DE69123343T2

DE69123343T2 - Schaum-formkörper aus olefinischem kunstharz und verfahren zu dessen herstellung

Info

Publication number: DE69123343T2
Application number: DE69123343T
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Matsuki; Yoshiaki Yawata
Original assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1990-08-06
Filing date: 1991-08-06
Publication date: 1997-06-26
Anticipated expiration: 2011-08-07
Also published as: US5763023A; US5372764A; JP3146004B2; EP0495125B1; DE69123343D1; WO1992002358A1; EP0495125A1; EP0495125A4

Description

BEREICH DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft Schaum-Formkörper aus olefinischen Kunstharzen, wie Ethylen- und Propylenkunstharze, und Verfahren zu deren Herstellung.

STAND DER TECHNIK

Schaum-Formkörper aus Polystyrol- und olefinischen Kunstharzen, wie zum Beispiel Polyethylenkunstharz und Polypropylenkunstharz, mit ihren charakteristischen Eigenschaften, wie die dämpfende Wirkung, chemische Beständigkeit, gute Formbarkeit und Leichtigkeit, fanden unterschiedliche Verwendung, zum Beispiel als Verpackungs-, Dichtungs- und Polstermaterialien.
Die bekannten Verfahren zur Herstellung solcher Schaum-Formkörper werden grob in Extrusionsverfahren und In-mould-Formverfahren unter Verwendung von Vorschaumperlen eingeteilt. Bei Schaum-Formkörpem aus Polystyrol erfolgte die Einteilung der Herstellungsverfahren zum Beispiel grob in Extrusions-Schaumformverfahren für Wärmeschutzmaterialien, wie Baustoffe, und In-mould-Schaumformverfahren für Polstermaterialien, Dichtungsmaterialien und dergleichen, wobei alle diese Herstellungsverfahren bereits ausgereift sind.
Bei Schaum-Formkörpern aus Olefinen, wie zum Beispiel Polyethylen- und Polypropylenkunstharzen, gibt es jedoch besonders bei In-mould-Schaum-Formkörpern noch viele ungelöste Probleme, z.B. was ein Verfahren zur Herstellung von Vorschaumperlen und ein Schaumformverfahren betrifft.
Als In-mould-Schaumformverfahren ist ein Verfahren bekannt, bei dem Kunstharz- Vorschaumperlen in ein Formwerkzeug dosiert werden, welches aus einem männlichen und einem weiblichen Teil besteht, die sich passend zueinander öffnen oder schließen können und die, wenn sie zusammengefügt werden, auch einen Hohlraum bilden können, zum Erhitzen und Schmelzen der Vorschaumperlen Wasserdampf in das Innere des Formwerkzeuges eingeleitet wird, wodurch ein Schaum-Formkörper erzeugt wird, und der Formkörper nach dem Abkühlen aus dem Formwerkzeug ausgetragen wird.
Das bei diesem Verfahren verwendete Formwerkzeug ist mit vielen Wasserdampfschlitzen ausgestattet, durch die Wasserdampf eingeleitet wird, welcher die in das Formwerkzeug dosierten Vorschaumperlen erhitzt und schmilzt, wobei die in das Formwerkzeug dosierten Vorschaumperlen durch den durch die vorstehend erwähnten Öffnungen eingeleiteten Wasserdampf erhitzt werden, was eine nachträgliche Aufblähung der Vorschaumperlen bewirkt, so daß die Hohlräume zwischen den Perlen gefüllt werden, wodurch die Perlen aneinandergeklebt und zusammengeschweißt werden und ein Schaum-Fomikörper erzeugt wird.
Technische Schwierigkeiten, die sich bei einem solchen Formverfahren ergeben, sind unter anderem:
(1) Da die Erwärmung der Vorschaumperlen durch den in das Formwerkzeug eingeleiteten Wasserdampf bewirkt wird, werden die in das Formwerkzeug dosierten und mit dem Wasserdampf in Kontakt gebrachten Perlen von außen her erwärmt, was einen unterschiedlichen Grad der Verschweißung zwischen den Perlen der Außenschicht des Formkörpers und in dessen Kernstück verursacht; und
(2) da die Verschweißung zwischen den Perlen in dem Maße fortschreitet, wie sich die Perlen nachträglich so aufblähen, daß die Perlenzwischenräume ausgefüllt werden, wird der Grad der Verschweißung zwischen den Perlen durch die Anwesenheit und die Menge von Stoffen, die die Verschweißung zwischen den Perlen stören, beeinflußt.
Mit anderen Worten, das Problem ist im wesentlichen, wie die in das Formwerkzeug dosierten Vorschaumperlen gleichmäßig erhitzt werden können und wie der Wasserdampf unter Minimierung des Temperaturabfalls kontinuierlich dem Kernstück des Formwerkzeuginneren zugeführt werden kann. Die Bedeutung dieses Problems wächst mit zunehmender Dicke des Schaum-Formkörpers.
Um diese Probleme zu lösen und damit sowohl die Produktqualität als auch die Herstellbarkeit zu verbessern, wurden ständig Anstrengungen unternommen, die Technologie, hauptsächlich für Schaum-Formkörper aus Polystyrol, zu verbessern. Vorgeschlagen wurden zum Beispiel ein Verfahren, bei dem der Druck in einem Formwerkzeug durch Evakuierung (Entlüftung) auf den halben Luftdruck vermindert wird, die in dem Formwerkzeug verbleibende Luft weiter entfernt wird, indem sie durch Wasserdampf, der abwechselnd durch Wasserdampfzuleitungsrohre zugeführt wird, ersetzt wird und dann Wasserdampf in das Innere des Formwerkzeuges eingeleitet wird, wodurch die Vorschaumperlen erhitzt und verschweißt werden (Japanische Patentveröffentlichung Nr. 45940/1986), ein Verfahren, bei dem zum Verschweißen in kurzer Zeit eine große Menge Wasserdampf eingeleitet wird (2-10 kg/s) (Japanische Offenlegungsschrift Nr. 116432/1985), ein Verfahren, bei dem das Formwerkzeug zuerst vorgeheizt wird, dann mittels Heißluft dahinein vorgewärmte Vorschaumperlen dosiert werden und die eingebrachten Perlen anschließend durch Einleiten von Wasserdampf erhitzt werden, wodurch sie verschweißt werden (Japanische Offenlegungsschrift Nr. 77122/1981), ein Verfahren, bei dem der Druck in dem mit Vorschaumperlen befüllten Formwerkzeug auf den halben Luftdruck vermindert wird, bevor Wasserdampf in dieses eingeleitet wird, um die Vorschaumperlen durch Erhitzen zu verschweißen (Japanische Patentveröffentlichung Nr. 51890/1984) und ein Verfahren, bei dem die Vorschaumperlen zuerst in das Formwerkzeug dosiert werden und vor dem Erhitzen der Perlen mit dem Wasserdampf zur Entfernung des zwischen den eingebrachten Perlen vorhandenen Gases eine Flüssigkeit eingeleitet wird, deren Temperatur höher als die von Wasserdampf aber niedriger als die Temperatur ist, bei der die vorstehend erwähnten Perlen geformt werden, und dann die vorstehend erwähnte Flüssigkeit entfernt und der Wasserdampf in das Formwerkzeug eingeleitet wird, wodurch die Vorschaumperlen erhitzt und verschweißt werden (Japanische Offenlegungsschrift Nr. 191123/1987). Jedes dieser Verfahren schlägt eine effektive Lösung für die im einzelnen aufgeworfenen Probleme vor und sie alle sind als weiterentwickelte Verfahren zur In-mould-Formung von Polystyrol-Vorschaumperlen von Bedeutung.
Bei dem Verfahren der In-mould-Formung von Vorschaumperlen aus olefinischen Kunstharzen, wie Polyethylen- und Polypropylenkunstharzen, werden aufgrund des engen Bereiches der für sie geeigneten Formtemperatur, wie er für Vorschaumperlen aus kristallinen Kunstharzen gängig ist, durch Übernahme dieser Lösungen nicht notwendigerweise die gewünschten Ergebnisse erhalten. Der Unterschied zwischen dem Verfahren der Herstellung von In-mould-Formkörpern unter Verwendung von Olefin-Vorschaumperlen und dem zur Herstellung von In-mould-Formkörpern unter Verwendung von Styrol-Vorschaumperlen wird deshalb besonders dann deutlich, wenn der Formkörper dick ist. Derzeitig ist die Situation daher so, daß die Dicke der mit Olefin-Vorschaumperlen erhältlichen In-mould- Formkörper höchstens etwa 100 mm beträgt und bis jetzt eine Formgebungsdicke von zum Beispiel 500 mm, wie sie bei In-mould-Formkörpern aus Styrol gängig ist, nicht erreicht werden kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen großen Schaum-Formkörper bereitzustellen, der dicker als 100 mm ist.
Ausgehend von der derzeitigen Situation führten die Erfinder intensive Untersuchungen durch und fanden, daß die vorstehend erwähnte Aufgabe lösbar war, indem nach der Dosierung der Vorschaumperlen in ein Formwerkzeug spezielle Vorwärm- und Dämpfschritte bereitgestellt wurden.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schaum-Formkörper aus einem olefinischen Kunstharz mit einer Dicke von nicht weniger als 150 mm, hergestellt durch In-mould- Schaumformen.
Zur Herstellung des Schaum-Formkörpers betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines In-mould-Schaum-Formkörpers, bei welchem Olefin-Vorschaumperlen, die bei der Untersuchung mit einem Differential-Scanning-Calorimeter mindestens einen Schmelzpunkt aufweisen, in ein verschließbares, jedoch nicht gasdicht verschließbares, Formwerkzeug dosiert werden und die Vorschaumperlen mit Wasserdampf erhitzt werden, wodurch sie aufgebläht und in der durch das Formwerkzeug vorgegebenen Form verschweißt werden, umfassend:
Einleiten von Wasserdampf in das Formwerkzeug nachdem die Vorschaumperlen in das Formwerkzeug dosiert wurden, wodurch die Vorschaumperlen auf eine bestimmte, unterhalb der Verschweißtemperatur der Vorschaumperlen liegende Vorwärmtemperatur (TY) ºC erhitzt werden,
Unterbrechen der Einleitung von Wasserdampf, um die Vorschaumperlen für eine bestimmte Zeit zu dämpfen,
Entfernen des Wasserdampfes und/oder des Kondensates zwischen den Vorschaumperlen im Formwerkzeug,
Einleiten von Wasserdampf in das Formwerkzeug, wodurch die Temperatur in dem Formwerkzeug in einen Bereich oberhalb der Vorwärmstufe gebracht wird und die Vorschaumperlen somit erhitzt und verschweißt werden, wodurch ein Schaum-Formkörper hergestellt wird, und
Verweilenlassen an der Luft und/oder Kühlen der Vorschaumperlen mit einem Kühlmittel.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Inmould-Schaum-Formkörpers, bei welchem Olefin-Vorschaumperlen, die bei der Untersuchung mit einem Differential-Scanning-Calorimeter mindestens einen Schmelzpunkt aufweisen, in ein verschließbares, jedoch nicht gasdicht verschließbares, Formwerkzeug dosiert werden und die Vorschaumperlen mit Wasserdampf erhitzt werden, wodurch sie aufgebläht und in der durch das Formwerkzeug vorgegebenen Form verschweißt werden, umfassend:
Einleiten von Wasserdampf in das Formwerkzeug nachdem die Vorschaumperlen in das Formwerkzeug dosiert wurden, wodurch die Vorschaumperlen auf eine bestimmte, unterhalb der Verschweißtemperatur der Vorschaumperlen liegende Vorwärmtemperatur (TY) ºC erhitzt werden,
Fortsetzen der Einleitung von Wasserdampf, um das Dämpfen für eine bestimmte Zeit bei einer Temperatur, die in einem bestimmtem Bereich unterhalb der Temperatur liegt, bei der die Vorschaumperlen verschweißen, durchzuführen,
Einleiten von Wasserdampf in das Formwerkzeug, wodurch die Temperatur in dem Formwerkzeug in einen Bereich oberhalb der Vorwärmstufe gebracht wird und die Vorschaumperlen somit erhitzt und verschweißt werden, wodurch ein Schaum-Formkörper hergestellt wird, ohne den Wasserdampf und/oder das Kondensat zwischen den Vorschaumperlen im Formwerkzeug zu entfernen, und
Verweilenlassen an der Luft und/oder Kühlen der Vorschaumperlen mit einem Kühlmittel.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Figs. 1-5 sind schematische Darstellungen aller als Beispiel angeführten Schaum- Formkörper und zeigen deren Dicke und Fig. 6 ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel der zur Herstellung eines großen Schaum-Formkörpers der vorliegenden Erfindung verwendeten Vorrichtung zeigt.

BESTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG

Die Dicke eines Schaum-Formkörpers kann in dieser Erfindung das sein, was gewöhnlich vom Fachmann als solche angesehen wird, kann aber als die kürzeste der drei Abmessungen entlang den Achsen X, Y und Z definiert werden. Anhand typischer Abbildungen erklärt, wird bei denen von Fig. 1-4 die kürzeste der drei Seiten A, B und C als Dicke des jeweiligen Schaum-Formkörpers genommen, während bei dem von Fig. 5 die kürzeste der drei Seiten A, B und C als Dicke genommen wird, wobei B als (B1 + B2)/2 definiert ist.
Das olefinische Kunstharz der vorliegenden Erfindung schließt unter anderem niederdichtes Polyethylen, mitteldichtes Polyethylen, hochdichtes Polyethylen, linear-niederdichtes Polyethylen, Ethylen-Vinylacetat-Copolymer, Propylen-Homopolymer, statistisches Ethylen-Propylen-Copolymer, Ethylen-Propylen-Blockcopolymer, statistisches Ethylen-Buten-Propylen-Terpolymer, Propylen-Vinylchlorid-Copolymer, Propylen-Buten-Copolymer, Propylen-Maleinsäureanhydrid-Copolymer, Polybut-1-en, andere mit einigen der vorstehend erwähnten Propylen-Kunstharze mischbare thermoplastische Kunstharze, wie niederdichtes Polyethylen, linear-niederdichtes Polyethylen, Polyvinylaromaten, Polybuten und lonomere, im Gemisch mit Propylen-Kunstharzen verwendet, und andere mit einigen der vorstehend erwähnten Ethylen-Kunstharze mischbare thermoplastische Kunstharze, wie Polyvinylaromaten, Polybuten und Ionomere, im Gemisch mit Ethylen-Kunstharzen verwendet, ein.
Das Mischverfahren schließt mechanische Verfahren unter Verwendung eines Mischers, wie eines Extruders, und chemische Verfahren, wie Vorpolymerisation durch Imprägnierung von Polymerteilchen oder -pellets mit einer zweiten oder dritten Komponente, ein. Wird zur Vorpolymerisation durch Imprägnierung, die als ein Beispiel für das chemische Verfahren angeführt wird, zum Beispiel ein vinylgruppenhaltiger Polyaromat verwendet, ist es ebensogut möglich eine kleine Menge eines mit dem Monomeren copolymerisierbaren Monomeren als die zweite Komponente zu verwenden und als die dritte Komponente kann zum Beispiel Acrylnitril, Acrylsäureester, Methacrylsäureester, Divinylbenzol, Maleinsäuremono- oder -diaryl verwendet werden.
Der vinylgruppenhaltige Polyaromat schließt neben Styrol kernsubstituierte Styrole, wie Methylstyrol, Ethylstyrol und Dimethylstyrol und α-substituierte Styrole, wie α-Methylstyrol ein. Olefin-Vorschaumperlen können ungeachtet der Vernetzung verwendet werden, nichtvernetzte sind jedoch ökonomisch bevorzugt.
Die vorstehend erwähnten olefinischen Kunstharze weisen bei der Untersuchung mit einem Differential-Scanning-Calorimeter mindestens einen Schmelzpunkt auf und schließen solche mit zwei Schmelzpunkten ein.
Die großen Schaum-Formkörper der vorliegenden Erfindung schließen blockförmige Schaum-Formkörper mit einer Dicke von 150 mm oder mehr, bevorzugt 300 mm oder mehr und noch stärker bevorzugt 500 mm oder mehr ein.
Die Schaum-Formkörper der vorliegenden Erfindung weisen ein Verschweißverhältnis von 50 % oder mehr, bevorzugt von 60 % oder mehr und noch stärker bevorzugt von 70 % oder mehr und eine Dichteverteilung von 10 % oder weniger auf. Ein Verschweißverhältnis von weniger als 50 % ergibt eine ungenügende Festigkeit des Schaum-Formkörpers, während eine Dichteverteilung von größer 10 % zu einer größeren Ungleichmäßigkeit in der Qualität der Schaum-Formkorper, wie der Dämpfungsleistung, führt.
Die Schaum-Formkörper der vorliegenden Erfindung können durch folgende alternative Verfahren (A) und (B) einfach hergestellt werden.
(A) Ein Verfahren, bei welchem zuerst Vorschaumperlen in das Formwerkzeug dosiert werden und der Schaum-Formkörper dann nach Ausführung spezieller Vorwärm- und Dämpfschritte in nachfolgenden Schritten, dem Entfernen des Kondensates, dem Erhitzen, dem Kühlen, dem Abkühlenlassen und dem Austragen, hergestellt wird.
(B) Ein wie vorstehend in (A) beschriebenes Verfahren, ohne den Schritt der Entfernung des Kondensates.
Das vorstehend erwähnte Verfahren (A) kann in zwei Ausführungsformen (A-1) und (A-2) unterteilt werden.

(A-1)

Ein Verfahren, bei welchem in ein verschließbares, jedoch nicht gasdicht verschließbares Formwerkzeug dosierte Olefin-Vorschaumperlen, die bei der Untersuchung mit einem Differential-Scanning-Calorimeter mindestens einen Schmelzpunkt aufweisen, durch Erhitzen mit Wasserdampf aufgebläht werden, wodurch sie zusammenschweißen und in eine durch das Formwerkzeug vorgegebene Form geformt werden, dadurch gekennzeichnet, daß Wasserdampf in das Formwerkzeug eingeleitet wird, nachdem die vorstehenden Vorschaumperlen hineindosiert wurden, um auf eine bestimmte unterhalb der Verschweißtemperatur der Vorschaumperlen liegende Stufe (TY) ºC, vorzuwärmen, der Wasserdampf und/oder das Kondensat zwischen den Perlen dann entfernt werden, die Einleitung von Wasserdampf dann, nachdem eine bestimmte Zeit, während der die Wasserdampfeinleitung unterbrochen wird, gedämpft wurde, zum Verschweißen der Vorschaumperlen fortgesetzt wird, wodurch ein Schaum-Formkörper hergestellt wird, der dann an der Luft stehengelassen und/oder mit einem Kühlmittel gekühlt wird.

(A-2)

Ein Verfahren, bei welchem die Wasserdampfeinleitung fortgesetzt wird, nachdem die Temperatur in derselben Art und Weise, wie vorstehend in (A-1) beschrieben, auf eine bestimmte Vorwärmstufe (TY) ºC erhöht wurde, um dadurch die Temperatur im Formwerkzeug zum Dämpfen für eine bestimmte Zeit innerhalb eines bestimmten Bereiches zu halten, der Wasserdampf und/oder das Kondensat zwischen den eingebrachten Perlen dann entfernt werden, danach Wasserdampf in das Formwerkzeug geleitet wird, um die Temperatur im Inneren auf einem Wert oberhalb der Vorwärmtemperatur zu halten, wodurch die Vorschaumperlen verschweißt werden und ein Schaum-Formkörper erzeugt wird und dieser an der Luft stehengelassen wird und/oder mit einem Kühlmittel gekühlt wird.
Die vorstehenden Verfahren (A-1) und (A-2) werden nachstehend genauer beschrieben.
Das Vorwärmen ist ein Schritt, bei dem die Vorschaumperlen vor dem Erhitzen auf die höchste Temperatur, die möglich ist, ohne daß diese verschweißen, vorgewärmt werden, wobei die Vorwärmtemperatur (TY) ºC im Bereich von TML - 30 ºC ≤ TY ≤ TML + 5 ºC, bevorzugt TML - 30 ºC ≤ TY ≤ TML und noch stärker bevorzugt TML - 25 ºC ≤ TY ≤ TML - 5 ºC liegt.
In den vorstehenden Gleichungen ist TML der mit einem Differential-Scanning-Calorimeter bestimmte Schmelzpunkt, bei zwei oder mehr Schmelzpunkten der niedrigste. Ist die Vorwärmtemperatur kleiner als (TML - 30 ºC), wird kein ausreichender Erwärmungseffekt erzielt, ist sie größer als (TML + 5 ºC) beginnt das Verschweißen der Vorschaumperlen beim Vorwärmen, was es dem Wasserdampf erschwert, in den Mittelteil des Formkörpers vorzudringen.
Der mit einem Differential-Scanning-Calorimeter bestimmte Schmelzpunkt bedeutet die Temperatur am endothermen Peak unter den folgenden Bedingungen, und falls mehrere endotherme Peaks gemessen werden, bedeutet der Schmelzpunkt (TML) der vorliegenden Erfindung die niedrigste. Die Bestimmung des Schmelzpunktes erfolgt unter Verwendung eines gewöhnlichen Differential-Scanning-Calorimeters, wie das Modell DSC-2 von Perkin Eimer oder das Modell TAS-100 von Rigaku Denki, wobei als Probe 1-10 mg Vorschaumperlen verwendet werden und die Heizgeschwindigkeit 10 ºC/Minute beträgt.
Zur Messung der Temperatur der Vorschaumperlen beim Vorwärmen ist ein Verfahren bekannt, bei dem nadelfeine Temperatursensoren in beide oder in eine der beiden inneren Oberflächen der männlichen und weiblichen Formwerkzeugteile eingesetzt werden, genauer gesagt in die Seite oder die Seiten, die mit den Vorschaumperlen in Kontakt kommen. Die Stelle, an der die Temperatur gemessen wird, wird bei diesem Verfahren durch die Länge des Sensors bestimmt, die normalerweise 1-150 mm, bevorzugt 3-100 mm und noch stärker bevorzugt 3-50 mm von der inneren Oberfläche des Formwerkzeuges nach innen ragend beträgt, so daß die Temperatur bevorzugt 5 mm oder mehr und stärker bevorzugt 10 mm oder mehr nach innen gemessen werden kann, obgleich dies auch von der Dicke des Formkörpers abhängt. Die Art des Sensors ist in dieser Erfindung nicht festgelegt, es können gewöhnliche Sensoren, wie Thermistoren, verwendet werden. Das Verfahren zur Messung der Temperatur der Vorschaumperlen ist nicht auf das vorstehend erwähnte beschränkt und es sind verschiedene Kombinationen bekannter Methoden möglich.
Die Art und Weise der Einleitung des Wasserdampfes beim Vorwärmen betreffend, gibt es keine besondere Einschränkung und es kann ein beliebiges der gewöhnlich verwendeten Verfahren genutzt werden.
Im Unterschied zu herkömmlichen Verfahren, bei denen die Temperatur des Wärmeträgers (oder der Wasserdampfdruck) geregelt wird, umfaßt das Vorwärmen bei diesem Verfahren die direkte Detektierung der Temperatur des zu erwärmenden Objektes (Vorschaumperlen) und/oder der Umgebungstemperatur, was den Vorzug hat, daß bei der Einstellung der Temperatur des Wärmeträgers durch Regelung des Wasserdampfdruckes keine hohe Genauigkeit erforderlich ist.
Das Dämpfen dient der Erwärmung der Vorschaumperlen auf eine noch höhere Temperatur, ohne daß diese verschweißen, indem den Perlen durch Vereinheitlichung der Temperatur im Inneren der Perlen und zwischen den Perlen genug thermische Energie zugeführt wird.
Für dieses Dämpfen gibt es zwei unterschiedliche Verfahren, die Verfahren (A-1) und (A-2). Von diesen Ausführungsformen ist (A-1) ein Verfahren, bei dem (a) die Vorschaumperlen in dem Formwerkzeug zuerst auf die Vorwärmstufe erwärmt werden und die Perlen dann für eine bestimmte Zeit, während der die Wasserdampfzufuhr unterbrochen wird, gedämpft werden, während (A-2) ein Verfahren ist, bei dem (b) die Vorschaumperlen in dem Formwerkzeug zuerst auf die Vorwärmstufe erwärmt werden und die Wasserdampfzufuhr dann fortgesetzt wird, um die Perlen zum Dämpfen für eine bestimmte Zeit im Bereich der Vorwärmtemperatur zu halten und (c) die Vorschaumperlen zuerst auf die Vorwärmstufe erwärmt werden und nach dem Dämpfen durch Aufrechterhaltung der Temperatur im Vorwärmbereich durch fortgesetzte Einleitung von Wasserdampf (Dämpfschritt I) das Dämpfen für eine bestimmte Zeit, während der die Wasserdampfzufuhr unterbrochen wird (Dämpfschritt II), fortgesetzt wird.
Die geeignete Dämpfzeit (TM) beträgt 5 Sekunden ≤ TM ≤ 7 Minuten, bei Verfahren (a) jedoch bevorzugt 10 Sekunden ≤ TM ≤ 6 Minuten und stärker bevorzugt 20 Sekunden ≤ TM ≤ 5 Minuten, bei Verfahren (b) bevorzugt 5 Sekunden ≤ TM ≤ 2 Minuten und stärker bevorzugt 7 Sekunden ≤ TM ≤ 60 Sekunden und bei Verfahren (c) schließt sich der Dämpfschritt II an den Dämpfschritt I an, weshalb die Dauer des Dämpfschrittes 1 kürzer als bei Verfahren (b) sein kann.
Von den Verfahren (a), (b) und (c) ist (a) das Verfahren mit dem geringsten Wasserdampfverbrauch, aber der vergleichsweise längeren zum Dämpfen erforderlichen Zeit. Dazwischen rangiert Verfahren (b), bei dem der Dämpfschritt im Vorwärmschritt enthalten ist, die Vorwärmzeit eher kurz, der Wasserdampfverbrauch aber gleichzeitig der größte der drei Verfahren ist. Deshalb sollte die Auswahl so erfolgen, daß die Ausgewogenheit zwischen Wasserdampfverbrauch und Zeit des Formgebungszyklus angemessen in Betracht gezogen werden, wobei das Verfahren (a) oder (b) als vorteilhaft gilt, wenn der Schwerpunkt auf die Energieeinsparung gelegt wird.
Das Entfernen des Kondensates, welches nach dem Vorwärmen und Dämpfen erfolgt, dient zur Entfernung des zwischen den Vorschaumperlen verbliebenen Wasserdampfes und/oder des Kondensates, um beim Erhitzen das Eindringen des erhitzten Wasserdampfes zu erleichtern. Das Verfahren zum Entfernen des Wasserdampfes und/oder des Wasser schließt Verfahren, wie die Druckverminderung im Formwerkzeug und das Einfließenlassen einer Flüssigkeit in beide Teile des Werkzeugpaares oder das Ausfließen daraus, ein, ist aber nicht darauf beschränkt.
Wird das Kondensat z.B. durch Druckverminderung innerhalb des Formwerkzeuges entfernt, ist ein Absolutdruck von 400 mmHg oder weniger, bevorzugt 250 mmHg oder weniger und stärker bevorzugt 150 mmHg oder weniger erforderlich.
In bezug auf den Arbeitsschritt nach dem Erhitzen zur Verschmelzung der Vorschaumperlen, gibt es in der vorliegenden Erfindung keine besondere Beschränkung und jedes der herkömmlichen Verfahren ist anwendbar, es ist jedoch ratsam, beim Erhitzen der Vorschaumperlen die Temperatur zu messen und auch die Heiztemperatur und die Erhitzungszeit zu überwachen. Die geeignete Heiztemperatur (TH) liegt im Bereich von TML - 10 ºC ≤ TH ≤ TML + 15 ºC, bevorzugt im Bereich von TML - 7 ºC ≤ TH ≤ TML + 10 ºC und stärker bevorzugt im Bereich von TML - 5 ºC ≤ TH ≤ TML +7 ºC. Die Erhitzungszeit liegt normalerweise im Bereich von 3-90 Sekunden, wobei durch Regelung der Erhitzungszeit entsprechend der Schwankung der Harztemperatur, jedoch in bezug auf die Qualität des geformten Gegenstandes und die Zyklusbeständigkeit ein besseres Ergebnis erhältlich ist.
In einem bevorzugten Beispiel für das Verfahren zur Regelung des Erhitzens wird mit dem Erhitzen begonnen und das Erhitzen beendet, wenn die Temperatur, nachdem sie in den bestimmten Bereich angestiegen ist, unter fortgesetztem Erhitzen aus dem vorstehend erwähnten Bereich abzusinken beginnt. Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren wird das Erhitzen beendet, wenn die Temperatur der Vorschaumperlen 1-5 ºC vom dem beim Erhitzen erreichten Peak abgefallen ist, wodurch der Heizwirkungsgrad verbessert, Energie eingespart oder die Zykluszeit verkürzt wird.
Das vorstehende Verfahren (B) hat ebenfalls zwei Ausführungsformen (B-1) und (B-2).

(B-1)

Nachdem die Vorwärmstufe (TY) ºC in derselben Art und Weise wie in (A-1) und (A-2) erreicht wurde, wird die Einleitung von Wasserdampf für eine bestimmte Zeit zum Dämpfen in einem bestimmten Temperaturbereich fortgesetzt und danach wird, ohne den Wasserdampf und/oder das Kondensat zwischen den in das Formwerkzeug dosierten Perlen zu entfernen, Wasserdampf mit einer noch höheren Temperatur in das Formwerkzeug geleitet, wodurch die Vorschaumperlen verschweißt werden.
Nachdem die Vorwärmstufe (TY) ºC in derselben Art und Weise wie in (B-1) erreicht wurde, wird die Einleitung von Wasserdampf für eine bestimmte Zeit zum Dämpfen in einem bestimmten Temperaturbereich fortgesetzt und danach die Einleitung von Wasserdampf für eine bestimmte Zeit zum weiteren Dämpfen unter Beibehaltung der Temperatur unterbrochen, wonach Wasserdampf mit einer noch höheren Temperatur in das Formwerkzeuginnere eingeleitet wird, um die Temperatur im Formwerkzeug über der der Vorwärmstufe zu halten und dadurch die Vorschaumperlen zu verschweißen, wodurch ein Schaum- Formkörper erzeugt wird und an der Luft stehengelassen und/oder mit einem Kühlmittel gekühlt wird.
Für das Dämpfverfahren gibt es zwei Ausführungsformen, (B-1), bei welchem die in das Formwerkzeug dosierten Vorschaumperlen gedämpft werden, indem ihre Temperatur für eine bestimmte Zeit, während der die Einleitung von Wasserdampffortgesetzt wird, in einem bestimmten Bereich gehalten wird, und (B-2), bei dem die Einleitung von Wasserdampf nach dem Erwärmen der Vorschaumperlen auf eine Vorwärmstufe fortgesetzt wird, um die Temperatur der Vorschaumperlen in dem Formwerkzeug für eine bestimmte Zeit auf der Vorwärmtemperatur zu halten, was das Dämpfen bewirkt (Dämpfschritt 1) und das Dämpfen dann durch Unterbrechen der Einleitung von Wasserdampf oder durch Belassen der Vorschaumperlen für eine bestimmte Zeit bei unterbrochener Wasserdampfeinleitung (Dämpfschritt II) weiter fortgesetzt wird.
Die geeignete Dämpfzeit (TM) beträgt 5 Sekunden ≤ TM ≤ 5 Minuten, bei Verfahren (B-1) jedoch bevorzugt 15 Sekunden ≤ TM ≤ 3 Minuten und stärker bevorzugt 20 Sekunden ≤ TM ≤ 2 Minuten und bei Verfahren (B-2), bei dem sich der Dämpfschritt II an den Dämpfschritt 1 anschließt, kann der Dämpfschritt 1 gegebenenfalls kürzer als bei Verfahren (B-1) sein.
Was das Verfahren zur Herstellung der Vorschaumperlen betrifft, so gibt es keine besondere Beschränkung, folglich können alle herkömmlichen Verfahren verwendet werden, zum Beispiel ein Verfahren, bei welchem ein Monomer in einem zusammen mit Zusatzstoffen, wie einem Polymerisationsinitiator, in einen dicht verschließbaren Behälter dosiertem wäßrigen Medium dispergiert wird und während oder nach der Polymerisation die Imprägnierung mit einem flüchtigen Treibmittel oder dergleichen ausgeführt wird und die Harzpartikel anschließend durch Heißluft oder dergleichen erhitzt und vorgeschäumt werden (zum Beispiel, Japanische Offenlegungsschrift Nr. 284536/1989), oder ein zur Herstellung von Vorschaumperlen aus olefinischem Kunstharz verwendetes Verfahren, bei welchem Pellets aus olefinischem Kunstharz in einem fest verschlossenen Behälter in einem wäßrigen Medium dispergiert werden und die vorstehend erwähnten Pellets nach deren unter Erwärmung erfolgender Imprägnierung mit einem flüchtigen Treibmittel durch Heißluft oder dergleichen erhitzt und vorgeschäumt werden und ein weiteres Verfahren, bei welchem, wie in der Japanischen Patentveröffentlichung Nr. 1344/1981 und der Japanischen Offenlegungsschrift Nr. 106938/1987 beschrieben, Polymerteilchen, die ein flüchtiges Treibmittel enthalten, in Wasser, welches in einen fest verschlossenen Behälter gefüllt ist, dispergiert werden und unter Aufrechterhaltung des Druckes im Behälter, der dem Dampfdruck des flüchtigen Treibmittels entspricht, oder darüber die Temperatur auf oder über den Erweichungspunkt des Polymers erhöht wird, danach ein Auslaß unterhalb der Wasseroberfläche geöffnet wird, wodurch gleichzeitig die Polymerteilchen und das Wasser an die Luft, deren Druck kleiner als der im Behälter zur Gewinnung der Vorschaumperlen ist, ausgetragen werden.
Bezüglich des Verfahrens zur Herstellung der Vorschaumperlen und auch aller herkömmlichen bisher zum In-mould-Schaumformen von olefinischen oder Styrol-Kunstharzen verwendeten Verfahren gibt es keine Beschränkung. Zum Beispiel ein in der Japanischen Patentveröffentlichung Nr. 22951/1976 beschriebenes Verfahren, bei dem den Vorschaumperlen zum Aufblähen ein Gas zugesetzt wird, wodurch ein innerer Druck in den Perlen erzeugt wird, ein anderes in der Japanischen Patentveröffentlichung Nr. 7816/1980 beschriebenes Verfahren, bei dem auf die Vorbehandlung zur Erzeugung des Innendruckes verzichtet wird und noch ein weiteres Verfahren, bei dem, wie in der Japanischen Offenlegungsschrift Nr. 33996/1978 beschrieben, die Vorschaumperlen durch Gasdruck auf ein scheinbares Volumen, welches kleiner als das der ursprünglichen unbehandelten Vorschaumperlen ist, zusammengepreßt werden, dann in ein Formwerkzeug dosiert und zum Verschweißen der Perlen erhitzt werden. Gemaß der Japanischen Patentveröffentlichung Nr. 33996/1978 beträgt das Verdichtungsverhältnis 80 % oder weniger des scheinbaren Volumens der ursprünglichen unbehandelten Vorschaumperlen, wobei die vorliegende Erfindung jedoch bei einem Verdichtungsverhältnis von 100 % oder weniger des ursprünglichen unbehandelten Volumens, bevorzugt 95 % oder weniger und stärker bevorzugt 80 % oder weniger anwendbar ist, um dort eingesetzt werden zu können, wo Vorschaumperlen wie in der Japanischen Patentveröffentlichung Nr. 7816/1980 beschrieben, verwendet werden und das in der Japanischen Patentveröffentlichung Nr. 33996/1978 zum Formen vorgeschlagene Verfahren verwendet wird.
Diese Erfindung ist jedoch nicht anwendbar, wenn der Schmelzpunkt aufgrund des Herstellungsverfahrens oder der Herstellungsbedingungen für das vorstehend erwähnte olefinische Kunstharz oder die Vorschaumperlen nicht bestimmbar ist.
Nachstehend wird ein spezielles Herstellungsverfahren für einen großen Schaum- Formkörper der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genauer beschrieben.
Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung eines Beispiels der Fertigungsvorrichtung, umfassend ein Formwerkzeug 1, ein Thermometer 2 und ein Wasserdampfzuleitungsrohr 3, wobei das Wasserdampfzuleitungsrohr 3 mit einem Ventil 4 ausgestattet ist. Das Thermometer 2 detektiert die Temperatur und gibt das Ergebnis ein und das Ventil 4 öffnet und schließt entsprechend der durch einen Folgezeitschalter 5 vorgegebenen Schaltfolge.
Zum Formen werden die Vorschaumperlen 7, z. B. Olefin-Vorschaumperlen, wie Ethylen-Vorschaumperlen, zuerst in den Formraum 6 dosiert und die überschüssigen Perlen weggeblasen. Bei herkömmlichen Formverfahren wird, nachdem die Vorschaumperlen auf diese Weise hineindosiert wurden, durch das Wasserdampfzuleitungsrohr 3 erhitzter Wasserdampf in den Mantel des Formwerkzeuges 1 und dann in den Formraum 6 geleitet, wodurch die Vorschaumperlen 7 in dem Formraum 6 erhitzt und zu einem Schaum-Formkörper verschweißt werden.
Im Gegensatz dazu werden die Vorschaumperlen 7 bei einem Verfahren (A) auf eine Temperatur, bei der kein Verschweißen stattfindet, vorgewärmt, die Zufuhr von Wasserdampf unterbrochen, wenn die bestimmte Temperatur erreicht ist, und die Temperatur zum Dämpfen für eine bestimmte Zeit aufrechterhalten. Nach Ablauf der bestimmten Zeit wird der Druck im Formwerkzeug zur Entfernung des Wasserdampfes und/oder Kondensates zwischen den Vorschaumperlen mittels einer Vakuumpumpe, einem Vakuumkessel oder dergleichen plötzlich gesenkt. Dann ist es sehr wichtig, die Kondensatentfernung so bald wie möglich zu vervollständigen, um den Temperaturabfall der Perlen 7 zu minimieren.
Die so vorgewärmten, gedämpften und vom Kondensat befreiten Vorschaumperlen 7 werden dann durch Einleitung von Wasserdampf für eine bestimmte Zeit bis zum Schmelzpunkt erhitzt, wodurch die Perlen 7 weiter erhitzt und verschweißt werden. Nach dem Erhitzen und Verschweißen wird der erhaltene Schaum-Formkörper durch ein gewöhnliches Verfahren vorgekühlt und nach dem Kühlen durch Zufuhr eines Kühlmediums, wie kaltes Wasser, aus dem Formwerkzeug ausgetragen.
In einem alternativen Verfahren (B) werden die Vorschaumperlen 7 zuerst in derselben Art und Weise, wie bei Verfahren (A) beschrieben, auf eine bestimmte unterhalb der Verschweißtemperatur liegende Vorwärmstufe vorgewärmt, die Wasserdampfzufuhr fortgesetzt, bis die Temperatur der Perlen 7 ein bestimmtes Niveau erreicht, und die Temperatur für eine bestimmte Zeit in einem bestimmten Bereich gehalten, wodurch das Dämpfen ausgeführt wird. Danach erfolgt unmittelbar nach der Unterbrechung der Wasserdampfzufuhr oder nach dem Dämpfen durch deren Beibehaltung für eine bestimmte Zeit zum weiteren Dämpfen, ohne daß wie bei (A) der Wasserdampf und/oder das Kondensat entfernt werden, das Erhitzen, Kühlen und Austragen des Schaum-Formkörpers aus dem Formwerkzeug.
Entsprechend dem erfindungsgemaßen Verfahren kann das Vorwärmen und Erhitzen in viele Teilschritte unterteilt werden. Beim Erhitzen kann die Wasserdampfzufuhr zum Beispiel in normaler oder umgekehrter Reihenfolge und/oder von beiden Seiten erfolgen.
Nachstehend wird die Erfindung durch Beispiele und Vergleichsbeispiele erklärt, wobei aber zu beachten ist, daß diese den Bereich der Erfindung nicht einschränken.

Beispiel 1

Es wurden ein Aluminiumformwerkzeug (1000 mm Breite × 2000 mm Länge × 500 mm Dicke) und Vorschaumperlen aus linear niederdichtem Polyethylen (Kanegafuchi Chemical Industry Co., Ltd., Eperan-XL, Schmelzpunkt auf der niedrigeren Temperaturseite TML = 118 ºC, bestimmt mit einem Differential-Scanning-Calorimeter, Aufblähverhältnis = 38) verwendet. Nach dem Erhitzen der Vorschaumperlen auf eine Vorwärmstufe von 115 ºC wurde die Zufuhr von Wasserdampf unterbrochen und nach 100 Sekunden Verweilenlassen zum Dämpfen und nachfolgendem Entfernen des Kondensates wurden durch Erhitzen, Kühlen, Verweilenlassen zum Kühlen und Austragen aus dem Formwerkzeug Schaum-Formkörper erhalten.

Beispiel 2

Es wurden in dergleichen Art und Weise wie in Beispiel 1 Schaum-Formkörper erhalten, außer daß nach dem Erhitzen der Vorschaumperlen auf die Vorwärmstufe, die Vorwärmtemperatur von 113 ºC zum Dämpfen 3 Sekunden lang unter fortgesetzter Einleitung von Wasserdampf gehalten wurde und das weitere Dämpfen 60 Sekunden lang ausgeführt wurde, indem die Vorschaumperlen bei unterbrochener Wasserdampfeinleitung unter diesen Bedingungen belassen wurden.

Beispiel 3

Es wurden in dergleichen Art und Weise wie in Beispiel 1 Schaum-Formkörper erhalten, außer daß nach dem Erhitzen der Vorschaumperlen auf die Vorwärmstufe die Vorwärmtemperatur von 113 ºC zum Dämpfen 7 Sekunden lang unter Einleitung von Wasserdampf gehalten wurde.

Beispiel 4

Es wurden in dergleichen Art und Weise wie in Beispiel 1 Schaum-Formkörper erhalten, außer daß die Dicke des Aluminiumformwerkzeuges auf 150 mm, die Dämpfzeit auf 30 Sekunden und die Erhitzungszeit auf 5 Sekunden geändert wurden.

Beispiel 5

Es wurden in dergleichen Art und Weise wie in Beispiel 1 Schaum-Formkörper erhalten, außer daß die Dicke des Aluminiumformwerkzeuges auf 300 mm, die Dämpfzeit auf 40 Sekunden und die Erhitzungszeit auf 7 Sekunden geändert wurden.

Beispiel 6

Es wurden in dergleichen Art und Weise wie in Beispiel 1 Schaum-Formkörper erhalten, außer daß die Dicke des Aluminiumformwerkzeuges auf 800 mm, die Vorwärmtemperatur auf 114 ºC, die Dämpfzeit auf 120 Sekunden und die Erhitzungszeit auf 15 Sekunden geändert wurden.

Vergleichsbeispiel 1

Es wurden in dergleichen Art und Weise wie in Beispiel 1 Schaum-Formkörper erhalten, außer daß die Temperaturen in der Vorwärmstufe und dem Erwärmungsschritt geändert wurden.

Vergleichsbeispiel 2

Es wurden in dergleichen Art und Weise wie in Beispiel 1 Schaum-Formkörper erhalten, außer daß der Dämpfschritt weggelassen wurde.

Vergleichsbeispiel 3

Es wurden in dergleichen Art und Weise wie in Beispiel 1 Schaum-Formkörper erhalten, außer daß die Vorwärmtemperatur geändert und der Dämpfschritt weggelassen wurde.

Vergleichsbeispiel 4

Es wurden in dergleichen Art und Weise wie in Beispiel 1 Schaum-Formkörper erhalten, außer daß die Vorwärmtemperatur geändert und der Dämpfschritt weggelassen wurde.
Von den vorstehend erwähnten Beispielen 1-6 und den Vergleichsbeispielen 1-4 wurden die Bewertung des Aussehens der Schaum-Formkörper unmittelbar nach dem Formen, die Bestimmung des Verschweißverhältnisses, der Formbeständigkeit, der Dichteverteilung und der Qualität und die Gesamtbewertung durchgeführt. Die Ergebnisse sind in den Tabellen 1A und 1B dargestellt. Tabelle 1 A Tabelle 1 B

Symbolerklärung

Aussehen der Formkörper:

gut, Δ eher schlecht, × schlecht

Verschweißverhältnis:

80 % oder mehr, 50 % oder mehr,
Δ weniger als 50 %, × nicht verschweißt

Formbeständigkeit:

± 2 % oder weniger, - nicht meßbar

Dichteverteilung:

± 10 % oder weniger, - nicht meßbar

Qualität:

dieselbe wie bei derzeitigen dünnen Formkörpern
× ungeeignet für die Bewertung

Gesamtbewertung:

Beispiel 7

Es wurden in dergleichen Art und Weise wie in Beispiel 1 Schaum-Formkörper erhalten, außer daß nach dem Erwärmen der Vorschaumperlen auf eine Vorwärmtemperatur von 110 ºC die Einleitung von Wasserdampf so fortgesetzt wurde, daß die Temperatur zum Dämpfen 25 Sekunden lang auf dieser Stufe gehalten wurde, und dann das Erhitzen 15 Sekunden lang fortgesetzt wurde, ohne das Kondensat zu entfernen.

Beispiel 8

Es wurden in dergleichen Art und Weise wie in Beispiel 7 Schaum-Formkörper erhalten, außer daß nach dem Erhitzen der Vorschaumperlen auf eine Vorwärmtemperatur von 113 ºC die Einleitung von Wasserdampf so fortgesetzt wurde, daß die Temperatur 20 Sekunden lang auf dieser Stufe gehalten wurde (Dämpfschritt 1) und dann bei unterbrochener Wasserdampfeinleitung für weitere 5 Sekunden gehalten wurde (Dämpfschritt II).

Beispiel 9

Es wurden in dergleichen Art und Weise wie in Beispiel 7 Schaum-Formkörper erhalten, außer daß die Dicke des Aluminiumformwerkzeuges auf 150 mm, die Dämpfzeit auf 10 Sekunden und die Erhitzungszeit auf 10 Sekunden geändert wurden.

Beispiel 10

Es wurden in dergleichen Art und Weise wie in Beispiel 8 Schaum-Formkörper erhalten, außer daß die Dicke des Aluminiumformwerkzeuges auf 300 mm, die Zeit des Dämpfschrittes I auf 15 Sekunden geändert und die Zeit für den Dämpfschritt II auf 5 Sekunden festgelegt wurden.

Vergleichsbeispiel 5

Es wurden in dergleichen Art und Weise wie in Beispiel 7 Schaum-Formkörper erhalten, außer daß die Temperaturen in der Vorwärmstufe und dem Erwärmungsschritt geändert wurden.

Vergleichsbeispiel 6

Es wurden in dergleichen Art und Weise wie in Beispiel 7 Schaum-Formkörper erhalten, außer daß der Dämpfschritt weggelassen wurde.
Von den in den vorstehend erwähnten Beispielen 7-10 und den Vergleichsbeispie len 5-6 erhaltenen Schaum-Formkörpern wurden das Aussehen der Schaum-Formkörper unmittelbar nach dem Formen, das Verschweißverhältnis, die Formbeständigkeit, die Dichteverteilung und die Qualität bewertet und eine weitere Gesamtbewertung durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt. Tabelle 2

Symbolerklärung

Aussehen der Formkörper:

gut, Δ eher schlecht, × schlecht

Verschweißverhältnis:

80 % oder mehr, 50 % oder mehr,
Δ weniger als 50 %, × nicht verschweißt

Formbeständigkeit:

± 2 % oder weniger, - nicht meßbar

Dichteverteilung:

± 10 % oder weniger, - nicht meßbar

Qualität:

Gesamtbewertung:

Beispiel 11

Es wurden in dergleichen Art und Weise wie in Beispiel 1 Schaum-Formkörper erhalten, außer daß Polypropylen-Vorschaumperlen (Schmelzpunkt auf der niedrigeren Temperaturseite TML = 142.8 ºC, bestimmt mit einem Differential-Scanning-Calorimeter, Aufblähverhältnis = 30) verwendet wurden und die Vorschaumperlen auf eine Vorwärmstufe von 120 ºC erhitzt und bei unterbrochener Wasserdampfeinleitung 50 Sekunden lang unter diesen Bedingungen gehalten wurden.

Beispiel 12

Es wurden in dergleichen Art und Weise wie in Beispiel 11 Schaum-Formkörper erhalten, außer daß nach dem Erhitzen der Vorschaumperlen auf die Vorwärmstufe, die Vorwärmtemperatur von 117 ºC zum Dämpfen 10 Sekunden lang unter Einleitung von Wasserdampf gehalten wurde und das weitere Dämpfen bei unterbrochener Wasserdampfeinleitung 20 Sekunden lang ausgeführt wurde.

Beispiel 13

Es wurden in dergleichen Art und Weise wie in Beispiel 11 Schaum-Formkörper erhalten, außer daß nach dem Erhitzen der Vorschaumperlen auf die Vorwärmstufe von 117 ºC diese Temperatur 17 Sekunden lang unter Einleitung von Wasserdampf gehalten wurde.

Vergleichsbeispiel 7

Es wurden in dergleichen Art und Weise wie in Beispiel 11 Schaum-Formkörper erhalten, außer daß die Temperatur in der Vorwärmstufe und die Dämpfzeit geändert wurden.

Vergleichsbeispiel 8

Es wurden in dergleichen Art und Weise wie in Beispiel 11 Schaum-Formkörper erhalten, außer daß der Dämpfschritt weggelassen wurde.
Von den in den vorstehend erwähnten Beispielen 11-13 und den Vergleichsbeispielen 7-8 erhaltenen Schaum-Formkörpern wurden das Aussehen der Schaum-Formkörper unmittelbar nach dem Formen, das Verschweißverhältnis, die Formbeständigkeit, die Dichteverteilung, die Qualität bewertet und eine weitere Gesamtbewertung durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 dargestellt. Tabelle 3

Symbolerklärung

Aussehen der Formkörper:

gut, Δ eher schlecht, × schlecht

Verschweißverhältnis:

80 % oder mehr, 50 % oder mehr,
Δ weniger als 50 %, × nicht verschweißt

Formbeständigkeit:

± 2 % oder weniger, - nicht meßbar

Dichteverteilung:

± 10 % oder weniger, - nicht meßbar

Qualität:

Gesamtbewertung:

MÖGLICHKEIT DER INDUSTRIELLEN NUTZUNG

Die Schaum-Fomikörper aus Polyolefin-Kunstharz der vorliegenden Erfindung sind durch Bereitstellen spezieller Vorwärm- und Dämpfschritte und bevorzugt eines zusätzlichen Schrittes zum Entfernen des Kondensates erhältlich.
Das Vorwärmen, wobei die Wärmezuführung durch Wasserdampf erfolgt und die Temperatur der Vorschaumperlen und/oder ihrer Umgebung direkt gemessen und im Bereich der Vorwärmtemperatur gehalten wird, hat den Vorzug der genaueren und leichteren Regelung verglichen mit dem herkömmlichen Verfahren der Temperatur- oder Druckregelung eines Heizmediums.
Das Dämpfen dient der effektiven Verwendung der thermischen Energie des als Heizmedium verwendeten Wasserdampfes und der Minimierung der Temperaturdifferenz zwischen der Oberfläche und dem Inneren der Harzperlen.
Das Entfernen des Kondensates wird zur effektiveren Zuführung des Wasserdampfes im Heizschritt bereitgestellt.
Diese zwei oder drei Schritte wirken zusammen und ermöglichen die Zuführung von Wasserdampf in das Innere der Vorschaumperlen bei minimalem Abfall der Temperatur des Wasserdampfes und erlauben daher die Herstellung von großen Schaum-Formkörpern aus olefinischem Kunstharz mit einer Dicke von 500 mm oder mehr, was mit jedem herkömmlichen Verfahren unmöglich ist.

Claims

1. In-mould-Schaum-Formkörper aus einem olefinischen Kunstharz, gekennzeichnet durch eine Dicke von 150 mm oder mehr, ein Verschweißverhäitnis von 50 % oder mehr und eine Dichteverteilung von 10 % oder weniger.

2. Schaum-Formkörper gemäß Anspruch 1, wobei die Dicke des Schaum-Formkörpers 300 mm oder mehr beträgt.

3. Schaum-Formkörper gemaß Anspruch 1 oder 2, wobei das olefinische Kunstharz mindestens eins, ausgewählt aus der Gruppe, die aus Ethylen-Kunstharzen und Propylen-Kunstharzen besteht, ist.

4. Schaum-Formkörper gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das olefinische Kunstharz bei der Untersuchung mit einem Differential-Scanning-Calorimeter mindestens einen Schmelzpunkt aufweist.

5. Schaum-Formkörper gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das olefinische Kunstharz bei der Untersuchung mit einem Differential-Scanning-Calorimeter zwei Schmelzpunkte aufweist.

6. Schaum-Formkörper gemaß Anspruch 1 oder 2, wobei der Schaum-Formkörper ein Block ist.

7. Verfahren zur Herstellung eines In-mould-Schaum-Formkörpers, bei welchem Olefin- Vorschaumperlen, die bei der Untersuchung mit einem Differential-Scanning-Calorimeter mindestens einen Schmelzpunkt aufweisen, in ein verschließbares, jedoch nicht gasdicht verschließbares, Formwerkzeug dosiert werden und die Vorschaumperlen mit Wasserdampf erhitzt werden, wodurch sie aufgeblaht und in der durch das Formwerkzeug vorgegebenen Form verschweißt werden, umfassend:

Einleiten von Wasserdampf in das Formwerkzeug, nachdem die Vorschaumperlen in das Formwerkzeug dosiert wurden, wodurch die Vorschaumperlen auf eine bestimmte unterhalb der Verschweißtemperatur der Vorschaumperlen liegende Vorwärmtemperatur (TY) ºC erhitzt werden,

Unterbrechen der Wasserdampfeinleitung zum Dämpfen der Vorschaumperlen für eine bestimmte Zeit,

Entfernen des Wasserdampfes und/oder des Kondensates zwischen den Vorschaumperlen im Formwerkzeug,

Einleiten von Wasserdampf in das Formwerkzeug, wodurch die Temperatur in dem Formwerkzeug in einem Bereich oberhalb der Vorwärmstufe gehalten wird und die Vorschaumperlen somit erhitzt und verschweißt werden, wodurch ein Schaum-Formkörper hergestellt wird, und

Verweilenlassen an der Luft und/oder Kühlen der Vorschaumperlen mit einem Kühlmittel.

8. Verfahren gemaß Anspruch 7, wobei die Einleitung von Wasserdampf, nachdem die Vorschaumperlen in das Formwerkzeug dosiert und diese durch Einleitung von Wasserdampf auf eine bestimmte unterhalb der Verschweißtemperatur der Vorschaumperlen liegende Vorwärmtemperatur (TY) ºC erwärmt wurden, fortgesetzt wird, um das Dämpfen für eine bestimmte Zeit, während der die Temperatur in einem bestimmten unterhalb der Verschweißtemperatur der Vorschaumperlen liegenden Bereich gehalten wird, auszuführen, dann die Wasserdampfeinleitung unterbrochen wird, um den Wasserdampf und/oder das Kondensat zwischen den Vorschaumperlen im Formwerkzeug zu entfernen und danach die Vorschaumperlen weiter erhitzt und zusammengeschweißt werden, indem die Temperatur in dem Formwerkzeug durch Einleiten von Wasserdampf auf einer Stufe oberhalb der Vorwärmstufe gehalten wird, wodurch ein Schaum-Formkörper hergestellt wird, dieser an der Luft stehengelassen und/oder mit einem Kühlmittel gekühlt wird.

9. Verfahren gemaß Anspruch 8, wobei nach dem Dämpfen für eine bestimmte Zeit, während der die Einleitung von Wasserdampffortgesetzt wird, wodurch die Temperatur in dem Formwerkzeug in einem bestimmten unterhalb der Verschweißtemperatur der Vorschaumperlen liegenden Bereich gehalten wird, das Dämpfen für eine bestimmte Zeit bei unterbrochener Wasserdampfeinleitung weiter fortgesetzt wird.

10. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7-9, wobei die Dämpfzeit (TM) in folgendem Bereich liegt:

5 Sekunden ≤ TM ≤ 7 Minuten.

11. Verfahren zur Herstellung eines In-mould-Schaum-Formkörpers, wobei Olefin-Vorschaumperlen, die bei der Untersuchung mit einem Differential-Scanning-Calorimeter mindestens einen Schmelzpunkt aufweisen, in ein verschließbares, jedoch nicht gasdicht verschließbares Formwerkzeug dosiert werden und die Vorschaumperlen mit Wasserdampf erhitzt werden, wodurch sie aufgebläht und in der durch das Formwerkzeug vorgegebenen Form verschweißt werden, umfassend:

Einleiten von Wasserdampf in das Formwerkzeug nachdem die Vorschaumperlen in das Formwerkzeug dosiert wurden, wodurch die Vorschaumperlen auf eine bestimmte unterhalb der Verschweißtemperatur der Vorschaumperlen liegende Vorwärmtemperatur (TY) ºC erwärmt werden,

Fortsetzen der Wasserdampfeinleitung, um das Dämpfen für eine bestimmte Zeit bei einer Temperatur, die in einem bestimmten unterhalb der Verschweißtemperatur der Vorschaumperlen liegenden Bereich liegt, durchzuführen,

Einleiten von Wasserdampf in das Formwerkzeug, wodurch die Temperatur in dem Formwerkzeug in einem oberhalb der Vorwärmstufe liegenden Bereich gehalten wird und die Vorschaumperlen somit erhitzt und verschweißt werden, wodurch ein Schaum-Formkörper hergestellt wird, und

12. Verfahren gemaß Anspruch 11, wobei die Einleitung von Wasserdampf nachdem die Vorschaumperlen in das Formwerkzeug dosiert und die Temperatur in dem Formwerkzeug anschließend durch Einleitung von Wasserdampf auf eine bestimmte unterhalb der Verschweißtemperatur der Vorschaumperlen liegende Vorwärmtemperatur (Ty) ºC erhöht wurde, fortgesetzt wird, um das Dämpfen für eine bestimmte Zeit bei einer in einem bestimmten Bereich unterhalb der Verschweißtemperatur der Vorschaumperlen liegenden Temperatur auszuführen, dann die Wasserdampfeinleitung unterbrochen wird, um das Dämpfen für eine bestimmte Zeit fortzusetzen, danach die Vorschaumperlen weiter erhitzt und zusammengeschweißt werden, indem die Temperatur in dem Formwerkzeug durch Einleiten von Wasserdampf mit höherer Temperatur auf einer Stufe oberhalb der Vorwärmstufe gehalten wird, wodurch ein Schaum-Formkörper hergestellt wird, ohne daß der Wasserdampf und/oder das Kondensat zwischen den Vorschaumperlen entfernt werden, dieser dann an der Luft stehengelassen und/oder mit einem Kühlmittel gekühlt wird.

13. Verfahren gemaß Anspruch 11 oder 12, wobei die Dämpfzeit (TM) in folgendem Bereich liegt:

5 Sekunden ≤ TM ≤ 5 Minuten.

14. Verfahren gemaß einem der Ansprüche 7 bis 13, wobei die Olefin-Vorschaumperlen bei der Untersuchung mit einem Differential-Scanning-Calorimeter zwei Schmelzpunkte aufweisen.

15. Verfahren gemaß einem der Ansprüche 7 bis 14, wobei die Olefin-Vorschaumperlen mit einem anorganischen Gas vorbehandelt werden, wodurch deren Innendruck vor der Dosierung in das Formwerkzeug erhöht wird.

16. Verfahren gemaß einem der Ansprüche 7 bis 14, wobei die Olefin-Vorschaumperlen mittels eines komprimierten Gases zusammengedrückt werden, wodurch deren scheinbare Volumenmasse vor der Dosierung in das Formwerkzeug verringert wird.

17. Verfahren gemaß einem der Ansprüche 7 bis 16, wobei die Olefin-Vorschaumperlen Polypropylen-Vorschaumperlen oder Vorschaumperlen aus linear-niederdichtem Polyethylen sind.