DE3604175C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Formschäumen von Schaumstoff, insbesondere von Polysty­ rolschaum, in Verbindung mit hartem Kunststoff, insbesondere mit Polystyrol-Hartfolie.

Bekanntlich wird Polystyrolschaum in Formhälften mit Dampf formgeschäumt, wobei der Dampf - wenn die Formhälften zur Bildung des Formraumes miteinander verbunden sind und der Formraum mit Polystyrolkügelchen gefüllt ist - das Sin­ tern der Kügelchen bewirkt und ein kompaktes Endpro­ dukt bildet.

Der so bearbeitete Polystyrolschaum weist zwar ein gutes Isoliervermögen auf, ist leicht und wirtschaftlich, kann je­ doch nicht für viele Anwendungszwecke benutzt werden, weil er gegen Kratzer empfindlich ist, dazu neigt, Schmutz insbe­ sondere in Spalten aufzufangen und nicht waschbar ist. Außerdem sind seine mechanischen Eigenschaften für viele Zwecke unzulänglich.

Um die Eigenschaften des Polystyrols zu verbessern und seine Anwendungsmöglichkeiten auszubauen, hat man vorgeschlagen, den Polystyrolschaum mit einem harten Polystyrol zu verbin­ den, und zwar insbesondere die Ansichtflächen mit einer Po­ lystyrol-Hartfolie zu decken, um eine waschbare Verkleidung mit guter Reibfestigkeit zu erhalten. Die Polystyrol-Hart­ schicht verbessert auch die mechanischen Eigenschaften des Erzeugnisses. Es versteht sich, daß sich das Wort "hart" hier und nachstehend auf Material bei Raumtemperatur in Ver­ hältnis zum Schaumstoff bezieht.

Das Auftragen der Polystyrol-Hartfolie bringt jedoch ver­ schiedene Probleme mit sich.

Die im Formraum angeordnete Folie verhindert den Durchtritt des zum Sintern des Polystyrolschaumes erforderlichen Dampfes zwischen den Formhälften, da die Polystyrol-Hartfolie ein dampfundurchlässiges Hindernis darstellt. Dem Dampf gelingt es nicht, zur Folie zu gelangen und der sich in der Nähe der Folie befindende Schaum erfährt die gewünschte Umsetzung nicht, so daß die Folie nicht ausreichend am restlichen Material haften bleibt.

Will man die Folie auf bereits formgeschäumtes Material auf­ tragen, so ist die Tatsache zu berücksichtigen, daß sich der schon geschäumte Schaumstoff als Dampfsperrstoff verhält. Außerdem erfährt dabei die Folie Verformungen, die ihren Bruch im Bereich der Kanten und der Ecken verursachen.

Um diese Nachteile zu beseitigen, hat man versucht, die Po­ lystyrol-Hartfolie separat vorzuformen und den Polystyrol-Schaum separat zu schäumen, aber ein solches Verfahren ist mit einem größeren Aufwand an Zeit und Mitteln verbunden, weil nicht nur getrennte Bearbeitungsstufen der beiden Stof­ fe, sondern noch eine weitere Stufe zur Verbindung - zum Beispiel Klebverbindung - der beiden Stoffe erforderlich sind.

Die DE-OS 26 00 241 befaßt sich mit der Herstellung einer aus porösem Material bestehenden Platte für Wandver­ kleidungen und dergleichen, wobei auf die sichtbare Seite der beispielsweise aus Polystyrol bestehenden Platte 6 eine Folie 4 aufgeformt wird. Dabei wird zunächst die Folie in einer geschlossenen Form 11, 12 unter Absaugung der Luft aus dem Raum zwischen der Folie und der Formwand 7 durch Durchbrechungen 8 tiefgezogen, so daß die Folie die Form dieser Formwand einnimmt.

Anschließend wird der Forminnenraum 20 mit den Polystyrol­ körnern gefüllt, und diese werden durch Wärmeeinwirkung, beispielsweise durch Dampf, in bekannter Weise erhitzt.

Dabei wird auch die Folie durch die benachbarte Formwand erwärmt, indem in den Raum 15 ein Heizmittel eingeführt wird, so daß das Polystyrolmaterial mit der Folie verbunden wird.

Die AT-PS 2 35 563 lehrt ein Verfahren und eine Vorrich­ tung zum Herstellen von Formkörpern, bei welchen in einer zwei- oder dreiteiligen Form, die mit einem beweglichen Stempel 7 versehen ist, ein in der geschlossenen Form zwi­ schen den Formteilen 1 und 2 gespannter und erweichter Plattenteil 22 durch den Stempel gegen die bereits schäu­ mende Kunststoffmasse 21 gedrückt und verformt wird, wobei auf den Plattenteil und auf die schäumende Kunststoffmasse in dem sich verkleinernden Forminnenraum ein mechanischer Druck ausgeübt wird, und der Druck der schäumenden Kunst­ stoffmasse selbst zur Verformung des Plattenteiles und Anformung desselben an die Stempelwand benutzt wird.

Die DE-AS 17 78 310 betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Formkörpern aus aufschäumen­ dem Kunststoff, bei denen der zum Aufschäumen notwendige Dampf innerhalb der Kunststoffmasse umgelenkt und an der gleichen Seite wieder abgeführt wird, an der er zugeführt wurde, wobei der Dampf so geführt wird, daß ein Durchströ­ men des Forminnenraumes erzwungen wird. Dadurch sollen die Nachteile der bekannten Verfahren, bei welchen der Dampf die Kunststoffmasse nicht durchströmen kann, weil er aus der gegenüberliegenden Seite der Form nicht austreten kann, beseitigt werden.

Die DE-AS 12 49 509 befaßt sich mit der Ausbildung von Schaumstoff-Formkörpern aus thermoplastischen Kunststoffen, bei denen jedoch ein einziges Material vorhanden ist, also keine Kunststoffmasse mit einer Überzugsfolie aus härterem Material verbunden wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfah­ ren und eine Einrichtung zum Formschäumen von Schaumstoff, insbesondere von Polystyrolschaum, in Verbindung mit hartem Kunststoff, insbesondere mit Polystyrol-Hartfolie, zu schaf­ fen, die die Herstellung des Verbunderzeugnisses in einem einzigen Arbeitsgang ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren ge­ löst, bei dem der harte Kunststoff in Berührung mit einer Formhälfte vor dem Formschäumen des Schaumstoffes vorgeformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der an der Formhälfte fest­ gehaltene harte Kunststoff bei offener Form vorgeformt wird und der Schaumstoff durch Impulsbeaufschlagung mit Dampf auf den harten Kunststoff formgeschäumt wird.

Zur Ausführung dieses Verfahrens wird erfindungsgemäß eine Einrichtung vorgeschlagen, die zwei Formhälften, die mitein­ ander verbindbar sind, um einen Formraum zu bilden, sowie Mittel zur Zuführung von Dampf in den Formraum aufweist und dadurch gekennzeichnet ist, daß der einen (10) Formhälfte (1, 10) Haltemittel (12) des harten Kunststoffes zum Vorformen bei offener Form zugeordnet sind, daß die Dampfzuführungsmit­ tel (3) der anderen Formhälfte (1) zugeordnet sind und daß Mittel (19) zur Impulsbeaufschlagung mit Dampf vorgesehen sind.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsge­ mäßen Einrichtung kann man ein Erzeugnis aus mit einer Po­ lystyrol-Hartfolie überzogenem Polystyrolschaum in einem einzigen Arbeitsvorgang und im wesentlichen mit zwei Form­ hälften herstellen, wobei der harte Kunststoff nicht auf den Schaumstoff formgeschäumt, sondern umgekehrt der Schaumstoff auf den direkt an der entsprechenden Formhälfte vorgeformten harten Kunststoff formgeschäumt wird.

Diese Verfahrensweise ermöglicht es, dem harten Polystyrol ohne Risse oder Brüche im Bereich der Ecken oder der Kanten und ohne Anwendung von separaten Ausrüstungen die gewünschte Form zu geben. Außerdem wird mit der Impulsbeaufschlagung mit Dampf das Hindernis der Dampfundurchlässigkeit des har­ ten Kunststoffes überwunden, weil die Impulsbeaufschlagung ein allmähliches Ausstoßen der Luft gestattet, so daß der Dampf bis zum harten Kunststoff gelangen und die Polystyrol- Kügelchen auch in diesem Bereich sintern kann, wodurch eine ausgezeichnete Haftung der beiden Stoffe gewährt wird, ohne daß zur Verbindung derselben weitere separate Behandlungen erforderlich sind.

Anstelle der Impulsbeaufschlagung mit Dampf kann auch die Beaufschlagung mit einer Folge von Dampfimpulsen und Vakuum­ impulsen mit Vorteil vorgesehen werden.

Der harte Kunststoff kann vor dem Vorformen vorteilhaft vor­ gewärmt werden und das Verformen in Berührung mit der Form­ hälfte kann durch zwischen der Formhälfte und dem an den Endkanten festgehaltenen Stoff erzeugtes Vakuum erfolgen, nachdem die Formhälfte zum Vorverformen des zwischen den Kanten gespannten Stoffes gebracht wurde.

Weitere Einzelheiten des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Einrichtung gehen aus der nachstehen­ den Beschreibung einer in den Zeichnungen dar­ gestellten, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung her­ vor. Es zeigt

Fig. 1 und 2 jeweils Schnittansichten der beiden Formhälften einer erfindungsgemäßen Einrichtung und

Fig. 3 bis 8 die aufeinanderfolgenden Stufen des Formpreß­ vorganges eines Artikels aus Polystyrol-Schaum mit einer an der einen Seite angebrachten Polystyrol-Hart­ folie.

Fig. 1 stellt eine Formhälfte 1 von an sich bekannter Bau­ art zum Formschäumen von Polystyrolschaum dar. Die Form­ hälfte 1 umfaßt eine abgedichtete Kammer 2 zwischen dem Körper 10a der Formhälfte und dem Formraum 1b und in die Kam­ mer 2 wird über eine Leitung 3 Dampf und über eine Leitung 4 Druckluft zugeführt. Im Inneren der Kammer 2 ist ein Kühl­ system 5 mit einer Zuführungsleitung 6 angeordnet. Mit 7 ist eine Auslaßleitung bezeichnet, die auch dazu geeignet ist, in der Kammer 2 einen Unterdruck zu erzeugen.

Der Schaumstoff, insbesondere der Polystyrolschaum, wird in Form von Kügelchen über einen Aufgeber 8 zugeführt, der be­ kannt ist und daher nicht näher dargestellt und beschrieben wird. Die Wandung des Formraumes 1b weist Blastabletten 9 auf, die den Dampf in den Formraum eindringen lassen.

Die Formhälfte 1 ist in an sich bekannter Weise über nicht im Einzelnen dargestellte Mittel beweglich angeordnet.

Zum Unterschied von dem, was beim bekannten Stand der Tech­ nik geschieht, ist die andere Formhälfte 10 anders als die Formhälfte 1 ausgebildet und weist einen ortsfesten Körper 10a auf, in dem sich der Stempel 10b zum Beispiel über Hy­ draulikzylinder 11 bewegt. Dem Rand des Körpers 10a sind Haltemittel 12 des harten Kunststoffes, insbesondere der Polystyrol-Hartfolie 13, zugeordnet, die die Folie gegen die Formhälfte 10 festhalten.

In den Körper 10a münden eine Druckluftleitung 14 und eine Einlaßleitung 15 zum Erzeugen des Vakuums in dem den be­ weglichen Stempel 10b untergreifenden Teil ein. Die Wandung des Stempels 10b weist mehrere Stichlöcher 16 auf, die dieß Bildung eines Unterdruckes zwischen dem Stempel 10b und der Folie 13 gestatten.

Vor den Formhälften 1 und 10 kann eine Heiz- oder Vorheiz­ vorrichtung vorteilhaft vorgesehen werden, die in den Fig. 3 bis 8 mit 17 bezeichnet ist und die Folie 13 auf die Erweichungstemperatur bringt.

Um den Schaumstoff mit dem harten Kunststoff zu verbinden, geht man folgendermaßen vor (Fig. 3-8).

In einer ersten Stufe sind die beiden Formhälften voneinan­ der getrennt und die Polystyrol-Hartfolie 13 wird durch die Vorheizvorrichtung 17 zweckmäßig vorgewärmt. Die von den Kantenhaltern 12 festgehaltene, erweichte Folie wird dann vorgeschoben, bis sie zwischen den beiden Formhälften 1 und 10 zu liegen kommt.

Nun wird der Stempel 10b angehoben, während die Kantenhal­ ter 12 die Folie 13 gegen den Körper der Formhälfte 10 fest­ halten. Die Bewegung des Stempels 10b über die Ebene der Folie 13 hinaus verursacht eine Vorverformung der erweichten Folie, die sich nach dem Verlauf des Stempelprofils biegt, ohne jedoch seinem genauen Umriß zu folgen.

Nach dieser Stufe wird zwischen dem Stempel 10b und der Fo­ lie 13 über die Vakuumleitung 15 ein Unterdruck erzeugt, da­ mit die erweichte Folie 13 eng an jeder Stelle des Stempels 10b anliegt.

Jetzt wird die Formhälfte 1 in die Preßstellung ausgefahren und in den zwischen den beiden Formhälften gebildeten Form­ raum 18, in dem das harte Polystyrol bereits vorgeformt ist, wird der Polystyrolschaum in Form von Kügelchen nach einem an sich bekannten Verfahren eingespritzt. Die Kügelchen wer­ den mit dem über die Leitung zugeführten Dampf gesintert.

Da die harte Folie 13 den Dampf nicht durchläßt, wird der Dampf in einer Impulsfolge zugeführt, wozu Sperrmittel 19 der Leitung 3 betätigt werden. Die Dampfimpulse können mit zum Beispiel aber nicht unbedingt abwechselnd zugeführten Vakuumimpulsen kombiniert werden, wozu die Sperrmittel 20 der Leitung 7 entsprechend betätigt werden. Durch die Impul­ se wird die zwischen den Kügelchen vorhandene Luft allmäh­ lich bis zum Bereich des harten Kunststoffes ausgestoßen, so daß auch der harte Kunststoff, genau so wie der Schaum­ stoff im Berührungsbereich mit dem harten Kunststoff, der Wirkung des Dampfes ausgesetzt wird. So finden in diesem Bereich nicht nur das Sintern des Schaumstoffes sondern auch das Haften zwischen Schaum- und hartem Kunststoff statt.

Nach der durch das Kühlsystem 5 vorgenommenen Abkühlung, werden die Formhälften 1 und 10 geöffnet und das Fertigpro­ dukt 21 wird mittels Druckluft ausgestoßen (siehe Fig. 8), während eine neue Folie 13 zum Anbringen und zum Formschäu­ men schon bereitsteht.

Wie es aus der obigen Beschreibung hervorgeht, kann man in einem einzigen Arbeitsgang mit zwei Formhälften kontinuier­ lich arbeiten. Das Verbundprodukt kann vorteilhaft mehrere unterschiedliche Formen und nicht unbedingt nur einfache Elementarformen aufweisen.

Die Dicke der Hartfolie 13 kann etwa 1 mm oder auch weniger betragen. Die Erweichungstemperatur des harten Polystyrols kann ca. 100-120° betragen.

Die Polystyrol-Hartfolie kann in Rollen und schon mit einem blanken Schutzfilm in verschiedenen Farben besorgt werden.

Selbstverständlich kann die Formhälfte 10 geheizt werden, um ein mögliches Abkühlen der Folie 13 zu vermeiden. Man kann auch die Folie 13 wie eine Ballonhälfte mittels durch die Leitung zugeführter Druckluft vorverformen.

Eine vorteilhafte Anwendung der erfindungsgemäßen Verfah­ rens und der erfindungsgemäßen Einrichtung besteht in der Herstellung von Türen oder Wandungen für Kühlschränke u. dgl., wo sich die ausgezeichneten Dämmeigenschaften des Polysty­ rols mit den guten mechanischen Eigenschaften der Überzug­ folie vereinen, die außerdem leicht gewaschen werden kann und gegen Kratzer unempfindlich ist.

Claims (11)

1. Verfahren zum Formschäumen von Schaumstoff, insbesondere von Polystyrolschaum, in Verbindung mit hartem Kunststoff, insbesondere mit einer Polystyrol-Hartfolie, bei dem der harte Kunststoff in Berührung mit einer Formhälfte vor dem Formschäumen des Schaumstoffes vorgeformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der an der Formhälfte fest­ gehaltene harte Kunststoff bei offener Form vorgeformt wird und der Schaumstoff durch Impulsbeaufschlagung mit Dampf auf den harten Kunststoff formgeschäumt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der harte Kunststoff mit den Endkanten in dichter Berührung mit dem Rand der entsprechenden Formhälfte gehalten und mittels zwischen der Formhälfte und dem harten Kunststoff erzeug­ ten Unterdrucks vorgeformt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 bzw. 2, dadurch gekennzeichnet, daß der harte Kunststoff vor dem Vorformen bis zur Erwei­ chungstemperatur erwärmt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der harte Kunststoff an den Endkanten in dichter Berührung mit der entsprechenden Formhälfte gehalten, zunächst durch die Bewegung dieser Formhälfte über die Ebene des zwischen den Kanten gespannten, harten Kunststoffes hinaus vorverformt und schließlich durch zwischen der Formhälfte und dem harten Kunststoff erzeugten Unterdruck dazu gebracht wird, eng an der Formhälfte anzuliegen.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Formschäumen des Schaumstoffes auf den harten Kunststoff mit aufeinanderfolgenden Dampf- und Unterdruckimpulsen ausgeführt wird.

6. Einrichtung zum Formschäumen von Schaumstoff, insbesondere von Polystyrolschaum, in Verbindung mit hartem Kunststoff, insbesondere mit Polystyrol-Hartfolie, gemäß dem Verfahren nach einem der obigen Patentansprüchen 1 bis 5, mit zwei Formhälften, die miteinander verbindbar sind, um einen Form­ raum zu bilden, und mit Mitteln zur Zuführung von Dampf in diesen Formraum, dadurch gekennzeichnet, daß einer (10) der Formhälften (1, 10) Mittel (12) zum Festhalten des harten Kunststoffes während des Vorformens bei offener Form zugeord­ net sind und daß die Dampfzuführungsmittel (3) der ande­ ren Formhälfte (1) zugeordnet sind sowie daß Mittel (19) zur Impuls­ beaufschlagung mit Dampf vorgesehen sind.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Formhälfte (10) einen über die Ebene des harten Kunst­ stoffes zum Vorverformen dieses Kunststoffes beweglichen Stem­ pel (10b) umfaßt.

8. Einrichtung nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Stempel (10b) in einem ortsfesten Teil (10a) der Form­ hälfte (10) beweglich ist, der die Haltemittel (12) zugeordnet sind.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bzw. 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Wandung des Stempels (10b) mehrere Stichlöcher (16) aufweist, um die Bildung eines Unterdruckes zwischen dem Stempel (10b) und dem harten Kunststoff zu ermöglichen.

10. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß vor den Formhälften (1, 10) eine Vorrichtung (17) zum Erwärmen des harten Kunststoffes auf Erweichungstemperatur angeordnet ist.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Haltemittel (12) dem Rand der einen Formhälfte (10) zugeordnete Kantenhalter umfassen.