DE1504056A1 - Verfahren zur Herstellung von Schaumstofformkoerpern - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von Schaumstoffformkörpern Es ist bekannt, daß man Formkörper aus schaumförmigen thermoplastischen Kunststoffen durch Erhitzen von feinteiligen treibmittelhaltigen thermoplastischen Kunststoffen in gasdurchlässigen Formen auf Temperaturen oberhalb des Erweichungspunktes der thermoplastischen Kunststoffe herstellen kann. Heim Erhitzen schäumen die Teilchen auf und sintern unter dem Druck des Treibmittels zu homogenen Formkörpern zusammen. Um Formkörper mit besonders niedrigem Raumgewicht erhalten zu können, hat sich eine Arbeitsweise in der Technik eingeführt, bei der man bereits geschäumte, aber noch blähfähige Teilchen erhitzt und somit weiter aufschäumt, so daß sie versintern: Es hat sich gezeigt, daß nach einer solchen Arbeitsweile hergestellte Formkörper mitunter nicht in allen Eigenschaften befriedigen. ts kann 2.H. vorkommen, daB die Oberflächenkanten odet Ecken der Formkörper nur ungenügend mechanisch widerstandsfähig sind. Von Formkörpern, die für isolierende oder sto13dämpfende Aufgaben bestimmt sind, werden bestimmte Festigkeitseigenschaften gefordert. Die Festigkeit von Schaumstoffen nimmt mit steigendem Raumgewicht zu. Hauptsächlich bei Massenartikeln für Verpackungszwecke ist es wünschenswert, daß besonders die beanspruchten Teile des Formkörpers eine ausreichende Festigkeit haben.
• Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus schaumförmigen thermoplastischen Kunststoffen, bei dem man feinteilige verschäumbare thermoplastische Kunststoffe in Formen, die nicht gasdicht schlier3en, durch Erhitzen aufschäumt und versintert, wobei die Teilchen zum Füllen der Form mittels pneumatischer Förderung in die Form eingebracht werden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man innerhalb des Formenhohlraumes mittels eines räumlich gerichteten Druckgefälles Teilchen einer bestimmten Kenngröße an vorgegebene Stellen der Form fördert und den restlichen Teil des Formenhohlraumes mit Teilchen einer anderen Kenngröße ausfüllt. Das Verfahren eignet sich grundsätzlich zur Herstellung von Formkörpern aus feinteiligen verschäumbaren thermoplastischen Kunststoffen, die durch Erhitzen versintert werden können. Von diesen Kunststoffen haben verschäumbare Styralpollmerisate besondere Bedeutung.
• Styrolpolymerisate im Sinne der Erfindung sind Polystyrol und

  Mischpolymerisate des Styrole mit anderen Ot , f3-ungesättigten

  polymerisierbaren Verbindungen, die mindestens 50 46*üöhttteilü

  Styrol einpolymerisiert enthalten. Als Mischpolymerisationskomponenten kommen z.B. in Frage O(., -Methylstyrol, kernhalogenierte Styrole, kernalkylierte Styrole, Acrylnitril, Ester der Acryl-oder Methacrylsäure von Alkoholen mit 1 bis 8 C-Atomen, N-Vinylverbindungen, wie Vinylcarbazol, oder auch geringe Mengen an Verbindungen, die zwei polymerisierbare Doppelbindungen enthalten, wie Butadien, Divinylbenzol oder Butandiol-diacrylat. Die Styrolpolymerisate können Zusätze enthalten, z.B. Flammschutzmittel, wie Tris-dibrompropyl-phosphat, Hexabromcyclododecan, Chlorparaffin, oder Synergisten für die Flammschutzmittel, wie Ferroeen, hochzersetzliche organische Peroxyde, weiterhin Farbstoffe oder beliebige Füllstoffe. Die Styrolpolymerisate enthalten in homogener Verteilung ein Treibmittel. Als Treibmittel ,eignen sich z.B. unter Normalbedingungen gasförmige oder flüssige Kohlenwasserstoffe oder Halogenkohlenwasserstöfre, die das Styrolpolymerisat nicht lösen und deren Siedepunkte unter dem Erweichungspunkt des Polymerisates liegen. Geeignete Treibmittel sind z.B. Propan, Butan, Pentan, Cyclopentan, Hexan, Cyclohexan, Dichlordifluormethan und Trifluorchlormethan. Die Treibmittel sind in den Styrolpolymerisaten-im allgemeinen in Mengen zwischen 3 und 15 Gewichtsprozent, bezogen auf das Polymerisat, enthalten. Die feinteiligen Styrolpolymerisate können z.B. in Perlform, in Form zylindrischer Granulate oder in Form von Brocken vorliegen, wie sie beim Mahlen von Substanzpolymerisaten erhalten werden. Die Teilchen haben vorteilhaft einen Durchmesser von 0,1 bis 6 mm, insbesondere von 0,4 bis 3 mm. Vorteilhaft werden nach dem Verfahren der Erfindung vorgeschäumte Styrolpolymerisate verarbeitet. Die feinteiligen Styrolpolymeri rate können z.B. auf das 10- bis 100-fache ihres ursprünglichen Volumens vorgeschäumt sein. Das Vorschäumen wird nach bekannten Verfahren, z.B. durch Behandeln der treibmittelhaltigen Teilchen mit strömendem Wasserdampf, vorgenommen. Das Erhitzen der feinteiligen vorgeschäumten Styrolpolymerisate wird in nicht gasdicht schließenden Formen vorgenƒ;gaen. Unter nicht gasdicht schließenden Formen sind solche Formen zu verstehen, aus denen Gase, z.B Luft, nicht aber das aufschäumende Polymerisat entweichen können. Man erhitzt die vorgeschäumten Teilchen zweckmäßig mit Wasserdampf oder Gemischen aus Wasserdampf und Luft. Die Arbeitsweisen zum Vorschäumen von Styrolpolymerisaten bzw."zum Auoschäumen sind beispielsweise in Arbeiten von F. S7ttastny beschrieben, die in der Zeitschrift "Kunststoffe", 44. Jahrgang, 1954,'auf den Seiten 173 bis 180, sowie in der Zeitschrift "Der Plastverarbeiter", Jahrgang 1954, auf den Seiten 260 bis 271, erschienen sind. Außerdem werden die Arbeiteweisen 'in dem Buch von H.L. v. Cube und K.E. Fohl "Die Technologie des schäumbaren Polystyrols", Dr. Alfred Hüthig Verlag GmbH, Heidelberg, 1965, beschrieben. Unter Teilchen einer bestimmten Kenngröße sollen feinteilige verschäumbare Künetstoffe mit bestimmten Materialeigenschaften verstanden werden. So können sich z.B. die Teilchen hinsichtlich ihrer stofflichen Zusammensetzung oder. ihres Raumgewichtes z.B. im vorgeschäumten Zustand unterscheiden. Unter unterschiedlicher stofflicher Zusammensetzung soll der Unterschied im Konomerenaufbau, im Gehalt an Zusatzstoffen, wie Plammschutzmitteln, Farbstoffen oder Füllstoffen, verstanden werden. So kann man beispielsweise in die die Deckschicht des Formkörpers bildenden Stellen der Form verschäunbare Kunststoffe einbringen, die gegen die Einwirkung bestimmter Lösungsmittel, z.B. gegen Schmieröle, widerstandsfähig sind. Zur Herstellung besonders schwerentflamm- barer Formkörper kann man für die die Oberflächen des Formkörpers bildenden Schichten Kunststoffe mit einem besonders hohen Gehalt an Plammschutzmittel verwenden. Die Kunststoffe können sich auch im Raumgewicht unterscheiden.
• 3ö kann man z. B. ah die Stellen der Form, in denen mechanisch besonders widerstandsfähige Teile des Formkörpers gebildet worden, feinteilige vorgeschäumte Kunststoffe mit hohem Raumgewicht und in den verbleibenden Formenhohlraum Kunststoffe mit relativ niedrigem Raumgewicht fördern. 8agh dem Prinzip köünen Formkörper erhalten werden, die an mechanisch besonders beanspruchten Stellen, bei$pielsweise an den Ecken oder Rändern, verstärkt sind.

  Die Teilchen werdeä@mittels eines räumlich gerlchteteä D=uc'kge-

  fällen an vorgegebene Stellen der Form gefördert. )lau kann die

  Anteile der Teilchen verebhiedener 1Ceangrößen entweder nachein-

  ander oder durch mehrere Etaläsae gleicheeitig@an verschiedenen'

  Stellen der Fora fördern.

  Das räumlich gerichtete Druckgef4lle kann z. B: dmduteh aufgebaut

  werdet, daß man an einer Stelle der Fora ein Vakuum ßnIegt und

  die Teilchen an einer anderen Stolle durch einen Einlaß eintreten

  läßt.

  Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können Formkörper mit besonders günstigen mechanischen Eigenschaften hergestellt werden. Im Vergleich zu bekannten Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus schaumförmigen thermoplastischen Kunststoffen werden geringere Mengen des zum Erreichen bestimmter Eigenschaften erforderlichen verschäumbaren Rohstoffes benötigt. Eine zweckmäßige Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht aus einer Form, die nicht gasdicht schließt, mit pneumatischer Fülleinrichtung. An einer oder mehreren Stellen der Form sind Gasauslaßöffnungen angeordnet, an denen das Trägergas für den Transport des thermoplastischen Kunststoffs bevorzugt entweichen kann. Die Gasauslaßöffnungen sind zweckmäßig mit einem evakuierbaren Behälter fest verbunden. So kann man z.8. an den Gasaustrittsöffnungen ein Vakuum anlegen und den vereehäumbaren Kunststoff mittels Druckluft durch die Einlaßöffnungen in die Form befördern. Der Kunststoff sammelt sich dann an der Stelle der Form an, an der die Gasaustrittsöffnung angeordnet ist. Auf diese Weise ist es beispielsweise möglich, in die Ecken der P#rm, in der z.B. ein Verpackungskörper hergestellt werden soll, vorgeachäumten feinteiligen Kunststoff hoher Dichte zu befördern und danach den Rest der Form mit vorgeschäumtem Kunststoff niedriger Dichte zu füllen. Nach dem Ausschäumen erhalt man einen Porakörper, der an den Ecken mechanisch besondere fest Set. Die Gasauslaßöffnungeä werden vorteilhaft an den Stellen der Form angeordnet, an denen die Teilchen einer bestimmten genngrö$e kon-zentriert werden sollen. Es ist aber auch möglich, die Gaaaustritteöffnungen an solchen Stellen der Fora anzuordnen, au denen

  sich Grenzflächen zwischen den verschiedenen Teilchenarten aus-

  bilden sollen. Die Teilchen unterschiedlicher ltenasahlen werden

  dann gleichseitig durch verschiedene Eiplagstutzea in die Porim

  eingebracht.

  Beispielhafte Ausführungsformen der erfindungegeme-ßen Vorrich- tungen sind in den Figuren von 1 und 2 dargestellt.

  Figur 1 stellt den Querschnitt durch eine Form zur Herstellung

  von Formkörpern mit U-förmigwn QQerschnittsflächen dar. In den

  Boden der Form 1 ist ein Einfülletutzen 2 4ngeordnet, durch den

  des verschäumbare Material in den Formsnhohlraum 3 eingebracht

  wird. Die äußeren Seitenwände 4 der Form 1 sind mit einer Viel-

  zahl von Durchbrüchen 5 versehen. Die Oberseite der Porm-ä

  ebenfalls mit Durchbrüchen 5 versehen, die in einen Kanal 7 ein-

  münden. Der Kanal 7 ist mit einem Stutzen 8 verbunden, durch den

  die Luft über den Kanal 7 aus dem Formenhohlraum 3 abgesaugt wer-

  den kann. Die Form 1 ist an den Seiten von Dampfkammern 9 umge-

  ben. Wird die Luft aus dem Formenhohlraum 3 abgesaugt und gleich-

  zeitig verschäumbares Material durch einen Einfüllatutmen 2 ein-

  gebracht, so sammelt sich das Natqrial zunächst in den Seiten-

  teilen der Form an. Unterbricht man den Zulauf des Materials und

  bringt einen verachäumbaren Rohstoff mit anderen Kennzahlen ein,

  so sammelt sich dieser Rohstoff in dem restlichen Teil der Form

  an. Nach dem Füllen wird wie üblich durch Einblasen von Dampf

  durch die Dampfkamter 9 in den Innenhohlraum 3 der Form 1 des

  verscbäumbaren Materials Busgeschäumt.

  Figur 2 stellt eine andere Variante- der erfindungegemäßen Vorrichtung dar. Zn den Hoden der Form 1 sind mehrere Linfüllstutzen 2 eingelassen, durch die der Formeninnenraum 3 mit verschäumbarem Kunststoff gefüllt werden kann. An mehreren Stellen der Form sind Durchbrüche 5 eingeschnitten, die entweder mit einem Kanal 7 oder direkt mit Stutzen 8 verbunden sind. Wird durch die Stutzen 8 Luft aus dem Formeninnenraum 3 abgesaugt, so kann durch die Einfüllstutzen 2 gleichzeitig Material mit unterschiedlichen Kenngrößen eingebracht werden. Es bildet sich eine Grenzfläche, zwischen den Anteilen unterschiedlicher Zusammensetzung aus.

Claims (3)

1. Patentansprüche . 1. Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus ßehaumförmigen thermoplastischen Kunststoffen, bei dem man feinteilige vers.chäumbare thermoplastische Kunetetoffe in Formen, die nicht gasdicht schließen, durch Erhitzen aufschäumt und versintert, wobei die Teilchen zum Füllen der Form mittels pneumatischer Förderung in die Form eingebracht werden, dadurch gekennzeich- net, daß man innerhalb des Formenhohlraumes mittels eines . räumlich gerichteten Druckgefälles Teilehen einer bestimmten Kenngröße an vorgegebene Stellen der Porgfözdert und den restlichen Teil des Formenhohlraumes mit Teilchen einer anderen Kenngröße ausfüllt..
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägergas durch Gasauslaßöffnungen abgeführt wird, die an den Stellen der Form angeordnet sind, an denen eine bestimmte Teilchenart konzentriert werden soll.
3. 3. Verfahren nach-Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägergas durch.Gasauslaßöffnungen abgeführt wird, die an solchen Stellen der Form angeordnet-sind, an denen sich Grenzflächen zwischen @den.verschiedenen Teilchenarten ausbilden sollen. .