DD211574A1

DD211574A1 - Verfahren zur herstellung von geschaeumten halbzeugen und formteilen

Info

Publication number: DD211574A1
Application number: DD24469982A
Authority: DD
Inventors: Gunter Siebdrath
Original assignee: Werkzeugmasch Forschzent
Priority date: 1982-11-09
Filing date: 1982-11-09
Publication date: 1984-07-18

Abstract

Die Erfindung beinhaltet ein Verfahren zur Herstellung von geschlossenzelligen, geschaeumten Halbzeugen und Formteilen aus treibmittelhaltigem, duroplastischem oder thermoplastischem, elastischem, erforderlichenfalls Fuellstoffe enthaltendem Ausgangsstoff, der auf physikalischem oder chemischen Wege zum Schaeumen in einem Hohlraum veranlasst wird und der bevorzugt zur Waerme- und Kaelteisolation dient. Ziel ist die Verbesserung der Isolationseigenschaften und damit verbunden die Einsparung von Ausgangsmaterial. Die Aufgabe besteht im Ausschalten des atmosphaerischen Luftdrucks, der dem Blaehvorgang im Innern des Materialschaumes entgegenwirkt. Erfindungsgemaess wird das durch die Evakuierung des Formenhohlraums bis zum Erreichen ausreichender Gestaltfestigkeit des Materialschaumes erreicht. Anwendungsgebiete sind die Waerme- und Kaelteisolation, die Gewichtsverringerung von Gehaeuseteilen, usw.

Description

Titel der Erfindung

Verfahren zur Herstellung von geschäumten Halbzeugen und Formteilen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von geschlossenzelligen, geschäumten Halbzeugen und Formteilen aus treibmittelhaltigem, duroplastischem oder thermoplastischem, elastischem, erforderlichenfalls Füllstoffe enthaltendem Ausgangsstoff, der auf physikalischem oder chemischem Wege zum Schäumen in einem Formenhohlraum veranlaßt wird.

Zur Isolation gegen Wärme- oder Kälteverluste werden derartige feste, geschlossenzellige Schäume, vorwiegend aus Plasten bestehend, angewendet. Diese Schäume bestehen in ihrer Struktur in einer Anhäufung von gasgefülltem Plast, Glas oder andersartigen Bläschen.

Der dabei vorliegende Gasdruck in den 31äschen liegt in der Größenordnung des atmosphärischen Druckes oder geringfügig darüber.

Zur Verstärkung, zur Erhöhung der Steifigkeit, zur Erzielung besonderer Effekte oder physikalisch-technischer Eigenschaften oder aber auch nur zur Verringerung des relativ hohen ?lasteinsatze3 bzw. Einsatzes anderer ge-

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schäumter Materialien wurden dabei Füllstoffe auf Silikat-, Textil- oder Metallgrundlage oder ganz anderer Art verwendet, die außerdem noch als Matten, Vliese, Gewirke, Preßteile usw. beigefügt werden können.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

%ch einem bekannten Verfahren zur Herstellung von warmhärtenden Porinstoffen (DE-OS 26 51 400), auf der Basis von Isöcyanatharzen und Eeaktionsmittel für vernetzte Kunststoffe, die einkomponentig zur Verarbeitung gelangen, werden einer isocyanathaltigen Komponente eine Substanz oder Substanzgemische, die Heaktionsmittel für das Isocyanat enthalten und diese bei den Bedingungen der Formgebung dem Isocyanat zur Härtungsreaktion zur Verfügung stellen, beigemischt und gegebenenfalls dispergiert.

Der so erzeugte Formstoff kann außerdem noch Füll- und Hilfsstoffe enthalten.

Dieser Formstoff wird in geeigneten Verarbeitungsinaschinen und nach geeigneten Methoden gegebenenfalls unter höherem oder geringerem als dem atmosphärischen Druck zu Formkörpern verarbeitet.

Zusätzlich ist vorgesehen,solche Füllstoffe zuzusetzen, die bei der Härtungsreaktion möglicherweise frei?;erdende gasförmige Produkte teilweise oder vollständig absorbieren. Unter vielen weiteren Verarbeitungsmöglichkeiten ist für dieses Verfahren auch das Schäumen zu Schaumstoffen zu nennen.

Dieses Verfahren weist aber hinsichtlich Materialeinsparung, Verbesserung de;r Wärmeisolationseigenschaften und Verringerung des Eigengewichtes erhebliche Nachteile auf: Bei der Herstellung von vernetzten Kunststoffen aus einer einkomponentigen Ausgangsrezeptur ist das Wesentlichste der Vernetzungsprozeß aller in dieser einen Komponente enthaltenen Reaktionspartner selbst. Um diese Vernetzung exakt und erfolgreich durchführen zu können, müssen für den

Anlauf der Vernetzungsreaktioa erforderliche äußere Bedingungen geschaffen werden.

Eine dieser Bedingungen besteht in der Veränderung des atmosphärischen Druckes nach oben oder unten. Sie dient entsprechend der DE-OS 26 51 400 einzig dem Zweck, den durch Rezeptureinstellung vorprogrammierten Reaktionsbeginn für die Herstellung eines vernetzten Kunststoffes einzuleiten.

Das kann auch nicht anders sein, denn solange der atmosphärische Luftdruck auf den aushärtenden Formstoff in der Form wirkt, stellt sich automatisch in den Bläschen des geschäumten Formstoffes ein Druck ein, der etwa dem atmosphärischen Luftdruck entspricht. Damit ist der eigentliche Schäumvorgang abgeschlossen und damit sind auch hinsichtlich des Materialeinsatzes Grenzen gesetzt. Eine Materialeinsparung oder Verbesserung der Wärmeisolationseigenschaften oder eine Verringerung des Eigengewichtes des Endproduktes tritt nicht ein und ist auch durch Anwendung änderbarer Druckverhältnisse nicht vorgesehen.

Ziel der Erfindung

Es ist Ziel der Erfindung, die Gebrauchseigenschaften hinsichtlich Wärme- und Kälteisolation geschäumter Halbzeuge und Formteile zu verbessern und gleichzeitig Ausgangsmaterial einzusparen. Außerdem werden Importe solcher Formstoffe und Halbzeuge unnötig und der Weg der Herstellung neuer Erzeug·*· nisse ist freigemacht.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Durch die Erfindung soll vermieden werden, daß der dem Blähmittel im zu formenden Materialschaum entgegenwirkende atmosphärische Luftdruck zur Wirkung kommt.

Die technische Aufgabe der Erfindung, bei dem ein Verfahren zur Herstellung von geschlossenzelligen, geschäumten Halb-

zeugen und Formteilen aus treibmittelhaltigem,duroplastischem oder thermoplastischem, elastischem, erforderlichenfalls Füllstoffe enthaltendem Ausgangsstoff, der auf physikalischem oder chemischem Wege zum Schäumen in einem Formhohlraum veranlaßt wird, entwickelt werden soll, besteht darin, daß dem Blähmittel im Materialschaum die Möglichkeit gegeben wird, sich unabhängig vom atmosphärischen Luftdruck auszudehnen,

Erfindungsgemäß wird das dadurch gelöst, daß der treibmittelhaltige Ausgangsstoff in einem teilevakuierten Formenhohlraum geschäumt und danach der Formenhohlraum gegen das Eindringen von Außenluft so lange druckdicht abgeschlossen ist, bis der Materialschaum in der Randschicht so weit verfestigt ist, daß ausreichender Widerstand gegen die Wirkung des. atmosphärischen Luftdrucks besteht.

Aüsführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend an Hand von drei Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Beispiel 1;

Herstellung von Isolierkörpern für Kühlschränke oder für Wärmedämmplatten oder für Wärmedämmbauteile wie Rohrleitungsisolatoren u· a..

Derartige Isolierkörper werden üblicherweise im wesentlichen aus treibmittelhaltigem Polystyrol hergestellt. Dazu wird in einer Aufbersitungsmaschine PoIystyrolschaum aufgewärmt und unter Druck in einem Reservoir bereitgestellt. Zur Fertigung des Schaumkörpers ist eine allseitig geschlossene, geteilte Form erforderlich, die für Großserienbetrieb meistens aus Stahl oder Leichtmetall besteht. In diese Form wird nach dem herkömmlichen Verfahren über eine absperrbare Angußöffnung eine definierte, im voraus errechnete oder erprobte Menge plastifiziertes, treibmittelhaltiges Polystyrol

aus dem Reservoir eingefüllt. Sobald das bis zur Erweichungstemperatur erwärmte Polystyrolgranulat das druckbeaufschlagte Reservoir der Aufbereitungsmaschine verläßt, kann das im Polystyrol eingebaute Treibmittel expandieren, wodurch die Form ausgefüllt wird. Die in der Form enthaltene Luft wird vom expandierenden Schaum über Entlüftungsschlitze oder die Trennebenen aus der Form gedrückt. Dabei wirkt der treibmittelhaltige Schaum gegen den atmosphärischen Luftdruck, dieser muß also stärker als der Luftdruck sein. Der in den Poystyrolbläschen nach Abkühlung des Plastschaumes vorhandene Gasdruck liegt also beim herkömmlichen Verfahren etwa in der Größenordnung des atmosphärischen Luftdrucks. Daraus resultiert, daß die Wärmeleitfähigkeit um einen gewissen Grenzwert von Д. ⁵^ 0,02 kcal/m h grad liegt, der auch durch Erhöhung des Treibmittelanteils nur unwesentlich verbessert werden kann.

Erfindungsgemäß wird? die Form am Ende des größten Fließweges an eine Evakuierungsmaschine angeschlossen, die einige Sekunden vor Einfüllung der treibmittelhaltigen Plastmasse eingeschaltet wird. Dabei ist gewährleistet, daß auf die aufblähende Plastmasse ein hohes Vakuum wirkt, das das Expandieren des Treibgases im Schaum begünstigt, wodurch ein wesentlich geringerer Materialeinsatz an Plastmasse erforderlich ist. Diese optimale Plastmassemenge pro Form wird vorher berechnet bzw. durch Versuche ermittelt.

Durch das Anschließen der Form an ein Vakuum wird nicht nur eine Materialeinsparung an Piastmasse erreicht, da die Dichte abnimmt. Der gesamte Vorgang läuft schneller ab, die Form ist schneller gefüllt. Auch wird die 7/ärmedämmung erheblich vergrößert. Der Gasdruck in den Bläschen nimmt nach Abkühlung der Plastmasse etwa die Größenordnung des während der Verschäumung in der Form bestehenden Vakuumdruckes ein.

Beispiel 2%

Herstellung von Isolierglas

Zur Verbesserung der Harmedämmung bestehen Fenster häufig aus zwei, seltener aus drei Glasscheiben, wobei den zwischen

diesen liegenden Luft- oder Gasschichten der wesentlichste Anteil an der Wärmedämmung zuzuschreiben ist. Derartige Fenster sind teuer und die Wärmedännnung infolge Undichtheit gegenüber der Außenluft oder Außenatmosphäre unvollkommen.

Die neuartige Scheibe, deren Anwendung nur dort sinnvoll ist, wo es lediglich oder ausdrücklich darauf ankommt, beispielsweise in der Industrie, bei Dachfenstern, an Gewächshäusern usw., das Licht nur gedämpft durchscheinen zu lassen, besteht aus Schaumglasscheiben mit integralem Aufbau und teilevakuierten Gasblasen. Pur die Herstellung solchem Schaumglases ist eine Anlage erforderlich, bei der der Glasschmelze unter Druck Treibmittel zugegeben wird, das in einer Folgeanlage, z. B. Stahlbandanlage mit Vakuumabsaugung, die Glasschmelze zur endgültigen Scheibendicke auftreibt·

Diese Schaumglasschetben sind durch die Materialeinsparung wesentlich leichter und weisen eine höhere Y/armedämmung auf·

Das Verhältnis der Biegefestigkeit zur Eigenmasse unter Berücksichtigung des integralen Aufbaus im Vergleich zu unverschäumtem Glas beträgt etwa vier zu eins.

Beispiel 3:

Herstellung von großflächigen Pormteilen wie Rotorblätter von Lüftern

Derartige Formteile müssen fest und besonders leicht sein. Aus diesem Grunde benutzt man dafür Struktur- oder Integralschaum, zumeist aus Kunststoffen, da sich dieser bereits für solche Formteile bewährt hat.

Uach diesem Wirkprinzip hergestellte Fonnteile ergeben nach bisherigen Erkenntnissen hinsichtlich mechaniecher Eigenschaften und der erforderlichen Werkstoffeinsatzmenge optimale Anwendungsverhältnisse.

Eine darüberhinausgehende erhebliche Verbesserung der Festigkeitseigenschaften ist ersielbar durch Armierung des Schaumes

in den Randzonea mit Fasern, Faservliesen usw. Bisher war dies technologisch kaum oder schwer beherrschbar.

Besonders Faservliese sind durch den Blähdruck des Treibgases allein nicht oder nur unvollkommen vom Kunststoffschaum durchdringbar.

Durch Anwendung der Vakuumtechnik wird die Durchdringungsfähigkeit des Vlieses stark verbessert, vielleicht sogar überhaupt erst ermöglicht, da die aus den Faserzwischenräumen abgesaugte Luft dem Eindringen des Piastschaurnes, in diesem Falle eines flüssigen Plastschaumes, keinen Wider· stand entgegensetzt.

Claims

8 Erfindungsanspruch

Verfahren zur Herstellung von geschlossenzelligen, geschäumten Halbzeugen und Formteilen aus treibmittelhaltigem, duroplastischem oder thermoplastischem, elastischem, erforderlichenfalls Füllstoffe enthaltendem Ausgangsstoff, der auf physikalischem oder chemischem Wege zum Schäumen in einem Formenhohlraum veranlaßt wird,
dadurch gekennzeichnet,

daß' der treibmittelhaltige Ausgangsstoff in einem teilevakuierten Formenhohlraum geschäumt und danach der Formenhohlraum gegen das Eindringen von Außenluft so lange druckdicht abgeschlossen wird, bis der Materialschaum in der Randschicht so weit verfestigt ist, daß ausreichender V/iderstand -gegen die Wirkung des atmosphärischen Luftdruckes besteht.