WO2018095571A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines aus einem partikelschaum bestehenden formteils - Google Patents

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WO2018095571A1
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Ingo Brexeler
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Krallmann Kunststoffverarbeitung Gmbh
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    • B29K2025/04—Polymers of styrene
    • B29K2025/06—PS, i.e. polystyrene

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a molded part made of a particle foam, wherein
  • Plastic particles are introduced into a mold cavity and foamed there with the supply of hot gas and / or sintered and being used as the hot gas, a gas or a gas mixture which is gaseous at a temperature> 20 ° C.
  • the invention relates to an apparatus for producing a mold made of a particle foam molding, with a plurality of partial tools, each having a partial cavity, wherein the partial cavities in cooperation form a mold cavity, wherein at least one of the Generalwerkzuge a feed channel, through the plastic particles in the Mold cavity are introduced, and having a gas space from which a hot gas can be introduced through at least one gas passage in the mold cavity.
  • An apparatus for producing a molded part or component from a particle foam usually has two partial
  • the partial cavities form a mold cavity, into which plastic particles, for example, of EPP (expanded polypropylene) or EPS (expanded polystyrene) can be introduced.
  • EPS expanded polystyrene
  • a steam chamber is formed, which is supplied by one or more steam generators with hot water vapor. From the steam chamber, the hot steam can be introduced via steam nozzles in the mold cavity, which leads to the foaming of the previously introduced into the mold cavity cavity foam particles and their welding or sintering.
  • the supplied hot steam not only heats the plastic particles arranged in the mold cavity to the temperature necessary for foaming or welding or sintering, but at the same time also heats the molds, the wall of the mold cavity and also the wall of the steam chamber.
  • the partial workpieces and thus also the steam chamber are cooled with a cooling fluid, usually cold water, whereupon the partial tools are driven apart, so that the molded part can be removed or demolded.
  • a cooling fluid usually cold water
  • the invention has for its object to provide a method for producing a mold made of a particle foam molding, which ensures good process conditions in the production of the molding.
  • an apparatus for producing a molded part consisting of a particle foam is to be created with which the method can be carried out in a simple manner.
  • a gas or a gas mixture is used as the hot gas, which is gaseous at a temperature of> 20 ° C.
  • a liquid is injected and vaporized into the hot gas before it is introduced into the mold cavity.
  • the invention is also based on the basic idea of preventing the condensation of the hot gas by using a gas which is always gaseous at the normal operating temperatures of the device and in particular at normal ambient temperatures and not at much lower temperatures during the manufacturing process occur, becomes liquid. In this way it is prevented that the supplied hot gas condenses on the components of the device when they have their lowest temperature within the production cycle. Thus, a drainage of condensate liquid is reliably avoided.
  • carbon dioxide C0 2
  • nitrogen N 2
  • pure carbon dioxide (C0 2 ) or a gas mixture with a proportion of carbon dioxide (C0 2 ) can be used.
  • a gas mixture which has a proportion of carbon dioxide (C0 2 )> 30 mass% and / or a proportion of nitrogen (N 2 )> 30 mass%.
  • the proportion of carbon dioxide (C0 2 ) and / or the proportion of nitrogen (N 2 ) may preferably be> 50% by mass.
  • water is used as the liquid which is injected into the hot gas.
  • the hot gas must have a temperature which is above the vaporization temperature of the injected liquid. It is preferably provided that the hot gas has a temperature of> 140 ° C and in particular of> 160 ° C.
  • the hot gas is first introduced into a cavity upstream of the mold cavity gas space.
  • the liquid or the water is injected into the gas space by means of at least one nozzle and preferably by means of several nozzles and evaporates there.
  • the hot gas / vapor mixture and in particular the C0 2 / wet steam mixture is then introduced into the mold cavity, where it foams and / or sinters the plastic particles located there.
  • the plastic particles are wetted with a liquid, for example water, at least superficially before being introduced into the mold cavity. It can be provided that the liquid moistening the plastic particles is evaporated by the heat energy supplied within the mold cavity. In this way, a hot steam is generated within the mold cavity, which promotes the foaming of the plastic particles and their welding or Ver sintering.
  • a liquid for example water
  • the hot gas temperature is preferably slightly above the necessary steam temperature, which is material-dependent.
  • EPP expanded polypropylene
  • the plastic particles after insertion into the mold cavity i. be moistened within the mold cavity with a corresponding liquid such as water.
  • an injection device is provided, by means of which a liquid, in particular water, can be injected into the gas space.
  • the injection device has at least one and in particular a plurality of injection lines opening into the gas space, wherein in each case one control valve is arranged in at least one of the injection lines and preferably in all injection lines.
  • the control valve By means of the control valve, the amount of injected liquid or the injected water can be adjusted and changed. In particular, the amount of liquid injected is metered so that the liquid completely evaporates in the gas space. By means of a temperature control it can be prevented that a liquid reservoir accumulates in the gas space.
  • the hot gas is introduced via a gas feed channel into the gas space.
  • a check valve or a pressure control valve may be arranged in the gas supply.
  • a moistening unit can be provided by means of which the plastic particles can be moistened with moisture, in particular water.
  • the moistening unit which can be designed either as a bath or as a spraying device, can be arranged in one possible embodiment of the invention in the feed channel, through which the plastic particles are introduced into the mold cavity.
  • a corresponding moistening unit may be provided within the mold cavity and / or upstream of the feed channel.
  • the heat energy supplied to the plastic particles in the mold cavity and the type and quantity of the liquid moistening the plastic particles are coordinated so that the liquid moistening the plastic particles can be vaporized by the supplied hot gas within the mold cavity. In this way, an additional hot steam is generated within the mold cavity, which foams the plastic particles and / or welded or sintered.
  • FIG. 1 is a schematic representation of the device for producing a molded part made of a particle foam in the opened th state
  • FIG. 2 shows the device according to FIG. 1 in the closed state upon introduction of the plastic
  • FIG. 3 apparatus of FIG. 2 when supplying the hot gas
  • FIG. 4 apparatus of FIG. 3 with fancy tem molding.
  • the first part tool 11 has a lower first tool segment 13, on the underside of which a partial cavity 14 is formed.
  • the first tool segment 13 is assigned a first tempering system 15 which comprises a fluid channel 16 formed in the first tool segment, through which a temperature fluid, for example hot or cold water, can flow, as indicated by the arrow Fi.
  • a first temperature sensor 22 is arranged, which detects the temperature of the first tool segment 13 and emits a corresponding temperature signal via a line 31 to a first controller 32, which can influence the supply of the tempering fluid , as shown in dashed lines.
  • the first tool segment 13 can be brought to a desired temperature with high accuracy and held thereon.
  • the first tool segment 13 is provided with an external heat insulation 28.
  • a second tool segment 19 is arranged on the first tool segment 13, in which a chamber-like gas space 24 is formed.
  • the gas space 24 can be supplied by a gas storage or gas supply 26 shown only schematically via a gas supply channel 27 with hot gas.
  • a check valve 27 a is arranged, which prevents a backflow from the gas space 24 to the gas storage 26.
  • the gas space 24 is connected to the partial cavity 14 via a plurality of gas passages 18 formed in the first tool segment 13. Shut-off valves or control valves may be arranged in the gas passages 18 (not shown).
  • the second tool segment 19 is associated with a second tempering 20, which comprises a plurality of arranged in the second tool segment 19 fluid channels 21, which can be supplied from a source not shown with a tempering fluid, for example with hot or cold water, as it Arrow F 2 is indicated.
  • a tempering fluid for example with hot or cold water
  • the second tool segment 19 is associated with a second temperature sensor 23, which communicates via a line 33 with a second controller 34, which acts on the amount and the temperature of the supplied tempering 'can, as indicated by dashed lines. In this way, the 2.
  • Tool segment 19 are brought to a desired temperature with a high accuracy and held on this.
  • the gas chamber 24 of the second works train segment 19 is associated with an injection device 37.
  • the injection device 37 has an opening into the gas chamber 24 injection line 40, in which a control valve 39 is arranged.
  • a pump 38 By means of a pump 38, water can be injected through the injection line 40 into the gas space 24, as indicated by the arrow w.
  • the control valve 39 is connected via a line 41 to the second controller 34 and can be addressed and adjusted by this.
  • the second tool segment 19 is provided on the outside with a heat insulation 29.
  • the previously described construction of the upper part 1 tool 11 is found accordingly also in the lower part 2 tool 12, wherein corresponding components are provided with the corresponding reference numerals.
  • the first part tool 11 and the second part tool 12 face each other with their partial cavities 14 and can be moved together, the partial cavities 14 in the closed state forming a molded part cavity K (see FIG.
  • the upper first tool segment 11 differs from the lower second tool segment 12 in the illustrated exemplary embodiment in that additionally a feed channel 35 for
  • the feed channel 35 comprises a first feed channel section 17 formed in the first tool segment 13, which opens into the partial cavity 14 and merges at its end facing away from the partial cavity 14 into a second feed channel section 25 which is located in the second tool segment 19 is trained.
  • a moistening unit 36 is arranged, with which the plastic particles flowing through the feed channel 35 can be moistened at least superficially with a liquid, for example water, so that they enter the mold cavity K in the moistened state.
  • a production cycle for producing a molded part consisting of a particle foam will be explained with reference to FIGS. 2 to 4.
  • the two sub-tools 11 and 12 are moved together from the shown apart in Fig. 1 driven state, wherein the two partial cavities 14 form the mold cavity K.
  • the two second tool segments 19 of the two sub-tools 11 and 12 are held on the respective second tempering 20 at a predetermined temperature.
  • the hot gas used is a gas or a gas mixture which is gaseous at a temperature of> 20 ° C, ie throughout the manufacturing process. This may in particular be carbon dioxide C0 2 and / or nitrogen N 2 .
  • the two first tool segments 13 of the two sub-tools 11 and 12 are heated by means of the respective 1st tempering 15 to a desired temperature, for example, either corresponds to the temperature of the hot gas or slightly above this.
  • the plastic particles are through the feed channel 25 filled in the mold cavity K, as indicated by the arrow P in Fig. 2.
  • the plastic particles are moistened with a liquid, for example water, on the surface, as shown schematically in FIG. 2.
  • the hot gas is introduced from the gas reservoir 26 through the respective gas supply channel 27 into the gas space 24.
  • the gas chamber 24 is then by means of the injection device 27 so much
  • Tool segments 13 of the two sub-tools 11 and 12 are cooled by the respective first temperature-control system 15 to a demolding temperature of, for example, 80 ° C. (see FIG. 4). After reaching the demolding temperature, the device 10 opens and the stabilized molded part can be removed. It is thus again reached the state shown in Fig. 1, from which runs the aforementioned cycle again.

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Abstract

Zur Herstellung eines aus einem Schaum bestehendes Formteils werden Kunststoff-Partikel in eine Formteil-Kavität (K) eingebracht und dort unter Zuführung von Heißgas aufgeschäumt und/oder versintert. Dabei wird als Heißgas ein Gas oder eine Gasmischung verwendet, dass/die bei einer Temperatur ≥20°gasförmig ist. Vorzugsweise findet Kohlenstoffdioxid (CO2) und/oder Stickstoff (N2) Verwendung. Zusätzlich wird in das Heißgas vor dessen Einbringung in die Formteilkavität (K) eine Flüssigkeit eingespritzt und vollständig verdampft. Eine entsprechende Vorrichtung besitzt eine Einspritzvorrichtung (37), mittels der eine Flüssigkeit in einen Gasraum (24) einspritzbar ist.

Description

Verfahren und Vorrich'bung zur Herstellung eines aus einem Partikelschaum bestehenden Formteils
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines aus einem Partikelschaum bestehenden Formteils, wobei
Kunststoff-Partikel in eine Formteilkavität eingebracht werden und dort unter Zuführung von Heißgas aufgeschäumt und/oder versintert werden und wobei als Heißgas ein Gas oder eine Gasmischung verwendet wird, das/die bei einer Temperatur > 20°C gasförmig ist.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Herstellung eines aus einem Partikelschaum bestehenden Formteils, mit mehreren Teilwerkzeugen, die jeweils eine Teilkavität aufweisen, wobei die Teilkavitäten im Zusammenwirken eine Formteilkavität bilden, wobei zumindest eines der Teilwerkezuge einen Zuführkanal, durch den Kunststoff- Partikel in die Formteilkavität einbringbar sind, und einen Gasraum aufweist, aus dem ein Heißgas durch zumindest einen Gaskanal in die Formteilkavität einbringbar ist.
Eine Vorrichtung zur Herstellung eines Form- oder Bauteils aus einem Partikelschaum weist üblicherweise zwei Teilwerk-
BESTÄTIGUNGSKOPIE zeuge auf, die jeweils eine Teilkavität besitzen und zusammengefahren und auseinandergefahren werden können. Im zusammengefahrenen Zustand bilden die Teilkavitäten eine Formteilkavität, in die Kunststoffpartikel beispielsweise aus EPP (Expandiertes Polyprophylen) oder aus EPS (Expandiertes Polystyrol) eingebracht werden können. In den Teilwerkzeugen ist üblicherweise eine Dampfkammer ausgebildet, die von einem oder mehreren Dampferzeugern mit heißem Wasserdampf versorgt wird. Aus der Dampfkammer kann der heiße Wasserdampf über Dampfdüsen in die Formteilkavität eingebracht werden, was zum Aufschäumen der vorher in die Formteilkavität eingebrachten Schaumpartikel und zu deren Verschweißung oder Versinterung führt. Der zugeführte heiße Wasserdampf erwärmt nicht nur die in der Formteilkavität angeordneten Kunststoff-Partikel auf die für die Aufschäumung oder Verschweißung oder Versinterung notwendige Temperatur, sondern erwärmt gleichzeitig auch die Teilwerkzeuge, die Wandung der Formteilkavität und auch die Wandung der Dampfkammer. Nach erfolgtem Verschweißen oder Versintern der Kunststoff-Partikel in der Formteilkavität werden die Teilwerkezuge und damit auch die Dampfkammer mit einem Kühlfluid, üblicherweise kaltem Wasser abgekühlt, woraufhin die Teilwerkzeuge auseinanderge- fahren werden, so dass das Formteil entnommen bzw. entformt werden kann. Wenn in einem neuen Produktionszyklus wieder heißer Wasserdampf zugeführt wird, kondensiert der Wasserdampf an dem vorherigen Verfahrensschritt abgekühlten Bauteilen und das warme Kondensat-Wasser fließt innerhalb des Werkzeugs ab. Die in dem Kondensat-Wasser enthaltene Wärmeenergie wird somit dem Herstellungsprozess entzogen, was zur Folge hat, dass das beschriebene Verfahren einen hohen Energiebedarf und einen sehr hohen Bedarf an heißem Wasserdampf hat, wodurch es relativ teuer ist.
Aus der DE 197 34 790 Cl ist ein Verfahren zum Aufschäumen von Kunststoffpartikeln bekannt, bei dem als Wärmeübertragungsmedium ein Permanentgas, insbesondere Kohlensäuregas verwendet wird. Damit ist der Vorteil gegeben, dass die Kunststoff-Partikel und das Formteil keine Feuchtigkeit und keinen Wasserdampf aufnehmen, der beim Abkühlen kondensiert und ein Unterdruck hinterlässt. Es hat sich jedoch gezeigt, dass durch die Verwendung von CO2 als Heißgas die zur Ausbildung eines hochwertigen Formteils notwendigen Prozessbedingungen nur schwer zu erzielen und insbesondere nicht über einen längeren Zeitraum zu halten sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines aus einem Partikelschaum bestehenden Formteils zu schaffen, das gute Prozessbedingungen bei der Herstellung des Formteils gewährleistet.
Ferner soll eine Vorrichtung zur Herstellung eines aus ei- nem Partikelschaum bestehenden Formteils geschaffen werden, mit dem sich das Verfahren in einfacher Weise ausführen lässt .
Diese Aufgabe wird in verfahrenstechnischer Hinsicht durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dabei ist ebenfalls vorgesehen, dass als Heißgas ein Gas oder eine Gasmischung verwendet wird, die bei einer Temperatur von >20°C gasförmig ist. Zusätzlich ist vorgesehen, dass in das Heißgas vor dessen Einbringung in die Formteilkavität eine Flüssigkeit eingespritzt und verdampft wird. Erfindungsgemäß wird ebenfalls von der Grundüberlegung ausgegangen, die Kondensation des Heißgases dadurch zu verhindern, dass ein Gas verwendet wird, das bei den normalen Betriebstemperaturen der Vorrichtung und insbesondere bei üblichen Umgebungstemperaturen immer gasförmig ist und erst bei sehr viel tieferen Temperaturen, die während des Herstellungsprozesses nicht auftreten, flüssig wird. Auf diese Weise ist verhindert, dass das zugeführte Heißgas an den Bauteilen der Vorrichtung kondensiert, wenn diese ihre tiefste Temperatur innerhalb des Produktionszyklus besitzen. Somit ist ein Abfließen von Kondensat-Flüssigkeit zuverlässig vermieden.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass als Gas Kohlenstoffdioxid (C02) oder Stickstoff (N2) verwendet wird.
Als Gas kann beispielsweise reines Kohlenstoffdioxid (C02) oder eine Gasmischung mit einem Anteil von Kohlenstoffdioxid (C02) verwendet werden. Alternativ dazu kann als Gas reiner Stickstoff (N2) oder eine Gasmischung mit einem Anteil von Stickstoff (N2) verwendet werden.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, das eine Gasmischung verwendet wird, die einen Anteil von Kohlenstoffdioxid (C02) >30 Mass.% und/oder einen Anteil von Stickstoff (N2) >30 Mass.% aufweist. Vorzugsweise kann der Anteil an Kohlenstoffdioxid (C02) und/oder der Anteil an Stickstoff (N2) >50 Mass.% betragen.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass als Flüssigkeit, die in das Heißgas eingespritzt wird, Wasser verwendet wird. Das Heißgas muss eine Temperatur aufweisen, die oberhalb der Verdampfungstemperatur der eingespritzten Flüssigkeit liegt. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Heißgas eine Temperatur von > 140°C und insbesondere von > 160°C aufweist. Über eine Steuerung der Temperatur sowie der eingespritzten Flüssigkeitsmenge kann in Weiterbildung der Erfindung sichergestellt werden, dass die Flüssigkeit in dem Heißgas vollständig verdampft wird.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Heißgas zunächst in einen der Formteil kavität vorgelagerten Gasraum eingebracht wird. Die Flüssigkeit bzw. das Wasser wird mittels zumindest einer Düse und vorzugs- weise mittels mehrerer Düsen in den Gasraum eingespritzt und verdampft dort. Das Heißgas-Dampf-Gemisch und insbesondere das C02-Wassesdampf-Gemisch wird dann in die Formteil- kavität eingebracht, wo es die dort befindlichen Kunststoff-Partikel aufschäumt und/oder versinntert.
In Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass die Kunststoff- Partikel vor der Einbringung in die Formteilkavität mit einer Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, zumindest oberflächlich angefeuchtet werden. Dabei kann vorgesehen sein, dass die die Kunststoff-Partikel befeuchtende Flüssigkeit durch die zugeführte Wärmeenergie innerhalb der Formteilkavität verdampft wird. Auf diese Weise wird innerhalb der Formteilkavität ein Heißdampf erzeugt, der das Aufschäumen der Kunststoff-Partikel und deren Verschweißung oder Ver- Sinterung fördert.
Die Heißgas-Temperatur liegt vorzugsweise etwas oberhalb der notwendigen Dampftemperatur, die materialabhängig ist. Bei EPP (expandiertes Polypropylen) liegt diese im Bereich von 150°C bis 180°C.
Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass die Kunststoff-Partikel nach der Einbringung in der Formteil- kavität, d.h. innerhalb der Formteilkavität mit einer entsprechenden Flüssigkeit beispielsweise Wasser, angefeuchtet werden .
In vorrichtungstechnischer Hinsicht wird die oben genannte Aufgabe durch eine Vorrichtung zur Herstellung eines aus einem Partikelschaum bestehenden Formteils mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Dabei ist eine Einspritzvorrichtung vorgesehen, mittels der eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser, in den Gasraum einspritzbar ist.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Einspritzvorrichtung zumindest eine und insbesondere mehrere in den Gasraum mündende Einspritzleitungen aufweist, wobei in zumindest einer der Einspritzleitungen und vorzugsweise in allen Einspritzleitungen jeweils ein Steuerventil angeordnet ist. Mittels des Steuerventils kann die Menge der eingespritzten Flüssigkeit bzw. des eingespritzten Wassers eingestellt und verändert werden. Insbesondere wird die eingespritzte Flüssigkeitsmenge so dosiert, dass die Flüssigkeit in dem Gasraum vollständig verdampft. Über eine Temperaturregelung kann dabei verhindert werden, dass sich in dem Gasraum ein Flüssigkeitsreservoir ansammelt .
Das Heißgas wird über einen Gas zuführkanal in den Gasraum eingebracht. Um zu verhindern, dass der sich bei einsprit- zender Flüssigkeit in den Gasraum entstehende Flüssigkeits- dampf durch den Gaszuführkanal entweicht, kann in dem Gaszuführkanal ein Rückschlagventil oder ein Drucksteuerventil angeordnet sein. In Weiterbildung der Erfindung kann eine Befeuchtungseinheit vorgesehen sein, mittels der die Kunststoff-Partikel mit einer Feuchtigkeit, insbesondere Wasser, befeuchtbar sind. Die Befeuchtungseinheit, die entweder als Bad oder als Sprühvorrichtung ausgebildet sein kann, kann in einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung in dem Zuführkanal angeordnet sein, durch den die Kunststoff-Partikel in die Formteilkavität eingebracht werden. Alternativ oder zusätzlich dazu kann innerhalb der Formteilkavität und/oder stromauf des Zuführkanals eine entsprechende Befeuchtungs- einheit vorgesehen sein.
Die den in der Formteilkavität befindlichen Kunststoff- Partikeln zugeführte Wärmeenergie und die Art und die Menge der die Kunststoff-Partikel befeuchtenden Flüssigkeit sind so aufeinander abgestimmt, dass die die KunstStoff-Partikel befeuchtende Flüssigkeit durch das zugeführte Heißgas innerhalb der Formteilkavität verdampfbar ist. Auf diese Weise wird innerhalb der Formteilkavität ein zusätzlicher Heißdampf erzeugt, der die Kunststoff-Partikel aufschäumt und/oder verschweißt oder versintert.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung ersichtlich. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der Vorrichtung zur Herstellung eines aus einem Partikelschaum bestehenden Formteils im geöffne- ten Zustand,
Fig. 2 die Vorrichtung gemäß Fig. 1 im geschlossenen Zustand bei Einbringung der Kunststoff-
Partikel,
Fig. 3 Vorrichtung gemäß Fig. 2 bei Zuführung des Heißgases und
Fig. 4 Vorrichtung gemäß Fig. 3 mit ausgebilde tem Formteil.
Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 10 zur Herstellung eines aus einem Partikelschaum bestehenden Formteils, die ein oberes 1. Teilwerkzeug 11 und ein unteres 2. Teilwerkzeug 12 besitzt. Das 1. Teilwerkzeug 11 besitzt ein unteres 1. Werkzeugsegment 13, auf dessen Unterseite eine Teilkavität 14 gebildet ist. Dem 1. Werkzeugsegment 13 ist ein 1. Temperiersystem 15 zugeordnet, das einen im 1. Werkzeugsegment ausgebildeten Fluidkanal 16 umfasst, der von einem Tempe- rierfluid, beispielsweise heißem oder kaltem Wasser durchströmt werden kann, wie es durch den Pfeil Fi angedeutet ist. In dem 1. Werkzeugsegment 13 ist ein 1. Temperatursensor 22 angeordnet, der die Temperatur des 1. Werk- zeugsegments 13 erfasst und ein entsprechendes Temperatursignal über eine Leitung 31 an eine 1. Steuerung 32 abgibt, die auf die Zuführung des Temperiertluids Einfluss nehmen kann, wie es gestrichelt dargestellt ist. Mittels des 1. Temperiersystems kann das 1. Werkzeugsegment 13 mit hoher Genauigkeit auf eine gewünschte Temperatur gebracht und auf dieser gehalten werden. Auf seiner Außenseite ist das 1. Werkzeugsegment 13 mit ei- ner äußeren Wärmeisolierung 28 versehen.
Unter Zwischenschaltung einer wärmeisolierenden Lage 30 ist auf dem 1. Werkzeugsegment 13 ein 2. Werkzeugsegment 19 angeordnet, in dem ein kammerartiger Gasraum 24 ausgebildet ist. Der Gasraum 24 kann von einem nur schematisch dargestellten Gasspeicher oder Gasvorrat 26 über einen Gaszuführkanal 27 mit Heißgas versorgt werden. In dem Gaszuführkanal 27 ist ein Rückschlagventil 27a angeordnet, das eine Rückströmung aus dem Gasraum 24 zum Gasspeicher 26 verhindert. Der Gasraum 24 ist über mehrere im 1. Werkzeugsegment 13 ausgebildete Gaskanäle 18 mit der Teilkavität 14 verbunden. In den Gaskanälen 18 können Absperrventile oder Steuerventile angeordnet sein (nicht dargestellt).
Dem 2. Werkzeugsegment 19 ist ein 2. Temperiersystem 20 zugeordnet, das mehrere in dem 2. Werkzeugsegment 19 angeordnete Fluidkanäle 21 umfasst, die von einer nicht dargestellten Quelle mit einem Temperierfluid, beispielsweise mit heißem oder kaltem Wasser versorgt werden können, wie es durch den Pfeil F2 angedeutet ist.
Dem 2. Werkzeugsegment 19 ist ein 2. Temperatursensor 23 zugeordnet, der über eine Leitung 33 mit einer 2. Steuerung 34 in Verbindung steht, die auf die Menge und die Temperatur des zugeführten Temperierfluids einwirken 'kann, wie es gestrichelt angedeutet ist. Auf diese Weise kann das 2.
Werkzeugsegment 19 mit einer hohen Genauigkeit auf eine gewünschte Temperatur gebracht und auf dieser gehalten werden . Dem Gasraum 24 des 2. Werkezugsegments 19 ist eine Einspritzvorrichtung 37 zugeordnet. Die Einspritzvorrichtung 37 weist eine im Gasraum 24 mündende Einspritzleitung 40 auf, in der ein Steuerventil 39 angeordnet ist. Mittels ei- ner Pumpe 38 kann Wasser durch die Einspritzleitung 40 in den Gasraum 24 eingespritzt werden, wie es durch den Pfeil w angedeutet ist. Das Steuerventil 39 steht über eine Leitung 41 mit der 2. Steuerung 34 in Verbindung und kann von dieser angesprochen und verstellt werden.
Das 2. Werkzeugsegment 19 ist außenseitig mit einer Wärmeisolierung 29 versehen.
Der bisher beschriebene Aufbau des oberen 1. Teilwerkzeugs 11 findet sich entsprechend auch beim unteren 2. Teilwerkzeug 12, wobei entsprechende Bauteile mit den entsprechenden Bezugszeichen versehen sind. Das 1. Teilwerkzeug 11 und das 2. Teilwerkzeug 12 sind mit ihren Teilkavitäten 14 einander zugewandt und können zusammengefahren werden, wobei die Teilkavitäten 14 ist geschlossenem Zustand eine Form- teilkavität K bilden (s. Fig. 2) .
Das obere 1. Werkzeugsegment 11 unterscheidet sich vom unteren 2. Werkzeugsegment 12 im dargestellten Ausführungs- beispiel dadurch, dass zusätzlich ein Zuführkanal 35 für
Kunststoff-Partikel vorgesehen ist. Der Zuführkanal 35 um- fasst einen im 1. Werkzeugsegment 13 ausgebildeten 1. Zuführkanal-Abschnitt 17, der in der Teilkavität 14 mündet und an seinem der Teilkavität 14 abgewandten Ende in einen 2. Zuführkanal-Abschnitt 25 übergeht, der im 2. Werkzeugsegment 19 ausgebildet ist. In dem Zuführkanal 35 ist eine Befeuchtungseinheit 36 angeordnet, mit der die den Zuführkanal 35 durchströmenden Kunststoff-Partikel zumindest oberflächlich mit einer Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, befeuchtet werden können, so dass sie im befeuchteten Zustand in die Formteilkavität K eintreten.
Anhand der Fig. 2 bis 4 soll ein Produktionszyklus zur Herstellung eines aus einem Partikelschaum bestehenden Form- teils erläutert werden. Zunächst werden die beiden Teilwerkzeuge 11 und 12 aus dem in Fig. 1 dargestellten auseinander gefahrenen Zustand zusammengefahren, wobei die beiden Teilkavitäten 14 die Formteilkavität K bilden. Die beiden 2. Werkzeugsegmente 19 der beiden Teilwerkzeuge 11 und 12 werden über das jeweilige 2. Temperiersystem 20 auf einer vorbestimmten Temperatur gehalten. Als Heißgas wird ein Gas oder eine Gasmischung verwendet, das/die bei einer Temperatur von > 20°C, d.h. während des gesamten Herstellungsprozesses, gasförmig ist. Dabei kann es sich insbesondere um Kohlenstoffdioxid C02 und/oder Stickstoff N2 handeln.
Hierdurch wird die Kondensation des Heißgases beim Eintreten in den Gasraum 24 vermieden, auch wenn dieser vorher abgekühlt wurde. Die beiden 1. Werkzeugsegmente 13 der beiden Teilwerkzeuge 11 und 12 werden mittels der jeweiligen 1. Temperiersysteme 15 auf eine gewünschte Temperatur erwärmt, die beispielsweise entweder der Temperatur des Heißgases entspricht oder geringfügig oberhalb von dieser liegt.
Wenn die beiden 1. Werkzeugsegmente 13 und damit die Wandung der Formteilkavität 14 das gewünschte Temperaturniveau haben, werden die Kunststoff-Partikel durch den Zuführkanal 25 in die Formteilkavität K eingefüllt, wie es durch den Pfeil P in Fig. 2 angedeutet ist. Beim Durchlaufen der Befeuchtungseinheit 36 werden die Kunststoff-Partikel mit einer Flüssigkeit, beispielsweise Wasser oberflächlich ange- feuchtet, wie es in Fig. 2 schematisch dargestellt ist.
Nach vollständiger Füllung der Formteilkavität K wird das Heißgas aus dem Gasvorrat 26 durch den jeweiligen Gaszuführkanal 27 in den Gasraum 24 eingebracht. In den Gasraum 24 wird dann mittels der Einspritzvorrichtung 27 soviel
Wasser eingespritzt, dass das Wasser vollständig verdampft und in dem Gasraum 24 ein Heißgas-Wasserdampf-Gemisch gebildet ist, das durch die Gaskanäle 18 in die Formteilkavität K eingeleitet wird, wie es in Fig. 3 dargestellt ist. Somit können das Heißgas und der Wasserdampf ohne zu kondensieren in die Formteilkavität K gelangen. Die auf dem angefeuchteten KunstStoff-Partikeln befindliche Flüssigkeit verdampft und es wird ein zusätzlicher Heißdampf erzeugt. Durch Zusammenwirken des Heißgases und des Heißdampfes wer- den die Kunststoff-Partikel verschweißt oder versintert.
Nach erfolgter Verschweißung oder Versinterung der Kunststoff-Partikel in der Formteilkavität K wird die Zuführung des Heißgases abgestellt (s. Fig. 4) und die beiden 1.
Werkzeugsegmente 13 der beiden Teilwerkzeuge 11 und 12 werden durch das jeweilige 1. Temperiersystem 15 auf eine Ent- formungstemperatur von beispielsweise 80°C abgekühlt (s. Fig. 4). Nach Erreichen der Entformungstemperatur öffnet die Vorrichtung 10 und das stabilisierte Formteil kann ent- nommen werden. Es ist somit wieder der in Fig. 1 dargestellte Zustand erreicht, von dem aus der vorgenannte Zyklus nochmals abläuft.

Claims

Patentansprüche
Verfahren zur Herstellung eines aus einem Partikelschaum bestehenden Formteils, wobei Kunststoff- Partikel in eine Formteilkavität (K) eingebracht werden und dort unter Zuführung von Heißgas aufgeschäumt und/oder versintert werden, und wobei als Heißgas ein Gas oder eine Gasmischung verwendet wird, das/die bei einer Temperatur > 20°C gasförmig ist dadurch gekennzeichnet, dass in das Heißgas vor dessen Einbringung in die Formteilkavität (K) eine Flüssigkeit eingespritzt und verdampft wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Gas reines Kohlenstoffdioxid (C02) oder eine Gasmischung mit einem Anteil von Kohlenstoffdioxid (CO2) verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass als Gas reiner Stickstoff (N2) oder eine Gasmischung mit einem Anteil von Stickstoff (N2) verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Wasser in das Heißgas eingespritzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Heißgas eine Temperatur von > 140°C aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit in dem Heißgas vollständig verdampft wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Heißgas in einen der Form- teilkavität (K) vorgelagerten Gasraum (24) eingebracht und die Flüssigkeit in den Gasraum (24) eingespritzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffpartikel vor der Einbringung in die Formteilkavität (K) mit einer Flüssigkeit angefeuchtet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffpartikel nach der Einbringung in die Formteilkavität (K) mit einer Flüssigkeit angefeuchtet werden.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeich net, dass als Flüssigkeit zum Anfeuchten der Kunststoff-Partikel Wasser verwendet wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die die Kunststoff-Partikel befeuchtende Flüssigkeit durch das zugeführte Heißgas innerhalb der Formteilkavität (K) verdampft wird.
12. Vorrichtung zur Herstellung eines aus einem Partikelschaum bestehenden Formteils, mit mehreren Teilwerkzeugen (11, 12), die jeweils eine Teilkavität (14) aufweisen, wobei die Teilkavitäten im Zusammenwirken eine Formteilkavität (K) bilden, wobei zumindest eines der Teilwerkzeuge (11, 12) einen Zuführkanal (35), durch den Kunststoff-Partikel in die Formteilkavität (K) einbringbar sind, und einen Gasraum (24) aufweist, aus dem ein Heißgas durch zumindest ein Gaskanal (18) in die Formteilkavität (K) einbringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einspritzvorrichtung (37) vorgesehen ist, mittels der eine Flüssigkeit in den Gasraum (24) einspritzbar ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzvorrichtung (37) zumindest eine in dem Gasraum (24) mündende Einspritzleitung (40) aufweist und dass in der Einspritzleitung (40) ein Steuerventil (39) angeordnet ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Befeuchtungseinheit (36) vorgesehen ist, mittels der die Kunststoff-Partikel mit einer Flüssigkeit befeuchtbar sind.
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