteil der Wärmeenergie durch
die Energiestrahlung im Mittelbereich der Platte 2 aufgebracht wird, sodaß die Tempe
raturen im Bereich der Heizplatten, die der Oberfläche der Platte 2 zugeordnet sind, in
einem Bereich unter 200°C bis 250°C gehalten werden können. Diese Temperaturen
reichen aus, um einen entsprechenden Hitzestau im Inneren der Platte 2 zur durchge
henden Veränderung bzw. Verdichtung der Zellstruktur aufzubauen. Diese muß aber
nicht so hoch sein, wie bei jenen Verfahren, bei welchen die gesamte, zum thermi
schen Verdichten der Zellstruktur benötigte Energie über die Oberfläche der Platte 2
eingebracht werden muß. Dadurch wird verhindert, daß auf der Oberfläche der Platte 2
ein schmieriger Film aus öligen Crackprodukten, bedingt durch eine zu starke Verkür
zung der Molekülketten bei zu hoher Temperatureinwirkung, wodurch kein genügen
der Zusammenhalt des Materials gegeben ist, entsteht.
Zudem wird aber auch erreicht, daß durch die entsprechende Vorerhitzung der Platten
2 bzw. des Kunststoffschaumblockes in den Oberflächen- bzw. Seitenkanten-bereichen
auch in diesen Bereichen eine entsprechende Erwärmung und Verdichtung bzw. ein
thermisches Cracken erfolgt, welches zu einer Verfestigung bzw. zu einem teilweise
Verschließen der offenen Zellen auch in den Randbereichen führt. Somit ist es mög
lich, Platten 2, wie sie beispielsweise in Fig. 2 dargestellt und beschrieben sind herzu
stellen. Die Vorwahl der verschiedenen Temperaturen der Formflächen bzw. zum Er
hitzen des Mittelbereiches 9 können über manuelle Einstellvorrichtungen an der Steu
ervorrichtung der Maschinenanlage oder durch ein gesamtes Steuer- und
Ablaufprogramm über eine Rechenanlage vollautomatisch vorgegeben werden.
Die Höhe der Temperaturen, auf welche der Mittelbereich 9 bzw. die Oberflächen
21, 22 erhitzt werden, hängt nicht zuletzt von der Zusammensetzung bzw. den in den
Kunststoffschaumblock bzw. in der Platte 2 enthaltenen Zuschlagstoffen ab. Wie nach
stehend noch näher erläutert werden wird, ist es bei Platten 2, in welchen Altkunststof
fe, beispielsweise auch Duroplaste oder Thermoplaste oder zerhackte oder zerrissene
Reste von Schaumkunststoffen verschiedenster Zusammensetzungen enthalten sind,
möglich, vor allem bei einem Anteil von Zuschlagstoffen, deren Erstarrungstemperatur
bzw. deren Einfriertemperatur bzw. deren Fließpunkt höher ist als diejenige des zur
Herstellung des Kunststoffschaumblockes bzw. der Platte 2 verwendeten Primärkunst
stoffschaums, die Erwärmungstemperatur bzw. die Energiezufuhr höher anzusetzen,
als wenn ein reiner Schaumkunststoff ohne Zuschlagstoffe bzw. ohne Altkunststoffe
oder Recyclingmaterialien verwendet wird. Dadurch ist es möglich, in der der Heizvor
richtung 43 nachgeordneten Formpresse 44, die z. B. mit hydraulischen Preßstempeln
45 versehen sein kann, eine ausreichende Verdichtung und Verbindung der Zellgerüste
bzw. Zellwände durchzuführen. Die Formpresse 44 weist ein in etwa in einer horizonta
len Ebene geteiltes Formwerkzeug 46 auf, wobei insbesondere ein Oberteil 47 über
Antriebsmittel 48, z. B. Hydraulikzylinder 49, in vertikaler Richtung und in Richtung
eines Unterteils 50 verstellbar ist.
Der Unterteil 50 des Formwerkzeuges 46 ist bevorzugt gleichzeitig als Stanzmatrize
51 ausgebildet und auf einem Horizontalförderer 52 gelagert. Nach dem Öffnen des
Formwerkzeuges 46 wird der Unterteil 50 mit dem darauf gelagerten und umgeformten
Schaumstoffelement 1 aus dem Bereich der Formpresse 44 in eine dieser nachgeord
neten Stanzmaschine 53, z. B. eine Hydraulikpresse 54, verfahren, in welcher eine
Stanzpatrize 55 in Richtung der durch den Unterteil 50 gebildeten Stanzmatrize 51 ver
stellbar und über einen Hydraulikzylinder 56 bewegbar gelagert ist.
Während in diesem Formwerkzeug 46 die Druckbeaufschlagung der über den Einfrier
punkt erwärmten Platte 2 und damit die Verdichtung in diesem Bereich bzw. die Um
formung der Platte 2 auf eine dem Konturenverlauf des Oberteils 47 und des Unter
teils 50 entsprechenden Form erfolgt, wird unmittelbar nachfolgend auf die Druckauf
bringung durch das Formwerkzeug 46 die Platte 2 unter den Einfrierpunkt abgekühlt
und damit die Gefügestruktur im Mittelbereich und/oder im Oberflächenbereich in der
durch das Formwerkzeug 46 vorgegebenen Form fixiert. Vor allem dann, wenn der
Kunststoffschaumblock bzw. die Platte 2 einen überwiegenden Anteil von offenen Zel
len bzw. nach der Verdichtung im Formwerkzeug 46 ebenso noch einen ausreichenden
Anteil an offenen Zellen aufweist, kann die Kühlung zumindest in denjenigen Berei
chen, in denen noch genügend offene Zellen vorhanden sind, durch das Durchblasen
von Kühlluft erfolgen, sodaß die in den beheizten Formflächen vorhandene Wärmeener
gie nicht zur Gänze vernichtet werden muß, um ein Einfrieren der thermisch
gecrackten Bereiche des Kunststoffschaumblockes bzw. der Platte 2 zu ermöglichen.
In jedem Fall hat die Abkühlung des Kunststoffschaumblockes bzw. der Platte 2 unter
dem Plastifizierpunkt zu erfolgen, sodaß die elastische Rückfederung nach dem
Crackvorgang entsprechend berücksichtigt ist.
Durch den in der Stanzmaschine 53 erfolgenden Konturenschnitt wird die durch die
Umrißform der Stanzmatrize 51 bzw. Stanzpatrize 55 vorgegebene Umrißform des um
geformten Schaumstoffelementes 1 erreicht, wobei nach durchgeführter Stanzung und
Entnahme eines so erzielten Formkörpers 57 der Unterteil 50, des Formwerkzeuges 46
mittels des Horizontalförderers 52 wieder in seine Ausgangslage im Bereich der Formpresse
44 für den Umformvorgang der nachfolgenden Platte 2, die in der Zwischenzeit
erhitzt wurde, verbracht wird.
Diese Anlagenkonfiguration ermöglicht die Durchführung des erfindungsgemäßen Ver
fahrens bei gleichzeitig kurzer Zykluszeit und gleichmäßiger Produktqualität.
In Fig. 5 ist ein erfindungsgemäßes Schaumstoffelement 1 gezeigt, das aus einem
Kunststoffschaum hergestellt ist. Dabei kann es sich um einen Polyäther-, Polymethan-,
Phenol- oder einen Polyurethanschaum mit einem Raumgewicht zwischen 40 und 500 kg/m3
handeln. Dieser Primärschaumstoff 19, der überwiegend offenzellig ist und von
welchem schematisch Zellstege 13, 14 gezeigt sind, ist mit Füllmaterialien 58, 59, 60, 61,
die schematisch durch unterschiedliche Umrißformen nur im Bereich der Randbereiche
10, 11 schematisch eingetragen sind, versetzt. Selbstverständlich sind diese Füllmateria
lien 58 bis 61 nicht nur in den Randbereichen 10, 11, sondern auch im Mittelbereich 9
vorhanden. Um jedoch die Übersichtlichkeit der Zeichnung zu wahren, wurden sie im
Mittelbereich 9 nicht eingezeichnet.
Bei den Füllmaterialien 58 und 59 kann es sich nun um wiederverwertbare Kunststof
fabfälle aus Schaumkunststoffen, wie bei den Füllmaterialien 58 bzw. Duroplasten wie
bei den Füllmaterialien 59 handeln. So können beispielsweise während der Produktion
anfallende Schnittabfälle der Kunststoffschäume durch entsprechende Vorbehandlun
gen auf Flocken zerschnitten bzw. zerrissen werden, um dann als Füllmaterial in die
neu herzustellende Platte 2 bzw. einen Schaumstoffkunststoffblock eingeschäumt zu
werden. Die Füllmaterialien 59 aus Duroplasten können neben PVC auch Flocken aus
Polyäthylen, Polyäthylenterephtalat (PET), ABS, Polyolefinen, Phenolen, Polypropyle
ne oder Polysterol handeln. Weiters ist es aber auch möglich, Füllmaterialien 60 zu
verwenden, die durch Textilabfälle aus Kunst- bzw. Naturfasern gebildet sein können.
Diese ebenfalls aus kleinen Stücken bzw. Flocken bestehenden Textilabfälle können
Recyclingprodukte aus alten Teppichen, Kleidung, Vorhängen und dgl. sein. Schließ
lich ist es auch möglich, als Füllmaterialien 61 mineralische Stoffe, wie beispielsweise
Kreide, Korkgranulat, Gummigranulat oder dgl., zu verwenden oder feuerhemmende
Zusätze, wie Aluminiumhydroxid oder dgl., einzumengen. Sollen die nachfolgend in
zumindest einigen Bereichen thermisch verdichteten bzw. gecrackten Platten 2 speziel
le Festigkeitseigenschaften und Dichteverhältnisse aufweisen, ist es natürlich auch
möglich, Fäden oder Fasern bzw. aus derartigen Fäden oder Fasern hergestellte
Gewirke, Gewebe, Netze oder Gitter oder auf gewisse Länge abgestimmte Fasern ein
zuarbeiten.
Diese Füllmaterialien werden mit dem Rohmaterial, bevor dieses in eine Form zur Her
stellung der Platte 2 bzw. des Kunststoffschaumblockes eingebracht wird, eingemischt
und verteilen sich dadurch gleichzeitig in der Platte 2 bzw. im Kunststoffschaumblock.
Dabei ist selbstverständlich auch zu berücksichtigen, daß die zur Herstellung des
Kunststoffschaumes verwendeten Grundmaterialien keine neu gewonnenen Rohmateria
lien sein müssen, sondern auch aus Altprodukten hergestellte Recyclingmaterialien
sein können.
In dieser Darstellung ist auch schematisch angedeutet, daß trotz der Verdichtung in
den Randbereichen 10, 11 die Oberflächen 21, 22 nicht total verschlossen sind, sondern
noch immer eine große Anzahl an offenen Zellen aufweisen. Um jedoch eine gewisse
Mindestluftdurchlässigkeit durch die Oberflächen 21, 22 derartiger Kunststoffschaum
blöcke bzw. Platten 2 zu ermöglichen, kann auch vorgesehen sein, daß die Platten nach
dem thermischen Verdichten genadelt werden.
Darunter ist zu verstehen, daß durch den fertigen Kunststoffschaumblock bzw. die
Platte 2 erhitzte Nadeln bzw. Hohlkörper zumindest durch den Randbereich 10, 11 hin
durchgestoßen werden. Dadurch werden Hohlräume freigeschmolzen, durch die die
Luft in die an die Oberflächenbereiche anschließenden, unversehrten, offenen Zellen
der Platte 2 bzw. des Kunststoffschaumblockes bzw. in diesen angeformten Hohlräu
men eintreten kann.
In Fig. 6 ist eine Fußbodenunterkonstruktion für einen Fußbodenbelag 62, insbesondere
aus Holzdielen 63 auf einer Unterkonstruktion 64, insbesondere einer Betondecke ge
zeigt. Zur Verteilung der auf den Fußbodenbelag 62, der beispielsweise auch durch auf
Spanplatten aufgebrachte Gummi- oder Linoleumbeläge gebildet sein kann, punktuell
aufgebrachten Stoß- oder Druckbelastungen auf eine größere Fläche unter gleichzeiti
ger Dämpfung in einem mehr oder weniger großen Ausmaß, sind zwischen der Unter
konstruktion 64 und dem Fußbodenbelag 62 Schaumstoffelemente 65, 66 angeordnet.
Zum weiteren Ausgleich von Unebenheiten zwischen dem Fußbodenbelag 62 und den
Schaumstoffelementen 65, 66 kann auch noch eine Zwischenlage 67, beispielsweise
eine Bitumenfolie mit einer Korkschrottbeschichtung angeordnet sein.
Während das Schaumstoffelement 65 beispielsweise entsprechend den Beschreibungen
in Fig. 5 ausgebildet sein kann, besteht das Schaumstoffelement 66 zwischen
60% und 90%, beispielsweise aus 85% Altmaterial, also Kunststoffabfällen, z. B. aus
Schaumkunststoffen, z. B. Duroplasten, z. B. PVC, Polyäthylen, Polyäthylen-
Terephtalat, ABS, Polyolefinen, Phenolen, Polypropylenen oder Polysterol. Diese Alt
materialien bzw. Kunststoffabfälle werden durch entsprechende Vorbehandlung auf
Flocken zerschnitten bzw. zerrissen und können auch mit Textilabfällen aus Kunst-
oder Naturfaser versetzt sein, die beispielsweise auch als Beschichtungsmaterialien auf
den Kunststoffschäumen vorhanden sind. Auch diese zusätzlichen Materialien werden
bei der Vorbehandlung soweit zerschnitten bzw. zerrissen, daß sie die gewünschte
Flockengröße zwischen 2 mm und 20 mm aufweisen. Zusätzlich ist es auch möglich,
falls erwünscht, diesem Altmaterial auch noch mineralische Füllstoffe, wie beispiels
weise Kreide mit 30 bis 60 Gewichtsteilen oder feuerhemmende Zusätze wie z. B.
Aluminiumhydroxid, Melaminharz, Amonpolyphosphat oder flüssiges
Flammschutzmittel auf Chlor- Brom- oder Phosphorbasis zuzumengen. Diese Zugaben
können aber auch selbstverständlich dem Primärschaumstoffstoff 19 beigemengt wer
den.
Diese Altmaterialien aus den Kunststoffabfällen und dgl. werden mit einem Primärma
terial, wie beispielsweise Polyurethan oder einem Thermoplast vermischt. Bevorzugt
besteht das Schaumstoffelement 66 aus 85% Altmaterialien, insbesondere Altkunststof
fen und 15% Primärmaterialien, wie dem vorgenannten Polyurethan bzw. dem Ther
moplast. Anstelle dieses Polyurethans und Thermoplasts kann aber auch eine Kleber
oder ein Polypropylenpulver oder bei vorbestimmten Temperatur- und Druckverhältnis
sen aufschäumender bzw. reagierender Kleber verwendet werden.
Die Altmaterialien und die Primärmaterialien werden vermischt, und es werden daraus
Platten oder Bahnen durch das Verkleben dieser Altmaterialien mit den Primärmateria
lien hergestellt. Dieser Aushärtvorgang der als Kleber eingebrachten Primärmateria
lien erfolgt üblicherweise ohne Druck- und Temperatureinwirkung auf die herzustellen
den Platten bzw. die Bahnen. Nach dem Ausreagieren bzw. Aushärten des Klebers
bzw. Primärmaterials werden die Platten nicht mehr weiter thermisch verdichtet, son
dern nurmehr auf die gewünschte Größe und Dicke zugeschnitten und können dement
sprechend eingesetzt werden.
Wesentlich ist dabei nunmehr, daß bei diesen Schaumstoffelementen 66, die zwischen
60% und 90%, bevorzugt 85%, aus Altmaterialien, insbesondere Kunststoffabfällen
und zwischen 40% und 10%, bevorzugt 15%, aus Primärmaterial der zuvor
beschriebenen Kategorien bestehen, daß das Altmaterial zwischen 20% und 55% aus
Kunststoffabfällen auf Polyurethanbasis und aus zwischen 20% bis 40%, bevorzugt
30%, Kunststoffabfällen auf Polyäthylenbasis besteht. Die Prozentangaben beziehen
sich jeweils auf Gewichtsteile.
Der Vorteil dieser Kombination bei den Altkunststoffen bzw. bei dem Altmaterial liegt
vor allem darin, daß die Polyurethanabfälle gegenüber den Polyäthylenabfällen eine
bessere Rückstellkraft, d. h. eine höhere Elastizität aufweisen, während die Polyäthyle
nabfälle eine bessere Dämpfungscharakteristik aufweisen.
Diese erfinderische Erkenntnis, die unterschiedlichen Materialien in einem entsprechen
den Prozentsatz miteinander zu vermischen, eröffnet nunmehr erstmals die Möglich
keit eine Platte zu schaffen, die eine den gewünschten Anforderungen, insbesondere
beim Bodenaufbau entsprechende Charakteristik aufweist. So verfügt dieses Schaum
stoffelement 66 bzw. die Platte und neben dem gewünschten Dämpfungsverhalten auch
über eine lange Lebensdauer und ein ausreichendes Rückstellverhalten, sodaß die
Dämpfungscharakteristiken auch über eine lange Benutzungsdauer beibehalten werden
können. Vor allem ist durch das günstige Rückstellverhalten sichergestellt, daß die
Dämpfungscharakteristiken auch bei höher frequenten Schwingungen, wie dies bei
spielsweise beim Springen von Turnern auf einem Turnsaalboden gegeben ist, immer
wieder der volle Dämpfungsweg kurzfristig nach der Aufprallbelastung zur Verfügung
steht, sodaß ein einheitliches Schwingungsverhalten einer solchen Bodenkonstruktion
erreicht werden kann.
Vorteilhaft ist es hierbei, wenn das Raumgewicht eines solchen Schaumstoffelementes
zwischen 50 kg/m3 bis 150 kg/m3, bevorzugt 60 kg/m3 bis 100 kg/m3, beträgt, wo
durch eine thermische Verdichtung nach dem Herstellen der Platten oder Bahnen für
dieses Schaumstoffelement, gegebenenfalls unter Druck- und Temperatureinwirkung,
vielfach nicht erforderlich ist, sondern durch entsprechende Beimengung von Altmate
rialien und Primärmaterialien dieses Gewicht als sogenanntes "Freischaumgewicht" er
reicht werden kann. Selbstverständlich ist es aber auch möglich, bei speziellen Anfor
derungen an die Dämpfungseigenschaften das Schaumstoffelement 66 zuerst mit einer
geringeren Dichte von beispielsweise 30 kg/m3 oder 40 kg/m3 herzustellen, um es
dann nur geringfügig unter Einwirkung von Druck und Temperatur auf das gewünschte
Raumgewicht von bis zu 150 kg/m3 zu verdichten.
Als vorteilhaft hat sich für die Bodenunterkonstruktion die Verwendung eines Raum
gewichtes von ca. 80 kg/m3 bis 100 kg/m3 erwiesen.
Selbstverständlich können die Schaumstoffelemente 65, 66 im Verband verlegt sein,
d. h. daß die Stoßstellen zwischen den Schaumstoffelementen 65 und den Schaumstoffe
lementen 66 gegeneinander versetzt sind, sodaß sich die einzelnen Platten überlappen,
wodurch über die gesamte Bodenfläche ein einheitliches Dämpfungs- und Schwin
gungsverhalten ohne Überschreitung der zulässigen Kantenpressungen bei den einzel
nen Schaumstoffelementen 65, 66 erreicht wird.
Abschließend sei festgehalten, daß selbstverständlich anstelle des Schaumstoffelemen
tes 65 auch eine andere Plattenkonstruktion, beispielsweise Spanplatten oder andere
Schichtstoffplatten, wie Sperrholzplatten, verwendet werden können, wobei durch die
Verwendung des Schaumstoffelementes 66 auch in Verbindung mit derart ausgestalte
ten Platten ein ausreichendes Dämpfungs- und Rückstellverhalten der Bodenkonstruktio
nen erzielt werden kann.
Durch die zuvor geschilderte Ausbildung der Schaumstoffelemente 66 ist es möglich,
die Aufgabe für eine Bodenkonstruktion zur Erzielung einer ausreichenden Schwin
gungsdämpfung auch von höher frequenten Schwingungen Unterlagsplatten herzustel
len, die eine ausreichende Dämpfungscharakteristik und ein hohes Rückstellvermögen
unter Verwendung eines größtmöglichen Anteils von Altmaterialien aufweisen, erzielt
werden kann.
Demgemäß kann die Ausbildung und Herstellung des Schaumstoffelementes 66 eine
eigenständige, von der Kombination mit dem Schaumstoffelement 65 unabhängige Er
findung darstellen.
Schließlich sei noch darauf hingewiesen, daß jeweils einzelne der in den einzelnen
Ausführungsbeispielen beschriebenen Merkmalskombinationen, insbesondere die in
den Unteransprüchen gekennzeichneten, auch von den anderen unabhängige, für sich
getrennte, erfindungsgemäße Ausbildungen darstellen können.
Des weiteren sind zum besseren Verständnis der erfindungsgemäßen Ausbildungen die
se zum Teil schematisch und unproportional dargestellt.
Claims (18)
1. Verfahren zur Herstellung von Schaumstoffelementen aus einer Platte oder
mehreren Einzelplatten aus einem weichen, elastischen Schaumstoff, bei dem anschlie
ßend an die Herstellung der Platte oder der Einzelplatten durch Aufschäumen eines
mit Kunststoffabfällen und/oder Füllmaterialien vermischten Primärkunststoffes durch
Einwirken von Druck und/oder Temperatur bereichsweise die Zellstege und/oder Zell
wände zumindest teilweise zerstört und/oder bleibend verformt werden, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Platte (2) oder die Einzelplatten (28-30) mit einer durch eine
Hochfrequenzstrahlung bzw. eine Mikrowelle gebildete Energiestrahlung, bevorzugt
unter gleichzeitiger Druckbelastung bzw. Verdichtung beaufschlagt wird bzw. werden,
die über an die Moleküle abgegebene Schwingungsenergie ein Erwärmen oder ein Er
hitzen der Materialbestandteile des Schaumstoffelementes (1; 31) vom Mittelbereich
(9; 24) in Richtung der Randbereiche (10, 11; 25, 26) bewirkt und gleichzeitig von den
Oberflächen (7; 21, 22) her den Randbereichen (10, 11; 25, 26) Wärmeenergie in die
Platte (2) bzw. das Schaumstoffelement (1; 31) eingebracht wird, bis die Zellstege
und/oder Zellwände und/oder Zellstrukturen der gesamten Platte (2) bzw. der Einzel
platten (28-30) über ihren Einfrierpunkt erhitzt und zumindest auch an ihren Oberflä
chen in einen plastischen Zustand übergeführt sind, worauf sie durch Einwirkung einer
Druckkraft bzw. durch Verdichtung des Schaumstoffelementes (1; 31) verdichtet wer
den und daß danach die Druckbelastung auf das Schaumstoffelement (1; 31) bzw. die
Einzelplatten (28-30) so lange aufrecht erhalten wird, bis die plastifizierten Zellwände
(12, 16) bzw. Zellstege und/oder Zellstrukturen und gegebenenfalls die Kunststoffabfäl
le bzw. Schaumstoffgranulate zumindest zum Teil unter den Einfrierpunkt abgekühlt
sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellwände
und/oder Zellstege und/oder Zellstrukturen bzw. die in das Schaumstoffelement (1; 31)
bzw. den Weichschaumstoff integrierten Kunststoffabfälle bzw. Schaumstoffgranulate
über ihren Einfrierpunkt erhitzt oder zumindest an ihrer Oberfläche bis zur Kleberhaf
tung erweicht werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ener
giestrahlung eine Frequenz zwischen 20 MHz und 40 MHz aufweist.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die Kunststoffabfälle aus Thermo- und/oder Duroplasten
und/oder Textilien und/oder Mineralien, dem aus Primärkunststoff zur Herstellung der
Platte bzw. Platten aus dem Kunststoffschaum in zermahlener, zerrissener oder zer
schnittener Form zugesetzt werden.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die Füllmaterialien (58-61) eine Flockengröße von maxi
mal 125 mm3 aufweisen.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß nach dem Herstellen des verdichteten Formteils in einer
Formpresse (44) durch die Platte (2) bzw. die Einzelplatten (28-30)bzw. die Schaum
stoffelemente (1; 31) hindurchgehende Öffnungen hergestellt werden.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die Erwärmungstemperatur im thermisch zu verdichtenden
Mittelbereich (9; 24) und in den Randbereichen (10, 11; 25, 26) oberhalb der Einfriertem
peratur des Großteils der als Füllmaterialien (58-61) beigemengten Kunststoffabfälle
liegt.
8. Schaumstoffelement aus einer Platte oder mehreren Einzelplatten aus einem
weichen, elastischen Schaumstoff mit darin eingeschäumten Kunststoffabfällen und/
oder Füllmaterialien mit zumindest bereichsweise bleibend verformten Zellstegen
und/oder Zellwänden, insbesondere nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die Zellwände (12, 16) und/oder die Zellstege (13, 14, 15)
bzw. das Zellgefüge des Schaumstoffelementes (1; 31) bzw. des Formteils (20)
und/oder der Einzelplatte (28-30) über dessen gesamte Dicke bzw. dessen Volumen
auf ein höheres Raumgewicht thermisch verformt und verdichtet sind als ein Frei
schaumgewicht bzw. ein Raumgewicht des Schaumstoffelementes (1; 31) bzw. des
Formteils (20) bei thermisch unverformten Zellwänden bzw. Zellstegen und/oder Zell
gefüge, wobei der Verdichtungsfaktor im Mittelbereich (9; 24) von dessen Mitte in
Richtung von Randbereichen (10, 11; 25, 26) sowie eine Dichte des Schaumstoffelemen
tes (1; 31) vom Mittelbereich (9; 24) in Richtung seiner Oberfläche (7; 21, 22) abnimmt.
9. Schaumstoffelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die
Zellwände (12, 16) bzw. Zellstege (13, 14, 15) im Mittelbereich (9; 24) des Schaumstoffe
lementes (1; 31) auf ein höheres Raumgewicht und eine höhere Dichte thermisch ver
dichtet sind als in den Randbereichen (10, 11; 25, 26).
10. Schaumstoffelement nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß
die Platte (2) durch plastische Verformung zu einem Formteil (20) umgeformt ist.
11. Schaumstoffelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 10, da
durch gekennzeichnet, daß ein Raumgewicht in einem der Oberfläche (7; 21, 22) des
Schaumstoffelementes (1; 31) benachbarten Randbereich (10, 11; 25, 26) ca. 500 kg/m3
bis 1.200 kg/m3 beträgt und der Mittelbereich (9; 24) des Schaumstoffelementes (1;
31) ein Raumgewicht von ca. 1.200 kg/m3 bis 2.500 kg/m3 aufweist.
12. Schaumstoffelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 11, da
durch gekennzeichnet, daß die Platte (2) oder Einzelplatten (28-30) aus einem ther
misch auf ein Raumgewicht zwischen 500 kg/m3 und 1200 kg/m3, bevorzugt 600 kg/m3-1000 kg/m3,
verdichteten und mit 30-60 Gewichtsteilen Kreide gefülltem
Kunststoffschaum gebildet ist.
13. Schaumstoffelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 12, da
durch gekennzeichnet, daß das Primärmaterial durch ein bei Temperatur- und/oder
Druckeinwirkung aufschäumendes Kunststoffmaterial gebildet ist.
14. Schaumstoffelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 13, da
durch gekennzeichnet, daß dem Primärschaumstoff (19) ein Flammschutzmittel, insbe
sondere Melaminharz und/oder Aluminiumhydroxid und/oder Amonpolyphosphat oder
5 bis 10 Gewichtsteile flüssiges, Flammschutzmittel zugesetzt ist und gegebenenfalls
zusätzlich mit einem flüssigen Flammschutzmittel getränkt ist.
15. Schaumstoffelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 14, da
durch gekennzeichnet, daß im Mittelbereich (9; 24) und/oder in den Randbereichen
(10, 11; 25, 26) des Schaumstoffelementes (1; 31) Verstärkungselemente (6) eingesetzt
und/oder eingebettet bzw. angeformt oder angeklebt sind und/oder Verstärkungselemen
te (6) eingesetzt und/oder eingebettet sind.
16. Schaumstoffelement nach Anspruche 15, dadurch gekennzeichnet, daß die
Verstärkungselemente (6) durch Aluminium- bzw. Kunststoffbauteile aus Fasern, Fä
den und/oder Platten und/oder Profilen gebildet sind.
17. Schaumstoffelement nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet,
daß die Verstärkungselemente (6) durch Stähle mit Speziallegierung, insbesondere
Netze und/oder Gitter aus derartigen Materialien, gebildet sind.
18. Schaumstoffelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 17, da
durch gekennzeichnet, daß das Schaumstoffelement (1; 31) aus mehreren, bevorzugt
ein unterschiedliches Raumgewicht und/oder eine Dichte und/oder Zellstruktur
und/oder Materialien bestehenden Einzelplatten (28-30) zusammengesetzt ist, die un
tereinander durch einen Klebe- und/oder Schäum- und/oder Anformvorgang miteinan
der verbunden sind.
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