NL7906772A - Werkwijze voor het produceren van gevormde lichamen uit geeexpandeerde kunststof. - Google Patents

Description

1 * N.O. 28.227

Werkwijze voor het produceren van gevormde lichamen uit geëxpan-deerd kunststof.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het produceren van gevormde lichamen uit geëxpanderde kunststof, waarin een uitgangsmateriaal van kunststof, bij voorkeur in granulaatvorm, waaraan een drijfmiddel en eventueel verknopingsmiddelen zijn toe-5 gevoegd wordt ingebracht in een injectievormmachine of iets dergelijks, waarin het uitgangsmateriaal wordt verwarmd en geperst in een vorm. Diverse werkwijzen worden tegenwoordig gebruikt voor het vervaardigen van gevormde lichamen uit geëxpandeerde kunststof. Het tot nu toe meest algemeen gebruikte materiaal is polyvinylchloride; 10 een drijfmiddel wordt gemengd met het kunststofmateriaal en het mengsel wordt vervolgens aangebracht in vormen, ofwel in pasta- of wel in granulaatvorm. De gevulde vormen worden vervolgens gesloten en verwarmd onder hoge druk tot temperaturen waarbij het expansie-middel geactiveerd wordt waardoor kleine gesloten cellen in de 15 kunststof ontstaan» Nadat dit proces voltooid is moeten de vormen waarin het produkt aanwezig is volledig afgekoeld worden voor dat het produkt kan worden verwijderd uit de vorm. De volgende stap is dan het verwarmen van het produkt tot een dusdanige temperatuur dat het kunststofmateriaal week wordt en de sterk samengedrukte lucht in 20 de gesloten cellen expandeert waarna het geëxpandeerde produkt gereed is.

Bij een andere toegepaste werkwijze wordt een kunststof in granulaatvorm gemengd met een drijfmiddel en zonodig met chemicaliën voor het verknopen van de moleculen. Dit materiaalmengsel 25 wordt ingevoerd in een conventionele spuitgietmachine-pers, waarin het materiaal in dusdanige mate wordt verwarmd dat het kunststofmateriaal plastisch wordt en vervolgens wordt het in een vorm gespoten welke een hogere temperatuur heeft. De temperatuur in de vorm is zo hoog dat het toegevoegde drijfmiddel en de verknopingschemi-30 caliën zullen reageren en kleine gesloten luchtcelletjes zullen vormen. Na ongeveer k - 5 minuten kan het produkt uit de vormen worden verwijderd; voor grotere produkten zijn corresponderend langere tijden nodig. Deze werkwijze heeft het nadeel dat de spuit-gietmachine/pers niet in gebruik is gedurende 5 tot 10 minuten tot-35 dat het produkt kan worden verwijderd; een ander belangrijk nadeel is, dat de toevoerbuizen in de spuitgietapparatuur relatief groot 7906772 - 2 * , moeten zijn om ervoor te zorgen dat ze niet blokkeren wanneer het materiaal in de hete vorm expandeert. Er ontstaat dus een relatief grote hoeveelheid verliesmateriaal in de toevoerbuizen. Dit materiaal in de buizen is al geëxpandeerd en moet als verloren worden 5 beschouwd, het kan niet opnieuw worden gebruikt. Aanmerkelijke moeilijkheden treden eveneens op wanneer het materiaal moet worden gedistribueerd over een groter aantal produkten in elke vorm.

Een werkwijze voor het verschaffen van een expandeerbare thermoplastisch mengsel is bekend uit het Duitse octrooischrift 10 2.434.085, waarin een kleine hoeveelheid drijfmiddel wordt vermengd samen met thermoplastische hars in een extrudeerinrichting en het geextrudeerde produkt wordt verdeeld in expandeerbare korreltjes die geschikt zijn om direkt in een spuitgietmachine/pers te worden ingevoerd. Een expandeerbaar granulaat van dit type kan worden gebruikt 15 in plaats van het bovenbeschreven mengsel van materialen.

Bovendien beschrijft het Britse octrooischrift 1.101.693 een werkwijze voor het vormen en transporteren van voorwerpen in een gel-toestand. Volgens deze werkwijze wordt een voorwerp gevormd op conventionele wijze in een vorm, maar het wordt uit de vorm verwij-20 derd terwijl het zich nog steeds in de gel-toestand bevindt en getransporteerd naar een behandelingsoven. Alhoewel deze werkwijze het mogelijk maakt om de vorm op meer efficiënte wijze te gebruiken zijn er hulpmiddelen nodig voor het transporteren van het produkt welk produkt zijn vorm zonder extra steunmiddelen tijdens het trans-25 port naar de behandelingsoven niet kan handhaven. Het produkt kan ook niet worden opgeborgen en er bestaat geen manier om de mate van expansie te reguleren.

Het probleem dat ten grondslag ligt aan de in deze aanvrage beschreven uitvinding is het verschaffen van een werkwijze voor het 30 produceren van gevormde lichamen uit geëxpandeerd kunststof, waarbij de bovengenoemde nadelen worden vermeden en waarbij het meest efficient mogelijke produktieproces wordt verkregen zonder verlies van ruw materiaal in de toevoerbuizen en dergelijke· Daarnaast heeft de uitvinding ten doel een meer flexibele produktie-werkwijze 35 te verschaffen dan de tot nu toe bekende werkwijzen.

Aan deze doelstelling wordt voldaan met behulp van een werkwijze waarvan de kenmerken zijn neergelegd in de bijbehorende conclusies.

In de werkwijze volgens de uitvinding wordt een op zichzelf 40 bekende spuitgietmachiné/pers gebruikt, maar de temperatuur in de 7906772 4 f 3 vorm wordt dusdanig laag gehouden* dat het toegevoegde expansiemid-del en de eventuele verknopingsmiddelen niet reactie worden· Als gevolg daarvan vindt er geen expansie van het materiaal in de toevoerbuizen plaats en het materiaal dat in deze buizen achterblijft 5 kan weer toegevoegd worden aan het uitgangsmateriaal in de spuit-gietmachine en opnieuw worden gebruikt zodat verlies van ruw materiaal wordt voorkomen. Omdat de vorm bovendien niet gekoeld behoeft te worden kan de spuitgietmachine veel sneller werken en worden wachtperioden die karakteristiek zijn voor de uit de stand der tech-10 niek bekende werkwijzen vermeden· Het vormstuk dat uit de vorm wordt verwijderd is nog niet geëxpandeerd en heeft derhalve kleine afmetingen·

Over het algemeen is het bij de produktie van gevormde lichamen uit geëxpandeerde kunststof met gesloten cellen noodzakelijk 15 om een hoge druk toe te passen gedurende het vormproces, bijvoor-beeld in de orde van grootte van 300 - 400 kg/cm (29429*95 - 39226,6 kPa)· Volgens de uitvinding kan deze hoge druk worden vermeden en kan er gewerkt worden met een druk in de orde van grootte van 30 - 150 kg/cm2 (2941,995 - 14709,975 kPa). Dit betekent op 20 zijn beurt dat een aanzienlijke vereenvoudiging aan arbeid en apparatuur wordt bereikt. Bij de uit de stand der techniek bekende werkwijzen waarin het materiaal in een spuitgietmachine wordt geïntroduceerd in vloeibare toestand is het altijd moeilijk om dichtheden te bereiken lager dan 0,25 - 0,30 maal de dichtheid van het oor-25 spronkelijke uitgangsmateriaal. Bekend van de werkwijze volgens de uitvinding, waarin de toename van het volume optreedt in de tweede trap van het proces, kan men gebruik maken van een volumetoename van 20 - 25 % en dus een dichtheid bereiken van minder dan 0,20 maal de dichtheid van het oorspronkelijke uitgangsmateriaal. Dit vertegen-30 woordigt een aanzienlijke verbetering ten opzichte van de stand der techniek.

Een zeer duidelijk voordeel dat met de werkwijze volgens de uitvinding wordt verkregen is dat men de werkdruk die nodig is gedurende het reactieproces voor het expansiemiddel en het verkno-35 pingsmiddel kan reduceren en de dichtheid van het uiteindelijke pro-dukt kan bepalen ten opzichte van de dichtheid van het uitgangsmateriaal ·

Bij de bekende spuitgietwerkwijze in hete vormen is een druk tussen 300 - 400 kg/co (29419*95 - 39226,6 kPa) noodzakelijk; bij 40 deze druk kan gemakkelijk lek van het expandeermiddel optreden het- 7906772 4- i geen leidt tot scheuren in het produkt en men verkrijgt een dichtheid van ongeveer 0,25 - 0,30 maal de dichtheid van het uitgangsmateriaal. Indien het spuitgietprodukt, geproduceerd in overeenstemming volgens de uitvinding, uit de vorm wordt verwijderd en in een 5 grotere expansievorm wordt aangebracht dan kan de noodzakelijke druk gedurende het expansieproces worden gereduceerd tot bijvoor-beeld ongeveer 150 kg/cm (14-709,995 kPa) en men kan een uiteindelijk produkt verkrijgen met een dichtheid van 0,15 - 0,20 maal de dichtheid van het uitgangsmateriaal. Door gebruik te maken van een 10 nog grotere expansievorm kan de druk worden gereduceerd tot bij-voorbeeld 30 - 50 kg/cm (294-1,995 - ^903*325 kPa) en men verkrijgt dichtheden onder de 0,10 maal de dichtheid van het uitgangsmateriaal. Men kan dus de werkdruk en de dichtheid van het uiteindelijke produkt op een zeer eenvoudige, veilige en arbeidsbesparende manier 15 kiezen.

Een ander duidelijk voordeel is het feit dat het produktie-proces op dit punt kan worden onderbroken en de ruwe vormstukken vertegenwoordigen dus een soort tussenprodukt dat getransporteerd kan worden naar iedere geschikte plaats, zelfs over grotere afstan-20 den, voor een verdere bewerking teneinde het eindprodukt te verkrijgen. De ruwe vormprodukten kunnen eveneens worden opgeslagen en op deze wijze verkrijgt men een aanzienlijke toename in de werkingsgraad en de flexibiliteit van de produktiecyclus. Als bijvoorbeeld de uiteindelijke bewerking van het produkt moet worden uitgevoerd 25 in een ander land dan ontstaat bij de werkwijze volgens de uitvinding een aanzienlijke reductie van de vrachtkosten omdat 'het volume van de ruwe vormstukken aanzienlijk kleiner is dan het volume van het gerede produkt. De verdeling van het produktieproees in twee trappen brengt dus een ander zeer belangrijk voordeel met zich mee 30 vanwege het feit dat een aantal ruwe vormstukken samen in een expansievorm kan worden geplaatst en wanneer de vormstukken vervolgens worden geëxpandeerd en verknoopt dan zullen ze met elkaar worden verbonden teneinde een homogeen lichaam te vormen. Op deze wijze kunnen zelfs zeer grote produkten worden gevormd of produkten in 35 diverse kleuren waarbij de gehele dwarsdoorsnede van het produkt in zijn geheel gekleurd is, of kan ander materiaal op een eenvoudige wijze in het produkt worden ingebracht teneinde bijvoorbeeld een verstevigend effect te bereiken. Als gevolg van de speciale mechanische kenmerken van deze produktie-werkwijze is het eveneens moge-4-0 lijk om een ruw vormstuk te produceren in de vorm van een hol li- 7906772 5 * chaam, zodat wanneer het ruwe vormstuk vervolgens wordt geëxpandeerd dit expansieproces zelf zowel inwaarts alsook uitwaarts kan plaatsvinden met als resultaat dat de afmetingen van het produkt kunnen worden vergroot en de dichtheid kan worden gerduceerd in ho-5 gere mate dan mogelijk is met de uit de stand der techniek bekende werkwijzen.

Het is ook mogelijk om geschreven tekst, decoraties of dergelijke in de expansievorm aan te brengen en wanneer het materiaal geëxpandeerd is zal de tekst ingebed zijn in het produkt zodat het 10 later niet kan worden verwijderd.

Er wordt opgemerkt dat een besparing van 10 tot 30 # op het ruwe materiaal kan worden bereikt doordat verlies van materiaal in de toevoerbuizen wordt voorkomen. De capaciteit van de spuitgietma-chine/pers, die een kostbare schakel vormt in de produktieketen, kan 15 met een factor 10 worden vergroot. De vrachtkosten voor het transporteren van de produkten kunnen met 70 - 80 % wordèn gereduceerd.

Een breed spectrum van verschillende produkten kan worden vervaardigd met behulp van de werkwijze volgens de uitvinding, met inbegrip van bijvoorbeeld drijvende lichamen en boeien, redding-20 vesten, en dergelijke.

De uitvinding zal in meer detail worden verduidelijkt aan de hand van een uitvoeringsvoorbeeld van de werkwijze en voorbeelden van produkten vervaardigd met de werkwijze volgens de uitvinding.

Fig. 1 toont een drijvend lichaam vervaardigd met de werk-25 wijze volgens de uitvinding in longitudinale doorsnede en in dwarsdoorsnede.

Fig. 2 toont een dwarsdoorsnede en een gedeeltelijke longitudinale doorsnede door een tweede uitvoeringsvorm van een drijvend element· 30 Fig. 3 toont een longutidinale doorsnede en een dwarsdoor snede corresponderend met de aanzichten van fig. 1 van een ander drijvend element.

Fig. b toont in zijaanzicht en in dwarsdoorsnede een reddingsboei opgebouwd in overeenstemming met de uitvinding.

35 Bij de werkwijze volgens de uitvinding kan bijvoorbeeld ge bruik worden gemaakt van ethyleenvinylacetaathars (EVA), hetgeen een thermoplastisch materiaal is en dit materiaal wordt in de vorm van poeder of granulaat toegevoerd aan een extrudeerinrichting, waar het wordt vermalen en gemengd met een geschikt drijfmiddel en met bO een verknopingsmiddel. Dit uitgangsmateriaal wordt verwarmd tot een 7906772 6 3 » , ' temperatuur van ongeveer 90 - 120°C. Bij deze temperatuur wordt noch het expansiemiddel noch het verknopipgsmiddel geactiveerd maar het uitgangsmateriaal wordt plastisch en het wordt dan door middel van spuitgieten in een vorm gebracht waarin deze temperatuur wordt 5 gehandhaafd. Als er geen expansie mag plaatsvinden in de spuitgiet-machine/pers, dan kan het in de vorm gevormde ruwe vormstuk (blenk) worden verwijderd en naar een geschikte plaats worden getransporteerd voor de produktie van het gewenste eindprodukt. De produktietijd in de spuitgietmachine/pers kan worden gereduceerd van de conventionele 10 tijd van ongeveer 5 minuten tot ongeveer 1/2 minuut. Dat betekent, dat men hetzelfde aantal produkten nu kan produceren met één spuit-gietmachine waarvoor anders ongeveer 10 machines nodig zouden zijn werkend volgens uit de stand der techniek bekende werkwijzen.

Op de tweede arbeidsplaats wordt het gevormd produkt gepo-15 titioneerd in eenvoudige goedkope nieuwe vormen die bestemd zijn voor expansie, bijvoorbeeld gegoten aluminiumvormen, en diverse ruwe vormstukken (blenks) kunnen in elke vorm worden gepetitioneerd. De vorm wordt gesloten en omdat men zich druk.hoeft te maken om de spuitdruk bij een spuitgietmachine/pers is het niet nodig om een 20 dergelijke hoge sluitdruk bij de vorm of het vormblok toe te passen. Wanneer de vorm is gesloten dan wordt het vormblok in een tunnel-oven of circulatie-oven ingebracht en verwarmd zodanig dat de toegevoegde drijfmiddelen en verknopingschemicalien reageren. De vorm kan ook worden geplaatst in een pers voor het sluiten en verwarmen.

25 Nadat de vorm door de oven is gecirculeerd wordt het vorm blok verwijderd en in een pers geplaatst die de vormhelften op elkaar houdt terwijl de grendelmiddelen worden losgenomen. De vorm-blokken worden vervolgens snel van elkaar gescheiden terwijl tegelijkertijd met dezelfde snelheid werkende afvoermiddelen het produkt 30 uit de vorm verwijderen.

De figuur illustreert verschillende uitvoeringsvormen van dergelijke produkten. Fig. 1 toont een drijvend lichaam dat samengesteld is uit twee blenks, de delen 1 en 2. De significante expansie zal in de breedte plaatsvinden. De elementen 1 en 2 hebben de-35 zelfde vorm en dezelfde inwendige caviteit 4, waarin een verstij-vingsstaaf 5 kan worden ingebracht. Dwee elementen worden in de ex-pansievorm geplaatst met hun eindoppervlakken, aangeduid met het referentiecijfer 3, naar elkaar toegericht teneinde de gewenste uiteindelijke vorm te verkrijgen. De vorm wordt daarna gesloten en de kO blenks expanderen tot de gewenste afmeting onder invloed van de 79 0 6 7 7 2" 7 β * temperatuur· Als het materiaal expandeert dan zal de inwendige staaf permanent worden ingebed in het materiaal en de delen zullen met elkaar worden verbonden op het grensvlak 3 tot een homogeen produkt· Als een meer flexibele versteviging voor een meer buigzaam 5 drijvend lichaam wordt gewenst dan kan de binnenste staaf bijvoorbeeld worden geconstrueerd zoals getoond is in fig. 2, namelijk uit een aantal bekervormige elementen die zodanig over elkaar zijn geplaatst dat de een de andere gedeeltelijk overlapt waardoor ze bij buiging enigszins over elkaar kunnen glijden zonder dat de inwendi-10 ge ruimte in de expansiemassa wordt geopend· Op deze wijze kan een met lucht gevulde kamer worden gevormd met inwendige van het ver-stijvingselement waardoor het drijfvermogen van een dergelijk drijvend lichaam toeneemt· Om er zeker van te zijn dat de elementen zeker worden vastgezet in het geëxpandeerde materiaal kunnen de in-15 gebrachte elementen worden voorzien van uitstekende delen of beves-tigingselementen 6, getoond in fig. 2.

Indien een sterkere expansie wordt gewenst dan kan het ver-sterkingselement uit fig. 1 worden weggelaten zodat het materiaal zowel inwaarts als uitwaarts kan expanderen· In dat geval kan de 20 dichtheid van het uiteindelijke produkt worden gereduceerd van ongeveer 0,95 tot 0,10, referend aan de dichtheid van het uitgangsmateriaal·

Een verdere uitvoeringsvorm van een drijvend lichaam, ditmaal voorzien van een doorlopende opening voor een touw is getoond 25 in fig» 3, waarbij de opening of het kanaal is aangeduid met 7· In deze uitvoeringsvorm zijn een aantal holten b aangebracht in het lichaam, hetgeen met behulp van de werkwijze volgens de uitvinding mogelijk is omdat het produkt vervaardigd is uit twee blenks 1 en 2 die aangrenzende aan het overgangsoppervlak 3 worden gepositioneerd.

30 De verstijvingselementen 5 worden eveneens in deze uitvoeringsvorm aangebracht maar dit is niet absoluut noodzakelijk· De elementen 5 kunnen bijvoorbeeld ook de in fig· 2 getoond vorm aannemen· De binnencilinder kan worden vervaardigd uit kunststof of metaal· Teneinde een versterking van een dergelijk drijvend lichaam te verkrij-35 gen aan de eindsecties bij δ is het mogelijk om gebruik te maken van een expansievorm met koelkanalen ter plaatse van deze gebieden zodanig dat in deze gebieden een zekere verdikking van het materiaal wordt verkregen. Op deze wijze kunnen gebieden met grotere materiaal dichtheid op gewenste plaatsen in het produkt worden gereali-bO seerd· 790 677 2 4 8 ' - Fig. k toont een uitvoeringsvorm volgens welke een redding boei is samengesteld uit vier secties 10, 11, 12 en 13* De secties 10 en 12 kunnen bijvoorbeeld worden vervaardigd uit oranjegekleurd kunststof terwijl de delen 11 en 13 wit gekleurd kunnen zijn. In-5 structies voor gebruik van de reddingboei, voor mond op mond beademing, voor hartmassage en dergelijke kunnen worden aangebracht op de witte gebieden 11 en 13* Als de blenks, die aangrenzend in de expansievorm zijn aangebracht, geëxpandeerd zijn dan zullen de delen 10 - 13 met elkaar versmolten zijn tot een homogeen produkt.

10 Tegelijkertijd zal men een dunne film van helder- kunststof verkrijgen als overlapping van de instructies 1^, zodat deze dus ingebed worden in het uiteindelijke produkt en niet meer kunnen worden verwijderd of wegslijten kunnen. Op deze wijze wordt dus een reddingboei verkregen waarvan het materiaal door en door gekleurd 15 is, welke reddingboei een grote praktische bruikbaarheid heeft.

7906772

Claims (8)

1. Werkwijze voor het vervaardigen van gevormde lichamen uit geëxpandeerde kunststof van een vooraf bepaalde dichtheid, waarin het uitgangsmateriaal van kunststof of in granulaat- of poe-5 dervorm, waaraan een drijfmiddel en eventueel een verknopingsmiddel is toegevoegd, ingevoerd wordt in een spuitgietmachine/pers, welk uitgangsmateriaal wordt verwarmd en in een vorm wordt gespoten, met het kenmerk, dat het materiaal wordt verwarmd tot een temperatuur waarbij het plastisch wordt, welke temperatuur ech-10 ter lager is dan de temperatuur nodig voor het initiëren van de reactie van het drijfmiddel en het eventuele verknopingsmiddel, dat het materiaal in deze toestand wordt gespoten/geperst in een vorm met een lagere temperatuur en een vorm verkrijgt die gelijkt op de uiteindelijk gewenst produktvorm, waarna het op deze wijze gevormde 15 produkt op ieder geschikt later tijdstip wordt overgebracht naar een nieuwe vorm die de vorm heeft van het gewenste produkt maar grotere afmetingen heeft dan de oorspronkelijk gevormde produkten, bij voorkeur 5 - 30 # groter, en het produkt wordt in deze vorm verwarmd tot een temperatuur voldoende voor het activeren van het 20 drijfmiddel en het eventuele verknopingsmiddel, waarna het gerede produkt snel wordt verwijderd uit de vorm en direkt expandeert tot zijn permanente vorm.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat afzonderlijke secties van het gewenste eindprodukt 25 worden gevormd in een spuitgietmachine en twee of meer van de afzonderlijke secties samen in de nieuwe vorm worden geplaatst waar ze met elkaar worden verbonden avnwege de expansie en de verknoping en tezamen het gerede gewenste eindprodukt vormen·

3· Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het 30 kenmerk, dat de afzonderlijke delen worden voorzien van holten en in de nieuwe vorm worden geplaatst met de holten naar elkaar toegekeerd, welke holten tijdens het expansieproces worden opgevuld· ή·· Werkwijze volgens comclusie 2 of 3» met het kenmerk, dat holle/poreuze elementen van grotere sterkte wor-35 den ingebracht in de holten, welke elementen worden omgeven door het geëxpandeerde materiaal gedurende het expansieproces.

5· Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de blenks in de nieuwe vorm, dat wil zeggen de expansievorm worden onderworpen aan een koelend effect op 40 die plaatsen waar een partiële extra versteviging in het eindpro- 7906772 • 10 dukt wordt gewenst.

6. Werkwijze volgens een of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat geschreven tekst en/of decoraties worden toegevoegd aan de blenk, welke daarna gedurende 5 het expansieproces in de nieuwe vorm in het materiaal worden gesmolten.

7. Werkwijze volgens een of meer der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat blenks of afzonderlijke secties diverse kleuren en kwaliteiten bij elkaar worden geplaatst, de een 10 boven of naast de ander, in de expansievorm, waarna gedurende het expansieproces deze secties in elkaar vloeien ter plaatse van de overgangen teneinde èen integraal produkt te vormen.

8. Werkwijze volgens conclusie k, met het ken merk, dat bekervormige elementen worden gebruikt als verster- 15 kingselementen, welke bekervormige elementen elkaar gedeeltelijk overlappen en voorzien zijn van bevestigingselementen aan de buitenzijde.

9. Werkwijze volgens conclusie met het kenmerk, dat staven uit hol of poreus materiaal worden gebruikt 20 als versterkingselementen. ******* * 7906772