NO761713L - - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse gjelder en fremgangsmåte for stoping

av stykker av ekspandert plastmateriale og en anordning for utforelse av fremgangsmåten.

Det er allerede kjent fremgangsmåter for stoping av stykker av ekspanderte termoplastmaterialer, og spesielt fremgangsmåter for fremstilling av produkter som er oppnådd ved agglomerering av termoplastiske kuler av ekspandert polystyren. Disse fremgangsmåter anvendes fortsatt stadig for fremstilling av blokker, understøttelser eller skall for emballering av næringsmidler, elektromekaniske maskiner eller apparater. De har en utmerket motstandsevne mot sjokk og atmosfæriske bestanddeler, og deres pris er relativt lav.

Vanligvis omfatter de kjente stopeteknikker folgende trinn:

- å fyl'le et hulrom for stoping i en stopeform med ekspanderte polystyrenkuler; - å injisere vanndamp som skal oppvarme kulene til mykningstem-peraturen for polymeren og over kokepunktet for porevæsken som inneholdes i kulene. Dampen forårsaker ekspansjon av kulene og delvis smelting av dem, noe som får dem til å agglomerere og danne en homogen cellulær massej - å avkjole det oppnådde cellulære produktet i formen for å hindre en ny ekspansjon eller en deformering av det stopte objektet, og når forst stopen er avkjolt,

å ta ut det stopte produktet fra formen, hvoretter formen kan

oppvarmes igjen for den påfolgende stopesyklus.

Denne fremgangsmåte innebærer at det må installeres en kraftig oppvarmingsirinretning og energikilder for avkjoling av stopeformen, slik,at de to operasjoner alternerer, dvs. at oppvarmingen og avkjolingen av formen ikke oker fremstillingstiden for stykkene for mye. Denne fremstillingsmåte begrenser imidlertid produksjonskapasiteten sterkt, idet materialet har meget god termisk isolasjonsevne, og derved minskes utstyrets rentabilitet betydelig.. En annen ulempe ved utnyttelsen av denne fremgangsmåte er energiforbruket. For et stykke av middels dimensjoner er det f.eks. nodvendig, når 0,150 kg av termoplastisk materiale i formen skal oppvarmes, samtidig å oppvarme de 150 kg som selve formen veier. Det forstås at forholdet mellom massene, av størrelsesorden 1 til 1000, innebærer et betydelig tap av energi som tyngende påvirker sluttproduktets pris.

Det er foreslått å anvende former med flere spor for å redusere fremstillingskostnadene. For det forste er denne losning av verdi bare når stykkene har små dimensjoner, og for det andre må konstruksjonen og utforelse av støpeformene gjores med presisjon og i et materiale som leder varmen godt, som f.eks. aluminium, hvilket blir meget dyrt.

Likeledes må de utgifter som medfores av uunngåelig fornyelse

og kontroll av en så komplisert anordning tas i betraktning.

For å gjennomfore de gjentatte avkjolingsoperasjoner er stopeformen utstyrt med interne ganger som tillater sirkulasjon av kjolevann. Dersom dette vann ikke behandles, avsetter dét kalk som tetter injeksjonsdysene og fester seg på veggene i formen eller på tilhorende utstyr. Av okonomiske grunner benytter dessuten de fabrikker som anvender kjente fremgangsmåter, avkjolings-innretninger som arbeider i lukket krets, og som i dette tilfelle omfatter lagertanker, tanker for behandling av vann, avkjolings-tårn og pumpestasjoner som belaster produksjonskostnadene betydelig ved seriefremstilling av stopte stykker av ekspandert polystyren.

Det er således et formål med foreliggende oppfinnelse å foreslå en fremgangsmåte og en anordning som kan utelukke de ulemper som er nevnt ovenfor.

Fremgangsmåten ifolge oppfinnelsen omfatter folgende trinn:

- å injisere en bestemt mengde partikler av termoplastisk materiale i form av ekspanderte kuler i en forhåndsoppvarmet form og forsyne disse partikler, fortrinnsvis ved innfbring av vanndamp, med den termiske energi som er nodvendig for å forårsake ekspansjon, delvis smelting og agglomerering av nevnte kuler;

- å ta det forhåndsformede, men fortsatt formbare eller plas-tiske stykke ut av den varme formen og la det få stå i fri-luft eller i regulert atmosfære;

- å innfore det forhåndsformede stykke i en avkjolt form som

har den form og de noyaktige dimensjoner som det stykke som skal fremstilles; og - å ta ut stykket fra den.andre formen og så avkjole det fullstendig.

Anordningen ifolge oppfinnelsen erkarakterisert vedat den omfatter en forste form som omfatter et stopehulrom med i det minste omtrentlig den form og de dimensjoner som det stykke som skal fremstilles skal ha; midler for å holde formen på en konstant temperatur mellom 90 og 130°C, fortrinnsvis omtrent på 120°C; en injeksjonsanordning for innforing av partiklene av termoplastisk materiale i stopeformens hulrom; en eller flere dyser for injeksjon av damp i støpeformens hulrom; en mekanisk eller pneumatisk anordning for å kaste ut det stykke som er forhåndsformet i den varme formen; midler for overforing og innfbring av.dette stykke til en andre form som omfatter et stopehulrom med nbyaktig den form og de dimensjoner som det stykke som skal fremstilles skal ha og som holdes på en lavere temperatur enn den varme formen,

og mekaniske eller pneumatiske midler for å utta det ferdige stykke fra formen.

I en annen utfbrelsesform er de to former som er respektive varm og kald, erstattet av en eneste form som omfatter et stopehulrom med nbyaktig den form og de dimensjoner som det stykke som skal

fremstilles skal ha og som er fremstilt av et materiale som har liten varmeledningsevne. Etter en forste forming eller forhånds-stbping i den varme formen tas det stykke som skal fremstilles ut, slik at det oppholder seg utenfor denne formen, deretter innfores det igjen i formen, hvis vegger er blitt avkjolt. Fordi det materiale som er anvendt i formen har dårlig varmeledningsevne, innebærer den momentane overflateavkjblingen av veggene i stope-

formen ingen tilsvarende avkjoling av resten av formen og ikke noe avgjorende energitap.

Fremgangsmåten ifolge oppfinnelsen oppviser flere fordeler

siden den tillater minskning av fremstillingssyklusens varighet, minskning av fremstillingskostnadene og i betydelig grad forenklet konstruksjon av anordningen og folgelig bket rentabilitet. Ved fremgangsmåten ifolge oppfinnelsen kan det dessuten oppnås materialer med mindre tetthet, hvilket gjor materialene billigere.

Ifolge en foretrukket utforelsesform av oppfinnelsen tas det formede eller forhåndsformede stykke ut av den varme formen mot slutten av det forste operasjonstrinnet for overforing til den kalde formen. I samme oyeblikk kan et nytt stykke innfores i den varme formen, noe som i betydelig grad kan minske varigheten av stopesyklusen, og denne varighet settes til ca. ti sekunder pr. stykke ved fremstilling av produkter av middels storrelse.

Formen undergår ikke de påkjenninger som forårsakes av tallrike og betydelige temperaturforandringer, og det kan derfor anvendes mange slags materialer i formen, f.eks. metaller, syntetiske materialer og til og med tre. Stopeformens konstruksjon har kun de begrensninger som kjennes fra injeksjons- eller kompresjons-stopeformer. Formens konstruksjon er forenklet ved at gangene for kjolevannsirkulasjon, som er uunnværlig ved anvendelse av konvensjonelle fremgangsmåter, er overflødige ved anordningen ifolge oppfinnelsen, eller i det minste har en meget forenklet struktur.

Foreliggende oppfinnelse og dens mange fordeler skal beskrives

i storre detalj under henvisning til et eksempel på en foretrukket utforelse med varianter vist på de medfølgende tegninger, hvor:

Fig. 1 skjematisk viser en utforelsesform ifolge oppfinnelsen; Fig. 2 og 3 viser en detalj av styringsmekanismen for anordningen på fig. 1; Fig. 4 representerer en utforelsesform av den varme formen i lukket stilling; Fig. 5 viser en utforelsesform av den kalde formen i åpen stilling; Fig. 6 er et lengdesnitt av en variant av en utforelsesform av den varme stopeformen i anordningen ifolge oppfinnelsen; Fig. 7 viser et lengdesnitt av det forhåndsstopte stykke under dets overforing fra den varme til den kalde formen; og Fig. 8 viser i lengdesnitt en annen utforelsesform av den kalde stopeformen ifolge oppfinnelsen i lukket stilling under sluttrin-net i stopeoperasjonen.

Med henvisning til fig. 1 omfatter anordningen for fremstilling av stykker av ekspandert termoplastisk materiale ifolge oppfinnelsen et chassis 1 i form av en rorramme eller profiler på hvilke er montert en lagertank 2 for oppbevaring av utgangsmateriale i form av kuler 3 av ekspandert polystyren, en kasse 4 for motta-gelse av fremstilte stykker og forskjellige enheter som skal tjene til å gjennomfore og styre omdannelsen av utgangsmaterialet.

Disse forskjellige enheter består hovedsakelig av en hanndel 5

og en hunndel (ikke vist) i en varm stopeform, av en hanndel 6

og en hunndel 7 i en kald stopeform (beskrevet i storre detalj under henvisning til figurene 4 og 5) og et element 8 for å sikre overforingen■av stykket som forlater den varme formen til den kalde formen. Hanndelen 5 i den varme stopeformen er montert på den indre ende av elementet 8, som er anbrakt slik at det kan gli langs en aksel 9 under påvirkning av et stempel 10 plassert i det indre av et prismatisk hus 11. På den annen side kan elementet 8 svinge i sitt plan som en pendel, rundt nevnte aksel 9 mellom en forste stilling i hvilken hanndelen 5 i den varme formen er plassert overfor hunndelen 7 i den kalde formen for å utfore overfo-ringen av stykket og innfore det i del 7 i formen. Denne pendel-bevegelse styres av en mekanisme 12 som er vist mer i detalj på fig. 2 og 3..

Hanndelen .6 i den kalde stopeformen er montert på den frie enden av en stempelstang 13 som kan forflytte seg horisontalt i det indre av en sylinder 14. En instrumenttavle 15 er likeledes montert på rammen 1 og tillater sikring av styringen av de forskjellige funksjoner av enhetene som utgjor anordningen.

Overforingsmekanismen skal beskrives i det folgende under henvisning til fig. 2 og 3.

Mekanismen 12 omfatter i hovedsak to styrespor 16, 17 og en plate 18 som kan gli vertikalt i sporene 16 og 17 under påvirkning av et stempel 19 inne i en sylinder 20, og som er forbundet med platen 18 ved en stang 21. Platen 18 omfatter en avrundet åpning 22, i hvilken er innfort enden av en stang 23 som er forbundet med huset 11. Når stemplet 19 fores nedover (på fig. 3) av en væske under trykk som innfores i sylinderen 20, styres enden av stangen 23 inn i deri avrundede åpningen og betjener en kam, idet den trekker med seg huset 11 til stillingen 11' avmerket med en stiplet linje. Huset 11 er forbundet med elementet 8, og pendel-bevegelsen av det siste er frembrakt av denne samme mekanisme 12. Stilling 11' (representert ved fig. 3) av huset 11 tilsvarer den nye stilling 18' av platen 18 og 23' av enden av stangen 23.

Fig. 4 representerer skjematisk en utforelsesform av en varm sto-pef orm som omfatter en hanndel 41 og en hunndel 42, i hvilken er anbrakt, et stopehulrom 43 fylt av termoplastisk materiale. Hanndelen 41 er utstyrt med tilforselsledning 44 for vanndamp som er forbundet med innerkanaler 45 som avsluttes av dyser 46, hvis

rolle det er å tillate innforing av damp i hulrommet 43 for å ut-vide kulene av termoplastmateriale, dyser 48 for utslipp av over-skudd som kommuniserer med ledningen for utslipp av damp 49 og avlop av kondensasjonsvann 50.

Fig. 5 representerer skjematisk en.utforelsesform av en kald sto-pef orm som omfatter en hanndel 51 og en hunndel 52. Disse to deler er fremstilt slik at stopehulrommet har nbyaktig den form og de dimensjoner som det fabrikerte stykket 5 3 skal ha. Delen 52 i formen er utstyrt med en utstbtningsanordning for å fore ut

det ferdige stykket fra den kalde formen. Denne anordning omfatter en plate 54 som kan beveges mekanisk ved en stang 55 eller av en pneumatisk anordning forbundet med dysen 56.

Når den ovenfor beskrevne anordningen settes i gang, stotes hanndelen 5 i den varme stopeformen mot hunndelen i den kalde stopeformen ved hjelp av stemplet 10, hvorved det dannes et stopehulrom som har omtrent den formen som det stykke som skal fremstilles. Denne stopeform oppvarmes ved hjelp av kjente midler som ikke er vist. Når den varme formen er klar for in-jeksjonsoperasjonen, innfores de ekspanderte polystyrenkulene 3 fra lagringstanken i stopehulrommet ved hjelp av en injektor. Ekspansjonen og agglomereringen av kulene av termoplastmateriale oppnås ved hjelp av vanndamp som innfores i den varme stopeformen gjennom innforingsdysene 46. Mot slutten av ekspansjonen beveges hanndelen 5, 41 i den varme formen, festet til elementet 8, mot venstre (på fig. 1) ved hjelp av stemplet 10. Det stykke som var injisert i stopehulrommet, forblir festet til denne hanndel av den varme stopeformen og frigjores når det ikke lenger

forekommer motstand.

Deretter drives stemplet 19 tilbake mot bunnen (på fig. 3) av sylinderen 20 og forer med seg platen 18, noe som har som resultat at enden av stangen 23 fores fra dens opprinnelige stilling vist i fig. 2 til sluttstillingen vist med stiplet linje på fig. 3. Bevegelsen av stangen 23 beveger samtidig huset 11 og elementet 8 rundt stangen 9. I sluttstillingen for elementet 8 be-finner hanndelen 5, 41 i den varme stopeformen seg like overfor hunndelen 7, 52 i den kalde stopeformen, i hvilken det stopte og fullstendig avlastede stykke er delvis festet. På dette punkt fores stemplet på nytt oppover, hvilket har som resultat at huset 11 og elementet 8 samtidig vippes tilbake i,sine utgangsstillin-ger. For fullstendig å innfore det forhåndsformede stykke i den kalde formen, innfores en væske under trykk i sylinderen 14 ved å bevege stemplet 13 mot hoyre (på fig. 1). Hanndelen 6, 51 sammen med den frie enden av stangen til stemplet 13 forbinder med kraft det forhåndformede stykke 5 3 med hulrommet som har nbyaktig den form og de dimensjoner som erbnsket for det stykke som skal fremstilles. Deretter beveges stemplet 13 mot venstre (på fig. 1), og stykket 53, formet nbyaktig til dimensjonene i den kalde formen, utstbtes ved hjelp av en mekanisk anordning, ovennevnte trykknapp 55 eller pneumatisk for til slutt å falle ned i mottakskassen 4.

En annen utforelsesform av anordningen ifolge oppfinnelsen

skal nå beskrives med henvisning til fig. 6, 7 og 8. Spesielt viser fig. 6 det forste trinnet i fremgangsmåten, nemlig for-håndsstopingen ved injeksjon i den varme stopeformen. Henvisningstallet 61 betegner hunndelen i den varme stopeformen for forhåndsforming av stykket, 62 betegner hanndelen i formen, 63 hulrommet i formen, 64 den injeksjonsanordning gjennom hvilken kulene av ekspandert materiale innfores i stopeformhulrommet under trykk, 65 betegner injiseringslegemet, 66 oppvarmingskje-dene og 67 og. 68 betegner kanaler for innlop og utlpp av damp. Fig. 7 viser et snitt av det stopte stykke under overforings-stadiet fra den forste varme til den andre og avsluttende kalde stopeformen. Fig. 8 viser det andre og siste trinn, nemlig stbpingen i den kalde stopeformen. På denne figuren betegner henvisningstallet 69-hunndelen i den kalde formen, 70 betegner.hanndelen i den samme, 71 og 72 betegner gjennomstromningskanaler for sirkulasjon av kjolevann, 73 betegner stopehulrommet og 74 betegner utskyvningsme-kanismen for det ferdige stykket.

Foreliggende oppfinnelse er nå beskrevet med henvisning til to foretrukne utforelsesformer, men mange varianter og modifikasjoner vil være selvklare for fagmannen, spesielt: - når tiden for overforing av det f orhåndsf ormede stykke fra den varme til den kalde stopeformen ikke er kritisk, er det mulig å konstruere en maskin med et apparat for varmstoping som er plassert i en viss avstand fra et andre apparat for kaldstoping, idet de to arbeidssteder forbindes ved hjelp av en overforingsanordning, som f.eks. et transportbånd; - de forhåndsstopte stykkene kan være stopt under et relativt vakuum i det indre av den kalde stopeformen. Denne teknikk gjor det mulig å oke det relative trykket i det indre av de ekspanderte kulene av termoplastisk materiale, hvilket gjor det lettere å oppnå stopte stykker med liten densitet; - de to stopeformene kan være plassert på samme stopepresse eller på adskilte presser;

- en forste forhåndsoppvarmet stopeform kan anvendes sammen med

i

flere andre kalde stopeformer eller omvendt; - overforingsanordningen mellom formene kan være av mekanisk, pneumatisk eller en annen type; - varmeoverfbring i den varme stopeformen til det termoplastiske materiale kan gjennomfbres ved hjelp av alle kjente midler som f.eks. elektriske motstander, damp, varm olje, osv.

Foruten de mange fordeler ved fremgangsmåten ifolge oppfinnelsen

som allerede er nevnt, gjor den det mulig å oppnå stykker med stbrre densitet som oppviser en stbrre bbyelighet enn tilsvarende gjenstander som er stbpt ifolge kjente fremgangsmåter. Gjenstan-dene er mer elastiske og mindre sprb, noe som gjor dem bedre i stand til å fylle sin rolle'som antistbtunderlag, spesielt når de anvendes som emballasje*

Foreliggende oppfinnelse er ikke begrenset til. utfbrelseseksemp-lene slik de er beskrevet; den kan tvertimot undergå forandringer og modifikasjoner som er innlysende for fagmannen.

Claims (11)

1. Fremgangsmåte for stoping av stykker av ekspandert plastmateriale,karakterisert vedat den omfatter fblgende trinn: a) å injisere en bestemt mengde kuler av forhåndsekspandert termoplastisk materiale i en konstant oppvarmet stbpeform og forsyne disse kuler med nodvendig varmeenergi til å forårsake ekspansjon, delvis smelting og agglomerering av disse kuler av termoplastisk materiale, b) ta ut det forhåndsformede stykke fra den varme stopeformen, hvilket stykke fortsatt er formbart, og la det stå i en kon-trollert atmosfære, c) innfore det forhåndsformede stykke i en kald stbpeform, d) ta ut stykket fra den kalde stopeformen og så avkjble det ved omgivelsestemperatur.

2. Fremgangsmåte ifolge krav 1,karakterisertved at den oppvarmede stopeformen er en forste stbpeform som omfatter et stopehulrom som har i det minste den nbyaktige form som det stykke som skal fremstilles har, og ved at den av-kjblte stopeformen er en andre stbpeform som omfatter et stope hulrom som har den form og de dimensjoner som det stykke som skal fremstilles har, idet den forste formen holdes på en temperatur i området mellom 90 og l30°C, og den kalde stopeformen holdes på en temperatur under 90°C.

3. Fremgangsmåte ifolge krav 2,karakterisertved at temperaturen i den varme stopeformen er 120°C'.

4. Fremgangsmåte ifolge krav 2,karakterisertved at stopehulrommet i den andre stopeformen holdes under delvis vakuum under minst en del av sluttformingstrinnet.

5. Fremgangsmåte ifolge krav 1,karakterisertved at det anvendes bare en stbpeform som omfatter et stopehulrom, idet nevnte stbpeform avkjbles intermittent på et parti som ligger nær den indre overflaten av hulrommet og kommer i kon-takt med det stopte stykket i en tid som tilsvarer i. det minste delvis trinnene b) og c) i fremgangsmåten i krav 1.

6. Fremgangsmåte ifolge krav 2,karakterisertved at det forhåndsformede stykke overfores fra den forste varme stopeformen til den andre kalde stopeformen i den omgivende atmosfære.

7. Fremgangsmåte ifolge et av kravene 1 til 6,karakterisert vedat det forhåndsformede stykke fra den varme stopeformen overfores til den kalde formen ved hjelp av en av delene i en av stopeformene.

8. Anordning for stoping av stykker av ekspandert plastmateriale,karakterisert vedat den omfatter: en forste stbpeform som omfatter et stopehulrom med minst tilnær-met den form og de dimensjoner som det stykke som skal fremstilles skal ha: 7 miidlerfor å holde formen på en konstant temperatur mellom 90 og 130°C; midler for . innforing av termoplastiske plastma-terialer i stopehulrommet; en eller flere injeksjonsdyser for å innfore damp i stopehulrommet; et middel for utstotning av de forhåndsformede stykkene fra den varme stopeformen; et middel for overforing og innforing av de forhåndsformede stykkene i en andre kald stbpeform som omfatter et stopehulrom med form og dimensjoner som nbyaktig tilsvarer det ferdige stykkets form og dimensjoner og omfatter midler for å holde temperaturen under temperaturen i den varme stopeformen og midler for utstotning av "det ferdige produktet fra den kalde formen.

9. Anordning ifolge krav 8,karakterisertved at den varme stopeformen holdes på en temperatur i området av 120°C.

10. Anordning for stoping av stykker,karakterisertved at den omfatter en eneste stbpeform som inneholder et stopehulrom med form og dimensjoner som det stykket som skal fremstilles; midler for oppvarming av formen til en temperatur i området 90 til 130°C; midler for innforing av termoplastpartikler i stopehulrommet i formen; en eller flere injeksjonsdyser for innforing av damp i stopehulrommet; midler for uttak av det forhånds^formede stykket fra den varme stopeformen; midler for avkjbling av stopehulrommet på det parti som ligger nær inneroverflaten av stopehulrommet; midler for gjeninnfbring av det forhåndsoppvarmede stykke i formen som er delvis avkjolt og midler for utstbting av stykket fra formen.

11. Anordning ifolge krav 10,karakterisert vedat stopeformen er laget av et materiale med liten varmeledningsevne.