NL8004094A

NL8004094A - METHOD AND APPARATUS FOR FORMING ARTICLES FROM EXPANDED FOAM

Info

Publication number: NL8004094A
Application number: NL8004094A
Authority: NL
Original assignee: Cellofoam Ag
Priority date: 1979-07-20
Filing date: 1980-07-16
Publication date: 1981-01-22
Also published as: IT1132060B; DK219480A; IT8022342A0; ZA80451B; KR830001991A; LU82398A1; IE800185L; CA1130968A; KR840000070B1; ES8102890A1; NO800518L; DE3011519A1; BR8000985A; FI801390A; GB2055380A; PT70841A; AU5532880A; FR2461732A1; BE884378A; JPS5617231A

Description

N/29.487-Kp/vdM * - 1 -N / 29,487-Kp / vdM * - 1 -

Werkwijze en apparaat voor het vormen van voorwerpen uit geëxpandeerd schuim.Method and device for forming articles from expanded foam.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op voorwerpen uit geëxpandeerd schuim van synthetische thermoplastische materialen en in het bijzonder op het voorexpanderen van kralen van een dergelijk thermoplastisch materiaal 5 voor gebruik in erop volgende vormingswerkwijzen.The present invention relates to expanded foam articles of synthetic thermoplastic materials and in particular to pre-expanding beads of such a thermoplastic material for use in subsequent molding processes.

Het is in de techniek gebruikelijk de thermoplastische kralen aanvankelijk voor te expanderen om de z.g. "pre-puffs" te vormen. Deze pre-puffs zijn geëxpandeerd tot tenminste 50 % van het volume van het uiteindelijk gevormde voor-10 werp. Door de kralen voor te vormen kan de gietvorm praktisch volledig worden gevuld, waardoor een meer uniforme expansie van kralen mogelijk is, holten kunnen worden voorkomen, lagere vormdrukken kunnen worden gebruikt en een hogere produktie-cyclus wordt verkregen, onder vorming van een schuim van lage 15 dichtheid. De fundamentele werkwijze is beschreven door G.R. Franson, Plastics Technology, juli 1956, blz. 452-455.It is common in the art to initially pre-expand the thermoplastic beads to form the so-called "pre-puffs". These prepuffs are expanded to at least 50% of the volume of the final molded article. By preforming the beads, the mold can be filled practically completely, allowing a more uniform expansion of beads, preventing cavities, using lower molding pressures, and obtaining a higher production cycle, forming a foam of low 15 density. The fundamental working method is described by G.R. Franson, Plastics Technology, July 1956, pp. 452-455.

Bij het voorexpanderen van kralen onder vorming van "pre-puffs" is het van belang uniforme, dimensioneel stabiele produkten te vervaardigen bij hoge produktiesnelheden.When pre-expanding beads to form "pre-puffs", it is important to produce uniform, dimensionally stable products at high production rates.

20 Het type polymeer, het gehalte aan vluchtige bestanddelen van de kraal vóór en na de voorexpansie en het vochtgehalte van de omgeving moeten alle in overweging worden genomen. Tenslotte moet de apparatuur voor het voorexpanderen en voor het vormen van het schuim in staat zijn om bij hoge snelheid zonder moei-25 lijkheden te werken.20 The type of polymer, the volatile content of the bead before and after the pre-expansion and the moisture content of the environment should all be considered. Finally, the pre-expanding and foam-forming equipment must be capable of operating at high speed without difficulty.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en een apparaat voor het voorexpanderen van thermoplastische materialen, die een opblaasmiddel bevatten. Meer in het bijzonder leert de uitvinding een manier voor het voorex-30 panderen, die dimensioneel stabiele "pre-puffs" maakt, die direct gevormd kunnen worden tot hun uiteindelijke afmetingen zonder verdere afwerking. De werkwijze en het apparaat volgens de onderhavige uitvinding produceren een gereed voorwerp in aanzienlijk minder tijd dan tot nog toe mogelijk was en produ-35 ceren een produkt, dat aanzienlijk meer uniform is voor wat 800 40 94 - 2 - betreft dichtheid en structurele integriteit en dat vervaardigd kan worden tegen lagere kosten en met minder kapitaalinvestering dan de produkten, die vervaardigd worden met de werkwijzen en de apparatuur uit de bekende stand der techniek.The present invention relates to a method and an apparatus for pre-expanding thermoplastic materials containing an blowing agent. More specifically, the invention teaches a way of pre-panning which makes dimensionally stable pre-puffs that can be molded directly to their final dimensions without further finishing. The method and apparatus of the present invention produce a finished article in considerably less time than has hitherto been possible and produce a product which is considerably more uniform in density and structural integrity in terms of density and structural integrity. which can be manufactured at a lower cost and with less capital investment than the products manufactured using the prior art methods and equipment.

5 In het kort, worden thermoplastische kralen, bijv.5 Briefly, thermoplastic beads, e.g.

polystyreenkralen, die een opblaasmiddel bevatten, bijv. pentaan, voorgeëxpandeerd door eerst een afgemeten hoeveelheid geroerde kralen door geleiding te verhitten tot hun verwekings-punt in een vat, dat praktisch op atmosferische druk wordt 10 gehouden. De verwarming wordt voortgezet en geregeld totdat de kralen in een vooraf bepaalde mate geëxpandeerd zijn. Er kan een gasvormig medium, bijv. lucht, door de kamer worden gevoerd ter verwijdering van evt. opblaasmiddel, dat vrijgemaakt is uit de kralen ter vermijding van evt. mogelijke gevaren 15 voor de gezondheid. Daarna wordt het vat gesloten en geëvacueerd, teneinde het opblaasmiddelgehalte van de kralen aanmerkelijk te verminderen. Wanneer de hoeveelheid opblaasmiddel is verminderd tot de gewenste hoeveelheid, laat men het vat terugkeren tot atmosferische druk.polystyrene beads containing an blowing agent, eg, pentane, pre-expanded by first heating a measured amount of stirred beads through conduction to their softening point in a vessel, which is kept practically at atmospheric pressure. Heating is continued and controlled until the beads have expanded to a predetermined degree. A gaseous medium, e.g. air, can be passed through the chamber to remove any. blowing agent, which has been released from the beads in order to avoid possibly. potential health hazards 15. The vessel is then closed and evacuated in order to significantly reduce the blowing agent content of the beads. When the amount of blowing agent is reduced to the desired amount, the vessel is allowed to return to atmospheric pressure.

20 De kralen kunnen dan direct worden overgebracht in een gietvormholte. Alternatief kunnen ze tot atmosferische druk worden teruggebracht in een voorraadvat, dat de gedeeltelijk geëxpandeerde kralen houdt op een verhoogde temperatuur. Door de pre-puffs op deze verhoogde temperatuur te houden 25 bleek dat de erop volgende vormgevingswerkwijze veel sneller kan worden uitgevoerd bij een lagere totale energieconsumptie.The beads can then be directly transferred into a mold cavity. Alternatively, they can be returned to atmospheric pressure in a storage vessel, which keeps the partially expanded beads at an elevated temperature. By keeping the prepuffs at this elevated temperature, it was found that the subsequent shaping process can be performed much faster at a lower overall energy consumption.

Vanuit de voorexpansiekamer of evt. het verwarmde voorraadvat, worden de pre-puffs ingespoten in een voorverwarmde gietvormholte of holten met gebruikelijke op lucht wer-30 kende vulkanonnen. Een aantal vulkanonnen wordt gebruikt om het vullen van de gietvormholte zo snel mogelijk te doen plaatsvinden. Ook kunnen de gietvormholten constant onder vacuum worden gehouden door een zuigpomp, teneinde het snel vullen van de gietvormholten te bevorderen.From the pre-expansion chamber or possibly. the heated storage vessel, the pre-puffs are injected into a preheated mold cavity or cavities with conventional air-acting fill guns. A number of filling guns are used to fill the mold cavity as quickly as possible. Also, the mold cavities can be kept constantly under vacuum by a suction pump to promote rapid filling of the mold cavities.

35 Wanneer het vullen voltooid is, wordt vacuumafzui ging gebruikt door één vlak van de gietvormholte, terwijl een verwarmend fluïdum zoals oververhitte stoom of hete lucht, wordt gevoerd door het andere vlak van de gietvormholte gedu- 8 0 0 4 3 § 4 « « - 3 - rende een bepaalde tijdsduur. Dan wordt de stroomrichting van het verwarmingsmedium omgekeerd door de gietvormholte, teneinde een uniforme verwarming en expansie van de pre-puffs te garanderen tot een gesmolten produkt. Het resterende opblaas-5 middel in de pre-puffs maakt expansie mogelijk gedurende de hogere vormtemperaturen en het is nodig voor volledige smelting.35 When filling is complete, vacuum suction is used through one face of the mold cavity, while a heating fluid such as superheated steam or hot air is passed through the other face of the mold cavity for 8 0 0 4 3 § 4 «« - 3 - ran for a certain length of time. Then, the flow direction of the heating medium is reversed through the mold cavity, to ensure uniform heating and expansion of the prepuffs to a molten product. The remaining inflation agent in the pre-puffs allows expansion during the higher molding temperatures and is required for complete melting.

Bij voltooiing van de expansie en smelting van de pre-puffs wordt de stroming van het verwarmende fluïdum afge-10 broken en wordt gedurende een korte tussenpoos een negatieve druk gehandhaafd ter verwijdering van praktisch al het vocht en het blaasmiddel. Dit helpt ook bij het vormen van een huid op het gevormde voorwerp, hetgeen ook tot stand kan worden gebracht door de gietvormoppervlakken te koelen. Daarna wordt 15 het inwendige van de holten teruggebracht op atmosferische druk en worden de holten geopend teneinde het gerede voorwerp automatisch te ejecteren.'Upon completion of the expansion and melting of the prepuffs, the flow of the heating fluid is discontinued and negative pressure is maintained for a short interval to remove practically all moisture and blowing agent. This also aids in forming a skin on the molded article, which can also be accomplished by cooling the mold surfaces. Thereafter, the interior of the cavities are returned to atmospheric pressure and the cavities are opened to automatically eject the finished object.

In een voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding wordt de pre-puff verder geëxpandeerd in de voorexpansietrap 20 door injectie van stoom in het vat na de aanvankelijke verwarming. Deze techniek dient om de pre-puff verder te verzachten en de migratie te bevorderen van het opblaasmiddel uit de pre-puff. Deze uitvoeringsvorm verkort de evacuatieperiode, die noodzakelijk is voor het verwijderen van praktisch al het 25 opblaasmiddel en maakt de vorming mogelijk van stabiele pre-puffs met een uitzonderlijk lage dichtheid.In a preferred embodiment of the invention, the pre-puff is further expanded in the pre-expansion stage 20 by injecting steam into the vessel after the initial heating. This technique serves to further soften the pre-puff and promote migration of the blowing agent from the pre-puff. This embodiment shortens the evacuation period necessary to remove practically all of the blowing agent and allows the formation of stable prepuffs with exceptionally low density.

De werkwijze volgens de onderhavige uitvinding vermindert niet alleen de tijd en de harding tussen de pre-expansietrap en de voratingstrap, doch elimineert ook de nood-30 zaak van het conditioneren van het gerede artikel na het vormen, zodat het produkt direct vanuit het vormingsapparaat kan worden verpakt en verzonden naar de klant.The method of the present invention not only reduces the time and curing between the pre-expansion stage and the pre-stage, but also eliminates the need to condition the finished article after molding so that the product can be delivered directly from the molding apparatus will be packed and shipped to the customer.

Zonder binding aan enige bijzondere theorie wordt aangenomen, dat het unieke succes van de uitvinding het best 35 kan worden begrepen door het effect te beschouwen van elk van de werkwijzetrappen volgens de uitvinding op de thermoplastische deeltjes. Aanvankelijk wordt de kraal gedurende de voor-verwarmingstrap onder roeren getuimeld tegen de hete wanden 8 0 0 4 0 $4 - 4 - van de voorexpander in een droge atmosfeer. De kraal wordt uniform en door en door verwarmd en mag vrij expanderen naarmate het opblaasmiddel verdampt. Omdat de voorexpansie-inrich-ting niet gesloten is of later wordt blootgesteld aan een druk 5 hoger dan de atmosferische druk, is de expansie niet vertraagd. Gedurende dit stadium kan de dichtheid van de pre-puff worden geregeld door variatie van de temperatuur van de kraal. Hoewel in alle gevallen de kraal enigermate verweekt is, wordt ze bij de hogere temperaturen meer vloeibaar en treedt er een grotere 10 expansie op. Omdat de kraaltemperatuur (en daardoor de dichtheid van de pre-puff) gemakkelijk kan worden geregeld voor elke charge, die in de pre-expansie-inrichting wordt gebracht, slechts door regeling van de manteltemperatuur en de verwar-mingsperiode, kan een grote verscheidenheid van produkten 15 worden gemaakt.Without binding to any particular theory, it is believed that the unique success of the invention can best be understood by considering the effect of each of the process steps of the invention on the thermoplastic particles. Initially, during the preheating step, the bead is tumbled with agitation against the hot walls of the pre-expander in a dry atmosphere. The bead is uniformly and thoroughly heated and allowed to expand freely as the blowing agent evaporates. Since the pre-expander is not closed or is later exposed to a pressure higher than atmospheric pressure, the expansion is not delayed. During this stage, the density of the pre-puff can be controlled by varying the temperature of the bead. Although in all cases the bead has softened somewhat, at the higher temperatures it becomes more liquid and a larger expansion occurs. Since the bead temperature (and therefore the density of the pre-puff) can be easily controlled for each batch introduced into the pre-expander, only by controlling the jacket temperature and the heating period, a wide variety of products 15 are made.

Twee andere voordelen worden verkregen in de voor-verwarmingstrap van de uitvinding. In de eerste plaats verweekt het oppervlak in grotere mate dan het inwendige, omdat de kralen worden verwarmd door geleiding van de wanden van de 20 pre-expansie-inrichting, waardoor ze bij koelen een dichte huid of korst vormen rond het deeltje. Dit verleent dimensio-nele stabiliteit aan de pre-puff. Stoom heeft dit effect niet, omdat het in de pre-puff dringt. In de tweede plaats wordt het ontsnappen van het vervluchtigde opblaasmiddel niet 25 vertraagd door de voorverwarming onder atmosferische druk.Two other advantages are obtained in the preheating step of the invention. First, the surface softens to a greater degree than the interior, because the beads are heated by guiding the walls of the pre-expansion device, forming a dense skin or crust around the particle upon cooling. This imparts dimensional stability to the pre-puff. Steam does not have this effect because it penetrates the pre-puff. Second, the escape of the volatilized blowing agent is not delayed by the preheating under atmospheric pressure.

Nadat de expansie is voltooid in de voorverwar-mingstrap, dient het aan de pre-puff aangelegde vacuum voor het verminderen van de concentratie van het opblaasmiddel tot een minimale hoeveelheid. Natuurlijk is minder tijd vereist 30 voor deze trap, omdat een aanzienlijke hoeveelheid van het opblaasmiddel reeds is verwijderd gedurende de voorverwarming.After the expansion is completed in the preheating stage, the vacuum applied to the pre-puff serves to reduce the concentration of the blowing agent to a minimum. Of course, less time is required for this step because a significant amount of the blowing agent has already been removed during preheating.

De verwijdering van het opblaasmiddel is een sleutelfactor bij het verkrijgen van een dimensioneel stabiel produkt. De pre-puff moet echter nog een minimale hoeveelheid ervan bevatten, 35 omdat ze nog verder moet expanderen tot het produkt gedurende de uiteindelijke vorming.The removal of the blowing agent is a key factor in obtaining a dimensionally stable product. However, the prepuff must still contain a minimal amount of it, because it must expand even further into the product during final formation.

In de voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding wordt ter bevordering van de reductie van de opblaasmiddelcon- 800 4 0 94 - 5 - * é centratie en van het vormingsproces, een kleine hoeveelheid stoom van hoge temperatuur ingespoten aan het eind van de voorverwarmingsperiode. Deze stoom verwarmt de pre-puff snel en expandeert deze verder. Niet alleen wordt hierdoor de dicht-5 heid van de pre-puff verminderd, doch dit bevordert ook de permeabiliteit van de oppervlaktehuid, waardoor de tijd en energie, diei nodig zijn voor het extraheren van het opblaas-middel uit de pre-puff gedurende de evacuat: vtrap, worden verminderd. De verwarming en de evacuatie van vluchtige stoffen 10 gedurende de verwarmingstrap wordt er ook door bevorderd.In the preferred embodiment of the invention, to promote the reduction of the blowing agent concentration and the forming process, a small amount of high temperature steam is injected at the end of the preheating period. This steam quickly heats the pre-puff and expands it further. Not only does this reduce the density of the pre-puff, but it also promotes the permeability of the surface skin, thereby reducing the time and energy required to extract the blowing agent from the pre-puff during the evacuat: vtrap, to be reduced. The heating and the evacuation of volatiles during the heating step is also promoted.

In de werkwijze volgens de uitvinding is de gietvorm geheel gevuld met de pre-puff. Gedurende de vormingstrap is er derhalve weinig verandering in de massadichtheid van de massa. In feite echter expanderen de individuele pre-puffs 15 verder, onder opvulling van de holten tussen de deeltjes. Het is om deze reden dat een kleine hoeveelheid opblaasmiddel achter moet blijven. Zonder dit zou geen verdere expansie optreden onder de vormingsomstandigheden en zou smelting slechts •optreden aan de punten, waar de sferische deeltjes elkaar 20 raken. Anderzijds moet, wanneer het vormen voltooid is, praktisch al het opblaasmiddel zijn verwijderd. Om hiervoor te zorgen en de deeltjes te smelten wordt stoom alternatief van één zijde van de gietvorm gevoerd, terwijl de gietvorm van de andere zijde onder vacuum wordt gebracht. De eindevacuatietrap 25 verzorgt ook een praktisch volledige verwijdering van het opblaasmiddel en van vocht. Wanneer beide niet zouden worden verwijderd, zou de koeltijd, die nodig is voordat het gevormde voorwerp uit de gietvorm kan worden verwijderd, verlengd worden (wegens' de hoge specifieke warmte van het water en de druk, 30 ontwikkeld door het opblaasmiddel) en zou de dimensionele stabiliteit verloren zijn.In the method according to the invention, the mold is completely filled with the pre-puff. Therefore, during the formation step, there is little change in the mass density of the mass. In fact, however, the individual prepuffs 15 expand further, filling the voids between the particles. It is for this reason that a small amount of blowing agent must remain. Without this, no further expansion would occur under the molding conditions and melting would only occur at the points where the spherical particles meet. On the other hand, when the molding is complete, practically all of the blowing agent must be removed. To ensure this and melt the particles, steam is alternatively fed from one side of the mold, while the mold from the other side is brought under vacuum. The final evacuation stage 25 also provides a practically complete removal of the blowing agent and moisture. If both were not removed, the cooling time required before the molded article can be removed from the mold would be extended (due to the high specific heat of the water and the pressure generated by the blowing agent) and the dimensional stability are lost.

Samengevat is het duidelijk, dat de werkwijze volgens de uitvinding doelmatig is, omdat het een unieke combinatie van trappen levert, die dienen voor het snel verwij-35 deren van het opblaasmiddel en het vocht, wanneer ze voor hun doeleinden hebben gediend, onder vorming van een uitstekend produkt, dat tot nog toe niet bereikbaar was en vooral bij hoge produktiesnelheden.In summary, it is clear that the method of the invention is effective because it provides a unique combination of steps that serve to rapidly remove the blowing agent and moisture when they have served their purposes, forming an excellent product, which has hitherto not been reached and especially at high production speeds.

800 40 94 - 6 -800 40 94 - 6 -

De figuur is een schematische illustratie van het pre-expansie- en vormingsapparaat en van de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding.The figure is a schematic illustration of the pre-expansion and molding apparatus and the method of the present invention.

In de figuur wordt een voorexpansie-apparaat afge-5 beeld, in het algemeen aangeduid met 10, dat een cylindrisch vat 12 omvat, waarvan de as zich in het algemeen horizonaal uitstrekt. Het vat 12 heeft in zijn eindwand 14 een opening voor toevoer van niet geëxpandeerd synthetisch thermoplastisch harsmateriaal in de vorm van kralen 16. Het meest algemeen ge-10 bruikte type materiaal is polystyreen, dat n-pentaan als op-blaasmiddel bevat. Het heeft een dichtheid van ca. 0,64 kg/1 en de hieronder beschreven voorwaarden worden gebruikt voor een dergelijk materiaal. De kralen 16 worden eerst gestort in een vultrechter 18. De gewenste hoeveelheid kralen 16 wordt 15 dan gevoerd naar het inwendige van het vat 12 door een laad-zuiger 20, die door middel van lucht kan zijn aangedreven.The figure shows a pre-expansion device, generally indicated at 10, which comprises a cylindrical vessel 12, the axis of which generally extends horizontally. The vessel 12 has an opening in its end wall 14 for supplying unexpanded synthetic thermoplastic resin material in the form of beads 16. The most commonly used type of material is polystyrene, which contains n-pentane as the blowing agent. It has a density of about 0.64 kg / l and the conditions described below are used for such a material. The beads 16 are first poured into a hopper 18. The desired amount of beads 16 is then fed to the interior of the vessel 12 through a loading piston 20 which may be air driven.

De inwendige wand van het vat 12 wordt verwarmd tot een temperatuur van 107-12l°C door een verwarmend fluïdum, dat gecirculeerd wordt door een verwarmingsmantel 22, die een 20 hoofdgedeelte van het uitwendige van het vat 12 omhult. Het verwarmende fluïdum wordt ingebracht door de invoer 24, die geplaatst is nabij de bovenrand 23 van de verwarmingsmantel, aan één zijde van vat 12, en wordt verwijderd door de afvoer 26, geplaatst aan de bodem van de mantel, van waaruit het 25 fluïdum wordt verwijderd.The interior wall of the vessel 12 is heated to a temperature of 107 DEG-121 ° C by a heating fluid which is circulated through a heating jacket 22 enclosing a major portion of the exterior of the vessel 12. The heating fluid is introduced through the inlet 24, which is placed near the top edge 23 of the heating jacket, on one side of vessel 12, and is removed through the outlet 26, placed at the bottom of the jacket, from which the fluid is deleted.

Er is een inrichting aangebracht voor het roeren van de kralen in het vat 12 in de vorm van een groot aantal spaken 28, gemonteerd op een roterende staaf, die door een niet aangegeven motor wordt aangedreven. Het roeren voorkomt 30 het agglomereren van de kralen en bevordert een uniforme verwarming .A device for agitating the beads in the vessel 12 in the form of a plurality of spokes 28 is mounted on a rotating rod driven by an engine not shown. Stirring prevents agglomeration of the beads and promotes uniform heating.

Terwijl de invoer nabij de laadzuiger 20 is geplaatst boven de centrale as van het vat 12, is de afvoer 30 vertikaal onder de centrale as geplaatst, zodat wanneer de af-35 voerzuiger 32 bediend wordt ter opening van de afvoer 30, de geëxpandeerde kralen onder invloed van de zwaartekracht zullen vloeien in een voorraadvat 34. Deze overgang kan worden versneld door de pre-puffs uit het vat 12 te blazen met lucht van 800 4094 - 7 - de ventilator 36.While the inlet near the loading piston 20 is positioned above the central axis of the vessel 12, the outlet 30 is vertically positioned below the central axis, so that when the outlet piston 32 is operated to open the outlet 30, the expanded beads under influence of gravity will flow into a storage vessel 34. This transition can be accelerated by blowing the pre-puffs out of the vessel 12 with air of 800 4094-7 - the fan 36.

Door de laadzuiger 20, beladen met de geschikte hoeveelheid kralen 16, worden de wanden van het vat 12 verwarmd tot de geschikte expansietemperatuur. Dit is een tempe-5 ratuur die voldoende is om het oppervlak van de kralen te verweken en het opblaasmiddel te verdampen, doch niet voldoende om smelting te veroorzaken tussen de kralen gedurende het roeren. De verwekingsgraad van de kraal en de periode van voorverwarmen is afhankelijk van de dichtheid van de pre-puff 10 en van het gewenste eindprodukt. Zoals algemeen aan de deskundige bekend is, is de expansie groter en de dichtheid van de pre-puff kleiner naarmate de kraal meer verweekt is. Wanneer bijv. een voeding wordt gebruikt van 20 kg polystyreenkralen, die 7 % pentaan als opblaasmiddel bevatten en men beoogt een 15 gereed produkt te vervaardigen met een dichtheid van 0,096 kg/ liter, dan moet de stoom die de verwarmingsmantel binnenkomt, worden ingesteld op 107°C en moet de voorverwarmingsperiode 70 seconden zijn. Aan de andere kant, wanneer een produkt van 0,026 kg/liter gewenst is, moet de temperatuur van de stoom in 20 de verwarmingsmantel worden ingesteld op 121°C bij een voorverwarmingsperiode van 70 seconden. Door verdubbeling van de voorverwarmingstijd tot 140 sec. bij een stoomtemperatuur van 121°C kan de dichtheid worden verminderd tot 0,020 kg/liter.The loading piston 20, loaded with the appropriate amount of beads 16, heats the walls of the vessel 12 to the appropriate expansion temperature. This is a temperature sufficient to soften the surface of the beads and evaporate the blowing agent, but not sufficient to cause melting between the beads during stirring. The bead softening rate and the preheating period depend on the density of the pre-puff 10 and the desired end product. As is well known to the skilled artisan, the greater the expansion and the density of the pre-puff the smaller the more the bead has softened. For example, when using a feed of 20 kg polystyrene beads containing 7% pentane blowing agent and it is intended to produce a finished product having a density of 0.096 kg / liter, the steam entering the heating jacket should be set to 107 ° C and the preheating period must be 70 seconds. On the other hand, if a product of 0.026 kg / liter is desired, the temperature of the steam in the heating mantle must be set at 121 ° C at a preheating period of 70 seconds. By doubling the preheating time to 140 sec. at a steam temperature of 121 ° C, the density can be reduced to 0.020 kg / liter.

De deskundige kan gemakkelijk de geschikte combinatie van tem-25 peratuur en tijd voor de voorverwarmingstrap bepalen door beschouwing van het type thermoplastische kraal, het gewicht van de lading, de apparatuur en de gewenste dichtheid. De laad-cylinder 20 wordt in werking gesteld voor het laden van de kralen in het inwendige van het vat 12, terwijl de roerder-30 staven 28 continu worden geroteerd, teneinde de kralen in contact te brengen met het verwarmde oppervlak van het vat 12.The skilled artisan can easily determine the appropriate combination of temperature and time for the preheating stage by considering the type of thermoplastic bead, the weight of the load, the equipment and the desired density. The loading cylinder 20 is actuated to load the beads into the interior of the vessel 12, while the stirrer bars 28 are continuously rotated to contact the beads with the heated surface of the vessel 12.

Hete lucht van een bron 36 kan worden ingebracht bij voorkeur bij een temperatuur boven het verwekingspunt van de kralen, door de leiding 38 en de wand 14 in het inwendige 35 van het vat 12. Er wordt in de kamer 12 een sterke stroom hete lucht gehandhaafd door de atmosfeer in het vat af te zuigen door een leiding 40, die verbonden is met een vacuumpomp. Zo wordt het inwendige van het vat gehandhaafd op of zeer nabij 800 4 0 94 - 8 - de atmosferische druk en worden dampen en gassen, die gedurende de expansie van de kralen worden ontwikkeld, zeer snel verwijderd. Het laatste is belangrijk, omdat het behulpzaam is bij de verwijdering van pentaan uit de kralen en dient als 5 veiligheidsoverweging, omdat het pentaangas, dat ontwikkeld wordt en in vrijheid komt in de atmosfeer van het vat, zeer explosief is wanneer het gemengd is met zuurstof. Wanneer bovendien de inkomende kralen vocht dragen als resultaat van lange opslagperioden of van voorverwerkingsreinigingstrappen, 10 is het belangrijk dat het vocht wordt verwijderd, zodat de expansie van alle kralen voort zal schrijden met een redelijk uniforme snelheid.Hot air from a source 36 can be introduced, preferably at a temperature above the softening point of the beads, through the conduit 38 and the wall 14 into the interior 35 of the vessel 12. A strong flow of hot air is maintained in the chamber 12 by extracting the atmosphere in the vessel through a conduit 40 connected to a vacuum pump. For example, the interior of the vessel is maintained at or very near atmospheric pressure and vapors and gases generated during the bead expansion are removed very quickly. The latter is important, as it aids in the removal of pentane from the beads and serves as a safety consideration, because the pentane gas, which develops and releases into the atmosphere of the vessel, is highly explosive when mixed with oxygen . In addition, when the incoming beads carry moisture as a result of long periods of storage or from preprocessing cleaning steps, it is important that the moisture be removed so that the expansion of all beads will proceed at a fairly uniform rate.

In die gevallen waarin een schuim van bijzonder lage dichtheid of hogere produktiesnelheden gewenst zijn, kan 15 een afgemeten hoeveelheid stoom van hoge temperatuur worden ingebracht door een groot aantal invoerleidingen (niet aangegeven) in de bodem van het vat 12 na de aanvankelijke expansie van de kralen met de droge lucht. Deze stoom heeft een temperatuur, die hoger is dan die van de pre-puff, bijv. van 100-20 177°C, en maakt de latente condensatiewarmte vrij op de poly-styreendeeltjes. Hierdoor stijgt de temperatuur van de deeltjes snel en verschaft extra expansie. Deze trap wordt eveneens uitgevoerd bij of nabij de atmosferische druk. Slechts een beperkte hoeveelheid condensaat wordt gevormd gedurende 25 deze trap, omdat de grote massa van de warmte, die aan de kralen wordt toegevoerd, door convectie gedurende de voorverwar-mingstrap is aangebracht. Deze condensatie wordt dan volledig verwijderd door een groot aantal afvoerpoorten (niet aangegeven) op de boven- en zijkant van het vat 12, gedurende de 30 hieronder beschreven evacuatietrap. Het gebruik van een groot aantal stoominvoer- en -afvoerpoorten verzekert een gelijkmatige distributie van de stoom door de geroerde kralen.In those cases where a particularly low density foam or higher production rates are desired, a measured amount of high temperature steam can be introduced through a large number of inlet pipes (not shown) into the bottom of the vessel 12 after the initial expansion of the beads with the dry air. This steam has a temperature higher than that of the pre-puff, e.g. from 100-20 177 ° C, and releases the latent heat of condensation on the polystyrene particles. This causes the temperature of the particles to rise rapidly and provides additional expansion. This step is also performed at or near atmospheric pressure. Only a limited amount of condensate is formed during this step because the large mass of the heat supplied to the beads is applied by convection during the preheating step. This condensation is then completely removed by a large number of discharge ports (not shown) on the top and side of the vessel 12, during the evacuation step described below. The use of a large number of steam inlet and outlet ports ensures an even distribution of the steam through the stirred beads.

Wanneer de geëxpandeerde kralen of pre-puffs de gewenste dichtheid bereiken, wordt de druk in de kamer 12 35 verlaagd tot subatmosferische druk (van 5,1 tot 64 cm Hg vacuum, bij voorkeur 25-51 cm Hg) door het in werking stellen van de vacuumpomp via de leiding 40. Door het verlagen van de druk in deze trap, wordt het resterende gas in de pre-puffs 800 4 0 94 - 9 - verminderd, waardoor de pre-puffs een uitstekende stabiliteit krijgen. Deze vacuumtrap verwijdert de grootste hoeveelheid van het opblaasmiddel (en condensaat, wanneer stoomtoevoeging wordt gebruikt), terwijl deze een hoeveelheid achterlaat, die 5 juist genoeg is om verdere expansie toe te laten van de kralen gedurende de vormingstrap. Bij voorkeur vermindert de vacuumtrap het niveau tot 0,75-2 gew.%, bij voorkeur ca. 1 gew.% achterblijvend ras, wanneer de polystyreenkralen oorspronkelijk 5-7 gew.% van het opblaasmiddel bevatten. Door gebruik te 10 maken van de voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding, d.w.z. stoomtoevoeging na voorverwarming, wordt de evacuatie van het opblaasmiddel bevorderd. Aangenomen wordt, dat dit zo is, omdat de huid dan meer doordringbaar voor de gassen wordt.When the expanded beads or prepuffs reach the desired density, the pressure in the chamber 12 is reduced to subatmospheric pressure (from 5.1 to 64 cm Hg vacuum, preferably 25-51 cm Hg) by operating the vacuum pump through line 40. By lowering the pressure in this stage, the residual gas in the pre-puffs 800 4 0 94 - 9 - is reduced, giving the pre-puffs excellent stability. This vacuum stage removes most of the blowing agent (and condensate, when steam addition is used), leaving an amount just enough to allow further expansion of the beads during the forming step. Preferably, the vacuum stage reduces the level to 0.75-2 wt%, preferably about 1 wt% residual variety, when the polystyrene beads originally contained 5-7 wt% of the blowing agent. By using the preferred embodiment of the invention, ie steam addition after preheating, evacuation of the blowing agent is promoted. This is believed to be so because the skin then becomes more permeable to the gases.

Na de vacuumtrap wordt de afvoerzuiger in werking 15 gesteld, teneinde de pre-puffs snel te werpen in het geïsoleerde voorraadvat 34, dat gehouden wordt op een atmosferische druk en een temperatuur van 49-77°C. Vanuit het voorraadvat 34 worden de gedeeltelijk geëxpandeerde kralen pneumatisch toegevoerd via leidingen 46 en 48 aan een vormingsapparaat, dat 20 in het algemeen is aangegeven bij 50.After the vacuum stage, the discharge piston is actuated to rapidly discharge the prepuffs into the insulated storage vessel 34, which is maintained at an atmospheric pressure and a temperature of 49-77 ° C. From the storage vessel 34, the partially expanded beads are pneumatically fed through lines 46 and 48 to a forming apparatus, generally indicated at 50.

Alternatief kan de afvoer 42 direct gekoppeld zijn aan een buisvormige leiding om snelle afvoer te verkrijgen uit het vat 12 en onmiddellijke lading van een gietvormholte, als hieronder beschreven. In een dergelijk geval moeten de pre-25 puffs voorafgaande aan het laden in de gietvormholte, worden teruggebracht op atmosferische druk.Alternatively, the drain 42 may be directly coupled to a tubular conduit to provide rapid drainage from the vessel 12 and instant loading of a mold cavity, as described below. In such a case, the pre-puffs must be returned to atmospheric pressure prior to loading into the mold cavity.

Zoals hieronder in verder detail beschreven, worden met druklucht bediende vulkanonnen gebruikt voor het injecteren van de pre-puffs in een paar identieke gietvormholten 30 52 en 54, die schematisch zijn aangegeven in de figuur.As described in further detail below, pressurized air operated fill guns are used to inject the prepuffs into a pair of identical mold cavities 52, 54, which are schematically shown in the figure.

Het vormingsapparaat 50 omvat gietvormplaten 56 en 58, die vast opgesteld zijn op een frame, dat in het algemeen met 60 is aangeduid. Bovendien is een gietvormplaat 62 beweegbaar gemonteerd op een frame 60 tegenover de gietvormplaat 56 35 en is een identieke gietvormplaat 64 beweegbaar gemonteerd op de frame-inrichting 60 tegenover de gietvormplaat 58. Zoals hieronder in detail beschreven, omvat elk van de gietvormplaten 56, 58, 62 en 64 een aantal perforaties er doorheen, waar- 800 4 0 94 - 10 - van sommige ten doel hebben de pre-puffs toe te laten uit het vulkanon 66 en andere bedoeld zijn voor het toelaten van een verwarmingsfluïdum en voor evacueren van het inwendige van elk van de gietvormholten.The molding apparatus 50 includes mold plates 56 and 58, which are fixedly mounted on a frame, generally designated 60. In addition, a mold plate 62 is movably mounted on a frame 60 opposite the mold plate 56, and an identical mold plate 64 is movably mounted on the frame device 60 opposite the mold plate 58. As described in detail below, each of the mold plates 56, 58, 62 and 64 have a number of perforations through it, some of which are for the purpose of admitting the pre-puffs from the fill gun 66 and others are intended for admitting a heating fluid and for evacuating the interior from each of the mold cavities.

5 De gietvormplaten 62 en 64 zijn beweegbaar naar en van hun tegenover liggende tegenhangers. Met deze opstelling kunnen gevormde voorwerpen, zoals isolatieplaat, worden geproduceerd met een grote verscheidenheid aan dikten en vormen, eenvoudig door variatie van de afmeting van de gietvormholten 10 52 en 54, evenals door variatie van de configuratie van de gietvormvlakken zelf.The mold plates 62 and 64 are movable to and from their opposite counterparts. With this arrangement, molded articles, such as insulating sheet, can be produced with a wide variety of thicknesses and shapes simply by varying the size of the mold cavities 52 and 54, as well as by varying the configuration of the mold surfaces themselves.

Het hanteringssysteem voor het fluïdum in het gietvormapparaat 50 zal nu worden beschreven aan de hand van de figuur.The fluid handling system in the molding apparatus 50 will now be described with reference to the figure.

15 In de voorkeurswerkwijze wordt een verhit fluïde medium, zoals hete lucht, toegevoerd aan twee afzonderlijke gevulde kamers 68 en 70, die geschikt geplaatst zijn dicht bij het gietvormapparaat 50. Hoewel hete lucht kan worden gebruikt « als verwarmd fluïde medium, wordt de voorkeur gegeven aan 20 oververhitte stoom bij een temperatuur van 93-135°C. Vanuit de gevulde kamer 68 wordt het verwarmde medium toegevoerd door één of meer leidingen 72 aan een gevulde kamer (niet aangegeven) , die geplaatst is achter het vlak van de gietvormplaat 62. Een magnetisch bediende afsluiter, beweegbaar tussen een open 25 en een gesloten stand, regelt de stroming van het fluïde medium door de leiding 72. Op overeenkomstige wijze voeren ëën of meer leidingen 76, geregeld door een overeenkomstige afsluiter 78, het fluïde medium naar de voorraadkamer achter het vlak van de gietvormplaat 64. Aangezien de gietvormplaten 62 30 en 64 beweegbaar zijn op het frame 60, is het gewenst dat de leidingen 72 en 76 flexibel zijn, teneinde deze beweging te kunnen compenseren.In the preferred method, a heated fluid medium, such as hot air, is supplied to two separate filled chambers 68 and 70, which are conveniently placed close to the molding apparatus 50. Although hot air can be used as a heated fluid medium, preference is given to 20 superheated steam at a temperature of 93-135 ° C. From the filled chamber 68, the heated medium is supplied through one or more conduits 72 to a filled chamber (not shown) located behind the face of the mold plate 62. A magnetically actuated valve movable between an open position and a closed position , the flow of the fluid medium through the conduit 72. Similarly, one or more conduits 76, controlled by a corresponding valve 78, direct the fluid medium to the storage chamber behind the plane of the mold plate 64. Since the mold plates 62 and 64 are movable on the frame 60, it is desirable that the conduits 72 and 76 be flexible in order to compensate for this movement.

Vanuit de voorraadkamer 70 wordt het verwarmende vloeiende medium door één of meer leidingen 80 en 84 toege-35 voerd aan resp. de gietvormplaten 56 en 68. Magnetisch bediende afsluiters 82 en 86 regelen eveneens de stroming door resp. de leidingen 80 en 84. Zoals hieronder beschreven is een afvoerbuis 88 bij voorkeur vertikaal onder het gietvormapparaat 80 0 4 0 94 % - 11 - 50 geplaatst en is daarmee verbonden door een leiding 90 via afsluiter 92 naar de voorraadkamer achter het vlak van de gietvormplaat 62. Op overeenkomstige wijze is de leiding 94 via de afsluiter 96 verbonden op een aantal punten met de 5 voorraadkamer achter het vlak van de gietvormplaat 56 en met de afvoerbuis 88. De leidingen 98 en 100, resp. via de afsluiters 102 en 104, verbinden de voorraadkamers achter de vlakken van resp. de gietvormplaten 58 en 64 met de afvoerbuis 88. De afvoerbuis 88 is via een afsluiter 106 verbonden met een 10 vacuumpomp met grote capaciteit, die schematisch is aangegeven bij 108. Een afvoer naar de atmosfeer voor de afvoerbuis 88 is verschaft door de afsluiter 110. Bij voorkeur zijn alle afsluiters, die gebruikt worden in het hanteringssysteem voor het fluïdum magnetisch bediend, teneinde afstandsbediening 15 ervan mogelijk te maken, bij voorkeur door middel van een programma. Ook zijn alle afsluiters van het aan-uit-type, zodat ze ofwel volledig open, ofwel volledig gesloten zijn tijdens bedrijf.From the storage chamber 70, the heating flowing medium is supplied through one or more lines 80 and 84 to resp. the mold plates 56 and 68. Magnetically operated valves 82 and 86 also control flow through resp. the pipes 80 and 84. As described below, a discharge pipe 88 is preferably placed vertically under the molding machine 80 0 4 0 94% - 11 - 50 and is connected thereto by a pipe 90 through valve 92 to the storage chamber behind the plane of the mold plate 62. Likewise, the conduit 94 is connected through the valve 96 at a number of points to the storage chamber behind the face of the mold plate 56 and to the discharge tube 88. The conduits 98 and 100, respectively. via the valves 102 and 104, the storage chambers connect behind the surfaces of resp. the mold plates 58 and 64 with the drain tube 88. The drain tube 88 is connected via a valve 106 to a high capacity vacuum pump, which is schematically indicated at 108. A discharge to atmosphere for the drain tube 88 is provided by the valve 110. Preferably, all valves used in the fluid handling system are magnetically operated to allow remote control thereof, preferably by program. Also, all valves are of the on-off type, so that they are either fully open or fully closed during operation.

Met het tot dusver beschreven gietvormapparaat 20 worden thans de werkwijzetrappen volgens de onderhavige uitvinding uiteengezet.The process steps of the present invention are now set forth with the previously described molding apparatus 20.

Met de gietvormplaten 62 en 64 verschoven naar hun gesloten standen ten opzichte van hun resp. tegenhangers 56 en 58, wordt de temperatuur van de gietvormholten 52 en 54 gehou-25 den op 93-135°C/ indien noodzakelijk door het leiden van het vloeiende medium van één van de voorraadkamers 68 en 70 naar de gietvormholten. Terwijl de gietvormplaten op de juiste wijze gesloten en afgesloten zijn, zijn de afsluiters 74, 82, 86, 78 en 110 gesloten, terwijl de afsluiters 92, 96, 102, 104 en 30 106 open zijn en de vacuumpomp 108 is aangezet teneinde de druk te verlagen tot een druk beneden de atmosferische druk, bij voorkeur tot 20-23 cm Hg vacuum in de holten 52 en 54.With the mold plates 62 and 64 shifted to their closed positions relative to their resp. counterparts 56 and 58, the temperature of the mold cavities 52 and 54 is maintained at 93-135 ° C / if necessary by passing the flowing medium from one of the stock chambers 68 and 70 to the mold cavities. While the mold plates are properly closed and closed, the valves 74, 82, 86, 78 and 110 are closed, while the valves 92, 96, 102, 104 and 30 106 are open and the vacuum pump 108 is turned on to release the pressure to a pressure below atmospheric pressure, preferably to 20-23 cm Hg vacuum in cavities 52 and 54.

Kort daarna worden de vulkanonnen 66 in werking gesteld, teneinde de deels geëxpandeerde hete kralen te spuiten in de 35 gietvormholten 52 en 54, teneinde de holten op te vullen. Nadat de holten zijn opgevuld worden de vulkanonnen 66 buiten werking gesteld, terwijl de afsluiters 82, 86, 92, 104 en 106 geopend worden, terwijl de afsluiters 96, 102, 74, 78 en 110 800 4 0 94 - 12 - gesloten worden. In deze trap stroomt dus het fluïde medium uit de voorraadkamer 70 via de leidingen 80 en 84 door de vlakken van de resp. gietvormplaten 56 en 58 via de resp. gietvormholten 52 en 54 en vervolgens door de vlakken van de 5 gietvormplaten 62 en 64 via de leidingen 90 en 100 naar de vacuumpomp 108. Na een zekere periode kan de stroomrichting van het verwarmde fluïde medium worden omgekeerd.Shortly thereafter, the fill guns 66 are actuated to inject the partially expanded hot beads into the mold cavities 52 and 54 to fill the cavities. After the voids are filled, the fill guns 66 are decommissioned, the valves 82, 86, 92, 104, and 106 are opened, while the valves 96, 102, 74, 78, and 110 800 are closed. Thus, in this step, the fluid medium flows from the storage chamber 70 via the conduits 80 and 84 through the surfaces of the resp. mold plates 56 and 58 via the resp. mold cavities 52 and 54 and then through the faces of the mold plates 62 and 64 through lines 90 and 100 to the vacuum pump 108. After a certain period of time, the flow direction of the heated fluid medium can be reversed.

Voor het bewerkstelligen van de 'mkering worden de afsluiters 80 en 84 gesloten, terwijl de afsluiters 74 en 78 10 worden geopend en worden de kleppen 92 en 104 gesloten, terwijl de afsluiters 96 en 102 worden geopend, waarbij het fluïde medium zich verplaatst uit de voorraadkamer 68 via de vlakken van de gietvormplaten 62 en 64 door de holten in de tegengestelde richting en via de openingen in de vlakken van 15 de gietvormplaten 56 en 58 via de leidingen 94 en 98 naar de vacuumpomp 108. Door deze opstelling wordt de kans op het tot stand brengen van een dichtheidsgradient door de dikte van het gevormde voorwerp aanmerkelijk verkleind, zodat er een praktisch uniform en gewenst produkt wordt verkregen. Bovendien, 20 zoals bekend, fungeren de partiëel geëxpandeerde kralen als een zeer efficiënte isolatie, zodat daar waar het verwarmende medium slechts van ëên zijde van een gietvormholte wordt aangevoerd en een zeer dikke gegoten plaat moet worden vervaardigd, er een aanzienlijk langere gietttijd in acht dient te 25 worden genomen, teneinde een volledig smelten van de kralen door de gietvormholte te waarborgen. Volgens de onderhavige methode en inrichting wordt echter de giettijd aanzienlijk verlaagd, aangezien het vloeiende medium de partiëel geëxpandeerde kralen verzadigt aan de tegenover liggende zijden, 30 waardoor derhalve een innige en grondige verwarming van elk van de kralen wordt gewaarborgd.To effect the barrier, valves 80 and 84 are closed, valves 74 and 78 are opened, and valves 92 and 104 are closed, while valves 96 and 102 are opened, fluid fluid moving out of the storage chamber 68 through the faces of the mold plates 62 and 64 through the cavities in the opposite direction and through the openings in the faces of the mold plates 56 and 58 through the lines 94 and 98 to the vacuum pump 108. This arrangement reduces the risk of the creation of a density gradient is considerably reduced by the thickness of the molded article, so that a practically uniform and desired product is obtained. In addition, as is known, the partially expanded beads act as a highly efficient insulation, so that where the heating medium is supplied from only one side of a mold cavity and a very thick cast plate has to be manufactured, a considerably longer casting time should be observed to ensure complete melting of the beads through the mold cavity. However, according to the present method and apparatus, the casting time is significantly reduced, since the flowing medium saturates the partially expanded beads on the opposite sides, thus ensuring intimate and thorough heating of each of the beads.

Vervolgens wordt de afkoeling van het produkt in de gietvormholten bewerkstelligd door het sluiten van alle afsluiters van de voorraadkamers 68 en 70 en door het openen van 35 de sluiters 92, 96, 102, 104 en 106 met de vacuumpomp, terwijl afsluiter 110 nog gesloten is, teneinde de druk te verlagen tot een druk beneden de atmosferische druk, bij voorkeur tot ca. 25 cm Hg vacuum. Het vocht en eventuele gassen in de giet- 800 40 94 - 13 - vormholten 52 en 54 worden dan door vacuum verwijderd, terwijl de temperatuur in de holten zal dalen met het dalen van de druk. In deze trap wordt de concentratie aan opblaasmiddel verlaagd tot minder dan 0,5 gew.%, bij voorkeur tot beneden 0,3 5 gew.%. Dan wordt afsluiter 106 gesloten en afsluiter 110 geopend, teneinde de gietvornholten terug te brengen tot de atmosferische druk, waarna de gietvormplaten worden ontsloten en geopend, terwijl het gerede gietvormprodukt automatisch uit elk van de gietvormholten wordt uitgestoten.Subsequently, the cooling of the product in the mold cavities is effected by closing all valves of the storage chambers 68 and 70 and by opening the valves 92, 96, 102, 104 and 106 with the vacuum pump, while valve 110 is still closed in order to reduce the pressure to a pressure below atmospheric pressure, preferably to about 25 cm Hg vacuum. The moisture and any gases in the mold cavities 52 and 54 are then removed by vacuum, while the temperature in the cavities will drop as the pressure drops. In this step, the blowing agent concentration is lowered to less than 0.5 wt%, preferably to less than 0.3 wt%. Then, valve 106 is closed and valve 110 is opened to reduce the mold cavities to atmospheric pressure, after which the mold plates are uncovered and opened, while the finished mold product is automatically ejected from each of the mold cavities.

10 De inrichting volgens de uitvinding, zoals boven beschreven, zorgt voor een snelle gietvolgorde, hoofdzakelijk tengevolge van het feit dat de gietvormen snel kunnen worden gevuld met de partieel geëxpandeerde kralen, waarna de kralen uniform kunnen worden verhit tot hun smelttemperatuur, ten-15 einde de kralen te consolideren in de vorm van het gerede pro-dukt. Het gevormde produkt wordt dan uit de gietvormholten gestoten en is onmiddellijk klaar voor verpakking en transport naar de consument.The device according to the invention, as described above, ensures a fast casting order, mainly due to the fact that the molds can be quickly filled with the partially expanded beads, after which the beads can be uniformly heated to their melting temperature, at the end consolidate the beads in the form of the finished product. The molded product is then ejected from the mold cavities and is immediately ready for packaging and transportation to the consumer.

Ofschoon de uitvinding beschreven is met verwij-20 zing naar polystyreenkralen met n-pentaan als opblaasmiddel, betekent dit slechts dat dit voorkeursmaterialen zijn. Andere opschuimbare korrelvormige polymeermaterialen, die volgens de uitvinding kunnen worden gebruikt, zijn andere homopolymeren en copolymeren, afgeleid van vinylmonomeren, bijv. vinylchlo-25 ride, divinylbenzeen, alfa-methylstyreen, dimethylstyreen en vinylnaftyleen. Naast de polystyreenhomopolymeren, kunnen met succes worden gebruikt copolymeren van polystyreen met alfa-methylstyreen, divinylbenzeen, butadieen, isobutyleen en acry-lonitril met ca. 50 % of meer styreen erin. Geschikte opblaas-30 middelen zijn bijv. andere vluchtige alifatische of cyclo-alifatische koolwaterstoffen, in het algemeen met 1-7 kool-stofatomen per molecuul. Voorbeelden hiervan zijn methaan, ethaan, propaan, butaan, hexaan, petroleumethers, cyclopentaan, cyclohexaan, cyclopentadieen en gehalogeneerde derivaten met 35 een kookpunt beneden het verwekingspunt van de polymeren.Although the invention has been described with reference to polystyrene beads with n-pentane blowing agent, this only means that they are preferred materials. Other foamable granular polymeric materials that can be used in accordance with the invention include other homopolymers and copolymers derived from vinyl monomers, eg, vinyl chloride, divinylbenzene, alpha-methylstyrene, dimethylstyrene, and vinyl naphthylene. In addition to the polystyrene homopolymers, copolymers of polystyrene with alpha-methylstyrene, divinylbenzene, butadiene, isobutylene and acrylonitrile containing about 50% or more styrene can be used successfully. Suitable inflation agents are, for example, other volatile aliphatic or cycloaliphatic hydrocarbons, generally with 1-7 carbon atoms per molecule. Examples of these are methane, ethane, propane, butane, hexane, petroleum ethers, cyclopentane, cyclohexane, cyclopentadiene and halogenated derivatives with a boiling point below the softening point of the polymers.

Andere geschikte materialen zijn dichloorethyleen, dichloor-difluormethaan, aceton, methanol, methylacetaat, ethylacetaat, methylformiaat, ethylformiaat, propionaldehyde, dipropyl- 80040 94 - 14 - ether. Het expanderende middel is in het algemeen aanwezig in een hoeveelheid van 3-15 gew.% ten opzichte van de polymeren; 5-8 % verdient de voorkeur.Other suitable materials are dichloroethylene, dichloro-difluoromethane, acetone, methanol, methyl acetate, ethyl acetate, methyl formate, ethyl formate, propionaldehyde, dipropyl 80040 94-14 ether. The expanding agent is generally present in an amount of 3-15% by weight relative to the polymers; 5-8% is preferred.

Thans wordt de uitvinding nader toegelicht aan de 5 hand van de volgende voorbeelden.The invention will now be further elucidated by means of the following examples.

VOORBEELD IEXAMPLE I

Onder toepassing van het boven beschreven apparaat wordt 16 kg polystyreenkralen met 7 % n-pentaanopblaasmiddel, geladen in het vat 12. De manteltemperatuur is insteld op 10 107°C en de kralen worden 100 seconden voorverwarmd, terwijl lucht door het vat stroomt met een snelheid van 2832 liter/ min. Gedurende de voorverwarmingsperiode is de druk in het vat ca. atmosferisch en expanderen de kralen. Daarna wordt het vat afgesloten en wordt gedurende 3 min. een vacuum aangelegd van 15 58 cm Hg. Dit vermindert de n-pentaanconcentratie tot ca. 1 gew.%. De verkregen pre-puffs hebben een dichtheid van 0,026 kg/liter. De pre-puffs worden vervolgens gevormd tot een plaat op een duo-plaatvormingsmachine, die uitgevoerd is met een plaatafmeting van 1,2 x 2,4 m bij een dikte van 51 mm. De 2 20 vorming vindt plaats bij een stroomdruk van 0,0070 kg/mm .Using the apparatus described above, 16 kg of polystyrene beads with 7% n-pentane blowing agent are loaded into the vessel 12. The jacket temperature is set at 107 ° C and the beads are preheated for 100 seconds, while air flows through the vessel at a rate of 2832 liters / min. During the preheating period, the pressure in the vessel is approximately atmospheric and the beads expand. The vessel is then closed and a vacuum of 15 58 cm Hg is applied for 3 minutes. This reduces the n-pentane concentration to about 1% by weight. The pre-puffs obtained have a density of 0.026 kg / liter. The prepuffs are then formed into a sheet on a duo-sheet forming machine, which is made with a sheet size of 1.2 x 2.4 m at a thickness of 51 mm. The formation takes place at a flow pressure of 0.0070 kg / mm.

Er wordt een uitstekende smelting van de deeltjes bereikt. Het produkt wordt onder vacuum gedurende 3 min. gekoeld. Het heeft een goede dimensionele stabiliteit en een opblaasmiddelconcen-tratie van ca. 0,25 %.Excellent melting of the particles is achieved. The product is cooled under vacuum for 3 minutes. It has good dimensional stability and a blowing agent concentration of about 0.25%.

25 VOORBEELD IIEXAMPLE II

De werkwijze van voorbeeld I wordt herhaald, behalve dat na de voorverwarmingsperiode stoom in het vat wordt 2 ingebracht onder een druk van 0,070 kg/mm gedurende een periode van 6 sec., gedurende welke het vat op atmosferische 30 druk wordt gehouden. Het vat wordt dan onder vacuum geplaatst, 30 sec. lang leeg gezogen en het vacuum wordt 1,5 min. gehandhaafd. Dit is voldoende voor het verminderen van het pentaan-gehalte tot ca. 1 gew.%. Het resulterende produkt heeft een uiterst lage dichtheid van 0,012 kg/liter en is droog. Dit 35 produkt wordt ook gevormd als beschreven in voorbeeld I, be- 2 halve dat nu de stoomdruk slechts 0,0056 kg/mm is, hetgeen nodig is voor het doordringen van de pre-puffs. De koeltijd is verminderd tot 20 sec. Er wordt een uitstekende smelting van 800 4094 - 15 - de kralen verkregen en het produkt heeft een uitstekende dimensionele stabiliteit. De verminderde koeltijd toont aan, dat het gietvormprodukt vrij is van alle vocht en van opblaas-middel.The procedure of Example 1 is repeated, except that after the preheating period steam is introduced into the vessel 2 under a pressure of 0.070 kg / mm for a period of 6 seconds, during which the vessel is kept at atmospheric pressure. The vessel is then placed under vacuum, 30 sec. vacuumed for a long time and the vacuum is maintained for 1.5 min. This is sufficient to reduce the pentane content to about 1% by weight. The resulting product has an extremely low density of 0.012 kg / liter and is dry. This product is also formed as described in Example 1, except that the steam pressure is now only 0.0056 kg / mm, which is necessary for penetrating the prepuffs. The cooling time has been reduced to 20 sec. An excellent melting of 800 4094-15 beads is obtained and the product has excellent dimensional stability. The reduced cooling time shows that the mold product is free from all moisture and from blowing agent.

5 Het zal de deskundige duidelijk zijn, dat verschil lende wijzigingen kunnen worden aangebracht zonder de geest en omvang van de uitvinding te verlaten, zoals deze gedefiniëerd is in de aangehechte conclusies.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications can be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims.

10 800 4 0 9410 800 4 0 94

Claims

A method of pre-expanding beads from a synthetic thermoplastic resin material containing an blowing agent, characterized in that: (5) the beads are deposited in a chamber with an internal surface heated to approximately the melt temperature of the beads and above the boiling point of the inflation agent; (b) the beads are continuously stirred at practically atmospheric pressure, to prevent agglomeration, while the beads absorb heat from the interior surface of the chamber until these beads reach their softening point and expand in volume; (c) the pressure in this chamber is reduced in order to discharge a substantial part of the gaseous blowing agent from the expanded beads; and (d) allowing the expanded beads to return practically to atmospheric pressure.

2. A method according to claim 1, characterized in that steam is introduced at a temperature above the temperature of the expanded beads in direct contact with the expanded beads at the end of step (b), in order to further heat and expand the expanded beads. expand.

Process according to claim 1 or 2, characterized in that the thermoplastic resin is polystyrene, the blowing agent is n-pentane and the blowing agent content of the expanded beads after step (c) is about 0.75-2% by weight. amounts.

A method according to claim 1, characterized in that a non-flammable gas is passed through the chamber during step (b) to remove the volatilized blowing agent that has escaped from the beads.

5. Method according to claims 1-3, characterized in that after the expanded beads have returned to practically atmospheric pressure, they are transferred to a mold cavity, into which a heated fluid medium is introduced from one side of the mold cavity, 800 40 94 - 17 - while maintaining a negative pressure on the opposite side of the mold cavity, in order to further expand the beads until they are melted; and that after the melting is completed, the supply of the heated fluid medium is stopped and then a negative pressure is maintained on the mold cavity to remove residual blowing agent and moisture; and that after this residual moisture and blowing agent has been removed, the cavity is returned to atmospheric pressure and the object so formed is removed.

6. A method according to claim 5, characterized in that the flow of the heated fluid medium through the mold cavity is reversed by feeding the heated fluid medium from the other side of the mold, while maintaining a negative pressure on this side of the mold cavity.

A method of forming an expanded polystyrene article from polystyrene beads containing an n-pentane blowing agent, characterized in that (a) the beads are deposited in a chamber with an internal temperature of 82-121 ° C; (b) the beads are continuously stirred at practically atmospheric pressure, to prevent agglomeration, the beads absorbing heat from the interior surface of the chamber, thereby softening and expanding in volume; (c) the pressure in this chamber is reduced to 25-51 cm Hg, to reduce the weight percent of n-pentane in the polystyrene to about 0.75-2 wt%; (d) the expanded beads are allowed to return to practically atmospheric pressure.

Method according to claim 7, characterized in that after the beads have expanded in step (b), steam is introduced at a temperature above the temperature of the beads in direct contact with these beads, in order to further expand the beads .

9. Apparatus for forming an expanded thermoplastic article from beads of a synthetic thermoplastic resin material containing an blowing agent, having 800 4094-18 - characterized in that it comprises a heating device for increasing the temperature of the beads, in order to expanding them to a selected degree at practically atmospheric pressure, prior to molding the beads, a molding device, a device for transferring expanded beads from the heating device to the molding device, the molding device first and second 10 comprises mold plates, which mold plates face each other, a device for mounting these plates so that they can move relative to each other to a closed position and away from each other to an open position, a device for closing the plates when they are in a closed position to define a mold cavity between them, d the first plate demarcates one side of the cavity and the second plate demarcates its opposite side, a source of heating fluid, a device for handling the fluid for supplying a heated fluid to the mold cavity of this one side of the cavity while withdrawing fluid from the other side thereof and then reducing the pressure in this cavity to below atmospheric pressure and returning the cavity to atmospheric pressure.

10. Device according to claim 9, characterized in that the heating device comprises a cylindrical chamber, a heating jacket for heating the internal surface of this chamber, a supply inlet and a discharge outlet, each spaced apart in these chamber, devices for circulating heated air at substantially atmospheric pressure through the interior of the chamber and devices for agitating the beads in this chamber.

11. Apparatus according to claim 10, characterized in that the heating jacket comprises a device for circulating the oil through it.

Apparatus according to claim 9, characterized in that an expanded bead storage vessel is provided for storing the expanded beads, 800 4094-19, which are discharged from the heating device.

13. Apparatus according to claim 12, characterized in that the expanded bead transfer device comprises a plurality of tubular conduits, each connected at one end to the storage vessel and at another end connected to one containing air. actuated delivery device, each delivery device having a bead delivery nozzle which communicates with the mold cavity at spaced apart locations along one of these plates. 10

Apparatus according to claim 9, characterized in that a device for heating each of the plates is provided.

Apparatus according to claim 9, characterized in that each of the mold plates has a mold surface with a large number of ventilation holes through it, distributed over the mold surface, a frame device comprising a wall facing the side of the mold plate encloses the side facing the other mold plate and which forms a distribution chamber for the fluid.

Apparatus according to claim 15, characterized in that the heating source of the fluid comprises an air heater, which is connected via the fluid handling device to each of these fluid distribution chambers.

Apparatus according to claim 15, characterized in that the fluid heating source comprises a source of pressurized steam.

18. An apparatus according to claim 16 or 17, characterized in that the fluid handling device further comprises: a first conduit, connected to the fluid distribution chamber of the first mold plate and leading to the fluid heating source, a second conduit, which provides the fluid distribution chamber of the second mold plate connects to the fluid heating source, a first valve in this first pipe, a second valve in the second pipe, a vacuum pump, 800 4 0 94 - 20 - a drain pipe, connected through a valve to the vacuum pump, a third pipe, connected to the fluid distribution chamber of the first mold plate and leading to the discharge tube, a third shut-off device in this third line, a fourth line, which connects the fluid distribution chamber of the second cast plate to the discharge tube and a fourth shut-off device in this fourth line. leadership.

19. Apparatus for forming an expanded thermoplastic article from beads of synthetic thermoplastic resin material, which have been at least partially, but incompletely, expanded by heat and which contain an blowing agent, characterized in that it comprises a molding device consisting of from first and second mold plates with these mold plates facing each other, a frame device supporting these plates for relative movement relative to each other to a closed position and from each other to an open position, a device for sealing the first and second plate, when in the closed position, to define a first mold cavity therebetween, said first plate defining one side of the first mold cavity and said second plate defining its opposite side, a fluid heating source, fluid handling device for supplying a heated fluid to the first mold cavity, first from one side thereof while fluid is discharged from the other side of the first mold cavity and then for supplying the heated fluid to the first mold cavity from the opposite side of the first cavity, while fluid is discharged through its first side and then the pressure in the first cavity is lowered below atmospheric pressure and before return of the first mold cavity to atmospheric pressure.

Apparatus according to claim 19, characterized in that the casting device comprises third and fourth casting plates for forming an expanded thermoplastic article with the third and fourth casting plate 800 facing each other and mounted on the frame for relative moving towards each other in a closed position and away from each other in an open position / device for sealing the third and fourth plates when they are in closed position defining a second mold cavity between them, the third plate being one side of the second mold cavity and the fourth plate demarcate its opposite side and the third and fourth plates are connected to the fluid handling device, thereby providing them with a heated fluid 10 from the source, first of one side of the second mold cavity while the fluid is discharged through its other side and then from the other side of the second mold cavity, while the fluid flows to the The first side thereof is discharged and then to reduce the pressure in the second cavity to below atmospheric pressure and to return the second mold cavity to atmospheric pressure.

Apparatus according to claim 19 or 20, characterized in that a device is provided for ejecting molded objects from the mold cavity 20 upon movement of the plates from the closed to the open position.

22. Device according to claim 21, characterized in that the ejection device consists of a large number of rod parts, which are slidably mounted on the frame device, one end of each rod part protruding through an opening in one of the plates, and each rod part is connected to the other of these plates, which faces the first plate, so that with relative movement of the plates, the rod parts will be inserted into the space between the mold plates.

Apparatus according to claims 19-22, characterized in that such a plate, which defines one side of such a mold cavity, comprises auxiliary heating devices surrounding the periphery thereof.

24. Apparatus according to claim 23, characterized in that the auxiliary heaters consist of a plurality of tubes individually receiving a heating fluid, said tubes extending side by side and away from the surface of one of the plates, one side 800 40 94 - 22 - delimit from such a mold cavity.

25. Apparatus according to claims 19-24, characterized in that a movable clamping device is provided for locking the mold plates which face each other in the closed position.

26. Apparatus as claimed in claims 19-25, characterized in that such a mold plate defining one side of such a mold cavity is fixedly mounted on the frame device and comprises side wall portions comprising the mold plate, which is the opposite side of the mold demarcate mold cavity, enclose.

27. Apparatus for forming a pair of expanded thermoplastic articles from synthetic thermoplastic resin material beads, which are at least partially but incompletely expanded by heating and which contain an blowing agent, characterized in that it comprises a molding device consisting of a first and a second pair of mold plates, the mold plates of each pair facing each other, a frame device 20 for mounting each such pair of mold plates for relative movement towards each other in a closed position and away from each other in an open position , a device for sealing the pairs of mold plates when they are in closed position defining a first and a second mold cavity between the mold plates of each pair, one of the mold plates of each pair one side of the resp. demarcate mold cavity and the other mold plate of each pair demarcates the opposite side thereof, a fluid heating source, fluid handling device for supplying a heated fluid to each of the mold cavities, first from one side of each mold cavity while discharging fluid from the other side thereof, and then for supplying heated fluid to each of the mold cavities from the opposite side of each mold cavity, while discharging fluid through the first side thereof and then for reducing the pressure in each of the mold cavities down to atmospheric pressure and for return of the mold cavities to atmospheric pressure, each pair of mold plates having one mold plate 800 4 0 94 - 23 plate fixedly mounted on the frame device while the other mold plates mounted on guide rods, connected to a driving device, so that when the driving device is operated, the other casting plate n 5 will move simultaneously from their respective open positions to their respective closed positions on the frame device, and from the closed positions to the respective open positions, practically simultaneously upon reversal of the drive device. 10 800 40 94