NL1038853C2 - Buis van geexpandeerd polystyreen. - Google Patents

Description

Buis van geëxpandeerd polystyreen

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een met behulp van een matrijs uit één stuk vervaardigde buis van geëxpandeerd polystyreen (EPS). De tot nu toe bekende 5 buizen van EPS zijn verkregen door het aan elkaar lijmen van twee door middel van spuitgieten vervaardigde schaaldelen van EPS of door verspanende bewerking, waaronder frezen, van een blok EPS.

Het met behulp van matrijzen produceren van voorwerpen van EPS is een reeds lang bekende en veelvuldig toegepaste techniek. Geëxpandeerd polystyreen wordt in de 10 volksmond ook wel piepschuim genoemd. EPS wordt al meer dan 50 jaar voor velerlei doeleinden toegepast. EPS is van oorsprong bedoeld als isolatiemateriaal en kent daarin nog steeds haar grootste toepassing. Daarnaast wordt het materiaal ook veel gebruikt als verpakkingsmateriaal en als materiaal voor de weg- en waterbouw.

Iedere kubieke meter EPS bevat ongeveer 10 miljoen bolletjes, ook wel parels genoemd. 15 Elke parel heeft 3000 gesloten cellen die met lucht gevuld zijn. EPS bestaat qua volume slechts voor 2% uit polystyreen en voor 98% uit lucht. Het materiaal heeft dan ook een zeer laag soortelijk gewicht. Vocht (en waterdamp) tasten EPS niet aan. Dankzij de specifieke celstructuur kan EPS aanzienlijke krachten opnemen. EPS is een 'monomateriaal', hetgeen inhoudt dat het slechts één materiaalsoort omvat, waardoor het 20 bij uitstek voor recycling in aanmerking komt. Bovendien is het grondwatemeutraal.

De vervaardiging van EPS producten omvat de volgende stappen: • Pre-expansie, ook wel voorschuimen genoemd,van de polystyreenkorrels om de juiste dichtheid te bewerkstelligen. Het voorschuimen omvat het met stoom of hete 25 lucht verwarmen van de polystyreenkorrels. Het verhitten vindt normaliter plaats in een vat in charges met een volume van circa 200 tot 2.000 liter. Tijdens deze fase worden de korrels in beweging gehouden om te voorkomen dat zij zich aan elkaar hechten. Daar geëxpandeerde korrels lichter zijn dan niet-geëxpandeerde korrels worden de geëxpandeerde korrels in het vat naar boven geduwd, waar vandaan zij 30 worden afgevoerd. Deze processtap verlaagt de dichtheid van de korrels naar circa drie procent van hun oorspronkelijke dichtheid en resulteert in gladde EPS korrels met een dichte celstructuur.

1038853 2 • Als tweede stap krijgen de korrels na het voorschuimen een rusttijd in een silo. Deze rusttijd duurt normaliter een aantal uren. In deze tweede fase kan lucht in de korrels diffunderen en kunnen de korrels afkoelen, waardoor zij harder worden.

• De derde stap omvat het vormen van het gewenste product. De polystyreenkorrels 5 worden in een matrijs met een holte met de vorm en afmetingen van het gewenste product gebracht. Vervolgens wordt lage druk stoom in en tussen de korrels geïnjecteerd, waardoor deze wederom expanderen en zich aan elkaar hechten. De matrijs wordt daarna afgekoeld door water door de matrijs te laten circuleren of door water op de buitenkant van de matrijs te sproeien en het creëren van vacuüm. Door 10 de uitstekende warmte-isolerende eigenschappen van EPS is het afkoelen niet eenvoudig. Het gebruik van dunwandige matrijzen kan helpen de benodigde tijd voor het opwarmen en afkoelen te bespoedigen en daarmee het proces te versnellen Mede als gevolg van de expansie van EPS welke in de matrijs plaatsvindt, is het spuitgieten van producten met een niet-lossende vorm niet of nauwelijks mogelijk. De 15 expansie resulteert in het zich met een substantiële klemkracht vastzetten van een product in de matrijs. Daarnaast leidt de hoge isolatiewaarde ertoe dat het product na het spuitgieten slechts langzaam afkoelt en uithardt. Daardoor kan er voor het uit de matrijs verwijderen van het verse spuitgietproduct niet veel kracht op het product worden uitgeoefend, zonder dat het resulteert in een onaanvaardbare mate van beschadiging of 20 vervorming van het product.

Cilindrische buizen en de gangbare voor de koppeling van dergelijke buizen gebruikte bochtstukken zijn voorbeelden vanuit het oogpunt van onder meer de spuitgiettechniek niet lossende producten. Zou men een buis lossend willen maken dan moeten de inwendige en uitwendige diameter over de lengte van de buis significant toenemen of 25 afhemen, zodat er een lossingshoek ontstaat. Voor EPS producten is de vereiste lossingshoek ten minste 0,5 graden. Er is dan geen sprake meer van en cilindrische buis. Om die reden worden EPS buizen volgens de stand van de techniek vervaardigd door het samenvoegen, bij voorbeeld verlijmen, van twee halve buisschalen welke wel lossend zijn. Ook EPS bochtstukken worden geproduceerd door het samenvoegen van 30 halve bocht schaaldelen. Het nadeel van deze productiewijze is dat de aldus geproduceerde EPS buizen en bochtstukken niet zelden lekkages via de verbindingsnaad vertonen.

3

Naast het uit de samenvoeging van twee of meer lossende delen vervaardigen van niet-lossende producten, kunnen niet-lossende producten, zoals bij voorbeeld cilindrische buizen ook worden vervaardigd uit EPS blokken door deze verspanend te bewerken. De term vespanende bewerking duidt in deze context op één of meer bewerkingen uit de 5 groep omvattende onder meer zagen, draaien, frezen en boren. Deze productiemethode is vanuit kostenoogpunt niet aantrekkelijk, mede omdat bij de verspanende bewerking van blokken EPS veel materiaal als afval verloren.

De onderhavige uitvinding omvat uit één stuk bestaande, in een matrijs gevormde, 10 cilindrische buizen en bochtstukken vervaardigd uit EPS. Dergelijke buizen en bochtstukken maken geen deel uit van de huidige stand van de techniek.

Bij deze uit één stuk bestaande buizen en bochtstukken is geen sprake van de aanwezigheid van een verbindingsnaad met de daarbij behorende lekkagerisico’s.

Evenmin omvat de vervaardiging van deze buizen een verspanende bewerking.

15 De EPS buizen volgens de uitvinding kunnen verschillende maatvoeringen hebben. Een uitvoeringsvorm heeft bij voorbeeld een lengte van 1000 mm, een inwendige diameter van 180 mm en een uitwendige diameter van 210 mm.

Welke maten uiteindelijk zullen worden aangeboden, zal afhankelijk zijn van de vraag uit de markt en van praktische en bedrijfseconomische afwegingen.

20 De uitvinding omvat cilindrische EPS buizen welke onder meer worden gekenmerkt door het feit dat de uitwendige diameter over de gehele lengte van de buizen althans nagenoeg gelijk is en dat de inwendige diameter over de gehele lengte van de buizen althans nagenoeg gelijk is. In een uitvoeringsvoorbeeld van een EPS buis volgens de uitvinding met een lengte van 1000 mm variëren de maten van de uitwendige en de 25 inwendige diameter binnen een tolerantiegebied van 0,5% met een minimum van 1 mm.

Naast cilindrische EPS buizen en de voor het, al dan niet onder een hoek, met elkaar verbinden van cilindrische buizen benodigde koppelstukken, waaronder bochtstukken, omvat de uitvinding ook buizen met een doorsnede met een andere vorm dan een cirkel.

Zo omvat de uitvinding bij voorbeeld ook buizen met een rechthoekige, waaronder een 30 vierkante, doorsnede. De uitvinding omvat ook buizen met bij voorbeeld een veelhoekige of een half cirkelvormige doorsnede. Tevens is de vorm van de boring van de buis niet noodzakelijkerwijs gelijk aan de uitwendige vorm. Een dergelijke i 4 uitvoeringsvorm kan bij voorbeeld een cilindrische boring en uitwendig een rechthoekige doorsnede omvatten.

De koppelstukken volgens de uitvinding omvatten, doch zijn niet beperkt tot, bochtstukken, T-stukken, hoekverbindingsstukken en rechte koppelstukken.

5

De uitvinding omvat tevens een werkwijze voor het vervaardigen van uit één stuk bestaande, in een matrijs gevormde, cilindrische buizen en bochtstukken uit EPS.

Een uitvoeringsvoorbeeld van de werkwijze omvat het gebruik van een matrijs met een schuifkem of klapkem (in het Engels collapsable core genoemd).

10 Fig. 1 is een schematische weergave van een doorsnede door een vier delen 1, 2, 3 en 4 omvattende schuifkem met een tevens in doorsnede weergegeven om de schuifkem gevormde cilindrische EPS buis 5. Eenvoudigheidshalve zijn de in doorsnede weergegeven onderdelen niet gearceerd. In fig. 1 is het vormdeel van de matrijs welke het tot stand komen van de uitwendige vorm en maatvoering van de buis bewerkstelligt, 15 niet weergegeven. Dit vormdeel kan bij voorbeeld buisvormig zijn en in de lengterichting gedeeld zijn in twee helften. Het uitwendig lossen van de EPS buis kan in dat geval worden bewerkstelligd door de twee helften van dit vormdeel van de matrijs te openen door de twee helften in radiale richting uit elkaar te bewegen.

Fig. 2 toont hoe het, uitgaande van de in fig. 1 getoonde situatie, inwendig lossen wordt 20 bewerkstelligd. De schuifdelen 3 en 4 van de schuifkem zijn van de binnenwand van de EPS buis 5 in de richting van het hart van de schuifkem geschoven, waardoor ook de schuifdelen 1 en 2 los zijn gekomen van de binnenwand van de EPS buis. De EPS buis kan vervolgens, vooropgesteld dat een voldoende grote eerste afkoeling heeft plaatsgevonden, zonder het risico van beschadiging van de buis uit de matrijs worden 25 gehaald.

De uitvinding voorziet erin dat de schuifdelen van de schuifkem toegankelijk zijn voor stoom en dat het oppervlak van deze delen welk in aanraking komt met het tot een buis te vormen EPS, hierna ook wel de buitenwand van de schuifdelen genoemd, perforaties omvat waardoor de door de schuifdelen aangevoerde stoom tussen de EPS korrels kan 30 worden geïnjecteerd.

In een andere uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de vinding omvat de werkwijze het gebmik van een matrijs met een vaste kem, dus een kern waarvan de 5 uitwendige maten tijdens het toepassen van de werkwijze niet kunnen worden aangepast. Een dergelijke, ten behoeve van de stoomtoevoer eveneens holle, matrijskem omvat uiteraard ook perforaties welke vereist zijn voor het vanuit de kern tussen de EPS korrels injecteren van stoom. Het lossen van de gevormde EPS buis 5 wordt in deze uitvoeringsvorm van de werkwijze bewerkstelligd door het na de vorming van de EPS buis aan de stoom toevoegen van een geringe hoeveelheid van één of meer lossingsmiddelen, waarbij het lossingsmiddel zodanige fysische eigenschappen heeft dat het zich via de perforaties in de wand van de kern, mede dankzij capillaire werking tussen de matrijskem en de gevormde EPS buis verspreidt. De vervolgens benodigde 10 kracht om de buis van de kem te schuiven of de kern uit de buis te trekken, is dankzij de aanwezigheid van het lossingsmiddel voldoende laag om onaanvaardbare beschadiging van de buis tijdens deze handeling te voorkomen.

De uitvinding voorziet in het voor deze werkwijze toepassen van één of meer lossingsmiddelen welke milieuvriendelijk zijn en welke eenvoudig met behulp van bij 15 voorbeeld water van het oppervlak van de EPS buis kunnen worden verwijderd. Het lossingsmiddel volgens de uitvinding gaat geen chemische reacties aan met het EPS. Terwijl bovenstaande voorbeelden van uitvoeringsvormen van de werkwijze volgens de uitvinding zich beperken tot EPS buizen is de werkwijze tevens van toepassing voor de vervaardiging van niet lossende koppelstukken en andere niet lossende producten van 20 EPS.

De in deze beschrijving besproken en in de figuren getoonde uitvoeringsvoorbeelden van voortbrengselen en werkwijzen volgens de uitvinding zijn slechts enkele van de vele binnen het kader van de uitvinding mogelijke uitvoeringsvormen en dienen 25 derhalve als niet-limitatief te worden beschouwd.

30 1038853

Claims (9)

1. Een in een matrijs gevormd voortbrengsel van EPS, met het kenmerk, dat het voortbrengsel een niet lossende vorm heeft.

2. Voortbrengsel volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het voortbrengsel een buis of een koppelstuk voor het met elkaar verbinden van buizen omvat.

3. Voortbrengsel volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de buis een lengte van ten minste 500 mm heeft.

4. Voortbrengsel volgens één of meer der voorgaande conclusies, met het kenmerk, 10 dat de buis een uitwendige diameter van ten minste 100 mm heeft.

5. Een werkwijze voor het vervaardigen van een voortbrengsel volgens één of meer der voorgaande conclusies.

6. Werkwijze volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de matrijs voor het vervaardigen van het voortbrengsel een deelbaar vormdeel en een schuifkem omvat.

7. Werkwijze volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de schuifkem maatregelen omvat welke het door de schuifdelen van de schuifkem toevoeren van stoom en het via perforaties in de buitenwand van de schuifdelen tussen zich in de matrijs bevindende voorgeschuimde EPS korrels injecteren van stoom mogelijk maken.

8. Werkwijze volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de werkwijze het via in de 20 vormvlakken van de matrijs aanwezige perforaties tussen deze vormvlakken en het voortbrengsel aanbrengen van ten minste één soort lossingsmiddel omvat.

9. Werkwijze volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat stoom fungeert als drager voor het transport van het lossingsmiddel. 25 30 1038853