DE2245203A1

DE2245203A1 - Verfahren zur herstellung einer geschaeumten tafel aus thermoplastischem material

Info

Publication number: DE2245203A1
Application number: DE2245203A
Authority: DE
Inventors: Raymond Joseph Malinowski; Jun John Ely Marsland
Original assignee: Uniroyal Inc
Current assignee: Uniroyal Inc
Priority date: 1971-09-21
Filing date: 1972-09-14
Publication date: 1973-04-12
Also published as: IT975029B; CA983837A; JPS4844357A; AU4677772A; GB1411385A; US3818085A

Description

Uniroyali Inc», 1230 Avenu· of th· Americas, New York, N.Y. 10020, Y.St.A.

Verfahren zur Herstellung einer geschäumten Tafel aus thermoplastischem Material

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer geschäumten Tafel aus thermoplastischem Material, von der mindestens der innere Teil geschäumt ist. Typischerweise hat ein solches Werkstück einen geschäumten Kern und mit diesem einstückig verbundene Oberflächen» oder Deckschichten aus nicht geschäumtem Thermoplast*

Geschäumte ABS-(Acrylnitril-Butadien-S^yrol-) -Harzlaminate mit einem geschäumten ABS-Harzkern, der zwischen nicht geschäumte« platten- bzw. folienfö'rmigen thermoplastischen Materialien sandwichartig aufgenommen und mit diesen einstückig verbunden ist, sind seit langem bekannt. Derartige Materialien, die gewöhnlich starr und warm formbar sind, werden durch die bekannten Verfahrensweisen des Warmformens, insbesondere des Vakuumformens, hergestellt, indem die erhitzte Tafel in die gewünschte dreidimensionale Form gezogen wird. Diese Materialien werden bisher im allgemeinen durch Laminieren mehrerer Schichten oder Lagen o.dgl. aus sogenannten "gummiplastischen" Materialien, insbesondere ABS-

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Harzmaterialien oder auch ABS-Pfropfcopolymerharzen hergestellt, die durch Pfropfen von Styrol oder Acrylnitrilmonomeren auf Pelybutadienkautschuk oder Butadien-Styro1-Copolymerkautschuk hergestellt werden, welch letztere nahezu ständig in Beimischung alt zusätzlichem, getrennt vorbereitetem Styrol-Acrylnitril-Harzcopolymer verwendet werden.

Daa Verfahren gemäß der Erfindung besteht darin, daß die Schicht oder Schichten des Plastmaterials, aus dem die Tafel hergestellt werden soll, innerhalb eines Rahmengliedes angeordnet wird, das um ein geringfügiges Maß größer ist als die Schicht oder Schichten, so daß der Plast während der Verschmelzung in Seitenrichtung gequetscht werden kann· Die Schicht oder Schichten, aus denen der geschäumte Teil der Tafel gebildet werden soll, enthalten ein chemisches Treibmittel. Das Rahmenglied hat eine Dicke, die geringer ist als die ursprüngliche Dicke der Schicht oder der Anordnung von Schichten und muß fähig sein, dem Klemmdruck der Presse standzuhalten. Die so erhaltene, aus dem Plastmaterial und dem Rahmenglied bestehende Anordnung wird zwischen zwei Preßplatten eingespannt, die typischerweise eben und parallel sind und so bemessen sind, daß sie sich über mindestens einen Teil des Rahmsngliedes um dessen gesamten Umfang herum erstrecken. Diese Anordnung wird dann, während der Klemmdruck der Platten auf die Anordnung aufrechterhalten wird, auf eine Temperatur erhitzt, die genügend hoch ist, um ein Verschmelzen der Schicht oder der Schichten und die Zersetzung des Treibmittels zu verursachen. Der Klemmdruck wird dann in gesteuerter Weise vermindert, und die Tafel wird durch Einwirkung von Wärme geschäumt, während der Berührungsdruck zwischen der im Schäumen begriffenen Tafel und den sich voneinander entfernenden Preßplatten während des ganzen Schäumvorganges aufrechterhalten wird, bis die gewünschte Dicke der Tafel erreicht ist. Die

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geschäumte Tafel wird dann gekühlt, während der Preßplattenabs tand beibehalten wird.

Ein wesentliches Merkmal des Verfahrens gemäß der Erfindung besteht darin, daß von dem Augenblick an_t in dem das Nachlassen des Preßplattenklemmdruckes beginnt, bis zu dem Zeitpunkt, in dem die geschäumte-Tafel genügend abgekühlt ist, um ihre Abmessungen beizubehalten, wenn sie entnommen Und Umgebungsbedingungen ausgesetzt wird, und daß kein "lichter Raum¹¹, d.h, kein freier Raum, zwischen der Tafel aus Plast und der Einrichtung, die ihre beiden Flächen einschließt, zugelassen wird; typischerweise besteht eine solche Begrenzungseinrichtung aus je einer Maserungsplatte oder sonstigen eine Oberflächenstruktur erzeugenden Platte, aus je einer Metallplatte auswärts dieser Platte und aus der daran angrenzenden Platte der Presse,

In der Zeichnung sind die aufeinanderfolgenden Arbeiteschritte des Verfahrens gemäß der Erfindung beispielsweise dargestellt.

Fig. 1 zeigt die Herstellung einer Anordnung von Schichten aus Plastmaterial-,—von denen einige ein Treibmittel enthalten, sowie dem Rahmenglied, das einen Teil der Form bildet, im Verein mit den Strukturierungeplatten und den Begrenzungeplatten;

Fig. 2 zeigt die Anordnung gemäß Fig. 1 nach Einlegen derselben zwischen zwei Preßplatten und unter der Einwirkung eines hohen Klemmdruckes auf den Stapel aus Schichten aus Plastmaterial;

Fig. 3 veranschaulicht das Erhitzen der Anordnung unter Beibehaltung des hohen Preßplattenklemmdruckes

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auf eine Temperatur, bei der ein Schmelzen des Plastmaterials in den Schichten stattfindet, ein Verbinden unter Verschmelzung zwischen benachbarten Lagen zur Bildung einer einstUckigen Plaetmasse auftritt und eine thermische Zersetsung des Treibmittels auftritt;

Fig· k zeigt die Anordnung und die Vorrichtung, während der Klemmdruck in gesteuerter Weise derart nachgelassen wird, daß während des ganzen Schäumvorganges niemals ein "lichter Raum" (d.h. kein freier Raum) zwischen der Thermoplasttafel und der diese einschließenden Einrichtung,, d.h. zwisohen der Oberseite und dir Unterseite der laminierten Schichten und der Oberflächenstrukturierungseinrichtung, (gegebenenfalls) den Begrenzungeplatten und den Preßplatten auftritt;

Fig. 5 veranschaulicht die Anordnung und Vorrichtung nach Beendigung des Schäumens der Thermoplaattafel auf die endgültige Dicke und nach Beginn des Kühlvorganges, der durchgeführt wird, während die Preßplatten in einem festgelegten Abstand voneinander entsprechend der endgültigen Dicke der Thermoplasttafel gehalten werden; und

Fig. 6 ist eine schematische Darstellung eines typischen

Verfahrenszyklus gemäß der Erfindung, und vejranscfeajuili.pht die aufeinanderfolgenden Arbeitsschritte in de* Zyklus, das Programm für die Verfahrenesehritte und für das Einlassen von überhitztem Dampf und Kühlwasser in die in den Platten der Presse vorgesehenen Leitungen und in allgemeiner Weise (durch eine dick ausgezogene Linie) die Änderung des auf das Plastmaterial im Verlauf des Zyklus ausgeübten Preßplattenklemmdruckes«

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Xn der Zeichnung ist ein spezielles Durchführungebeispiel des Verfahrens gemäß der Erfindung veranschaulicht, bei dem eine geschäumte Thermoplasttafel aus vier Schichten eines thermoplastischen Materials, beispielsweise eines ABS-Harzmaterials, vorbereitet wird, die ^e^ⁿ chemisches Treibmittel, z.B. Azodicarbonamid enthalten (obwohl ein beliebiges anderes geeignetes chemisches Treibmittel verwendet werden kann) und die zwischen acht Schichten: aus nicht schäumbarem thermoplastisches Material sandwichartig eingefügt sind, das mit dem Material der bereits erwähnten vier Schichten aus beispielsweise ABS-Harztnaterial verträglich ist» Wie auf diesem Gebiet in der Praxis allgemein üblich, werden die Schichten vorher hergestellt, indem aus den Plastmaterialien und anderen herkömmlichen Beimengungen Verbindungen hergestellt werden und diese Verbindungen, beispielsweise durch Kalandrieren oder Strangpressen zu Tafeln oder Folien gleichmäßiger Dicke verarbeitet werden, wobei diese Arbeitsgänge bei geeignet ausgewählten Temperaturen durchgeführt werden, die in dem Falle von Materialien, die ein chemisches Treibmittel enthalten, niedriger als dessen Zersetzungetemperatur sind.

Fig» 1 zeigt eine auf einer geeigneten Begrenzungsplatte 1, typiacherweise aus Aluminium, vorbereitete Anordnung von Plastschichten· Auf der Begrenzungsplatte 1 ist ein Rahmenglied 2 aufgesetzt, dessen Dicke geringer als die ursprüngliche Dicke der Schichtenanordnung aus Plastmaterial ist, und das dem Einspanndruck der Presse standzuhalten vermag. Das Rahmenglied 2 ist im allgemeinen aus einem Metall, wie Aluminium, hergestellt· Bine Maserungeplatte oder ein anderes Texturierungselement 3 wird als erstes auf die Platte 1 aufgelegt. Dann werden vier Schichten h aus Plast, die die eine Fläche der herzustellenden Tafel bilden sollen, in der

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dargestellten Stellung angeordnet. Diese Schichten h enthalten kein Treibmittel und bilden daher eine massive Oberflächenschicht. Auf die Schichten h werden vier Schichten 5 aufgelegt, die ein chemisches Treibmittel in unzeraetzter Form enthalten. Auf die Schichten 5 werden vier Schichten 6 aus nicht schäumbare·) Plastmaterial aufgelegt« Die Schichten 6 sind gewöhnlich, wenn auch nicht unbedingt, von der gleichen Zusammensetzung wie die Schichten k. Auf die Schichten 6 wird eine weitere Maserungsplatte oder ein Texturierungselement 7 aufgelegt. Dann wird über der ganzen Anordnung eine obere Begrenzungsplatte 8, typischerweise ähnlich der Platte 1, aufgelegt.

Mindestens eines der Elemente 3 und 7 kann zur Erzielung eines Hochglanzes durch einen vollständig glatten Film eines in geeigneter Veise hitzebeständigen Plastmaterials, wie Polyester, ersetzt werden oder kann die Form einer Lage aus Gewebe, beispielsweise aus Polyamid, annehmen, wodurch eine gewebeartige Musterung erzielt wird. Eines der Elemente 3 und 7 kann, wenn erwünscht, gänzlich entfallen, jedoch sollte dann an der Oberfläche der benachbarten Metallplatte 1 bzw« 8 ein Überzug, aus einem geeigneten Trennmittel bekannter Art angebracht werden, um ein Ankleben des Plastes an dieser Platte zu verhindern.

Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß die anfängliche, vertikal gemessene Dicke der Plastschichtenanordnung größer ist als die des Rahmens 2. Dies soll gewährleisten, daß auf die Schichten selbst bereits ein hoher Klemmdruck zur Wirkung kommt, bevor noch ein Klemmdruck auf den Rahmen 2 ausgeübt wird. Dadurch wird ein-geschlossene Luft mit Sicherheit ausgetrieben und werden die Schichten während der anschließenden Verfahrensschritte durch Verschmelzen zu einer einstUckigen Plastmasse verfestigt.

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Es ist ferner zu bemerken, daß die Schichten 4, 5 und 6 von etwas geringerer Fläche als das Rahmenglied 2 sind« Der freie Zwischenraum zwischen der inneren Fläche des Rahmens 2 und dem Stapel aus Schichten dient zur Aufnahme von Plastmaterial, das während des Spannens und des Verschmelzens laut folgender Beschreibung in der Seitenrichtung gequetscht wird, wodurch die Verfestigung zu einer einstückigen Masse gewährleistet wird. Das Volumen dieses freien Raumes sollte mehr als ausreichend sein, um solches seitlich ausgequetschtes Plastmaterial aufzunehmen, so daß die fertige geschäumte Tafel die Innenwand des Rahmens 2 über deren gesamte Fläche nicht berührt oder an ihr anklebt· Bs kann in manchen Fällen vorkommen, daß die fertige Tafel die Innenwand überhaupt nicht berührt. Normalerweise findet jedoch zwischen der Kante der geschäumten Tafel und der Innenwand des Rahmens entlang des unteren Teiles der Wand eine gewisse Berührung statt· Natürlich kann die Innenwand des Rahmens 2 mit einest Trennmittel überzogen werden, um ein Ankleben oder Anhaften der Plasttafel zu verhindern·

Die Anordnung gemäß Fig. 1 wird gewöhnlich bereits vor dem Anbringen in der Presse getrennt vorbereitet, um die Ausnutzung der Gerätschaften zu erhöhen* Diese Anordnung wird dann zwischen einer feststehenden Oberplatte 10 und einer beweglichen Unterplatte 11 einer herkömmlichen hydraulischen Presse (Fig· 2.) eingesetzt. Die Platt· 11 wird durch herkömmliche hydraulische Kolbenzylinderaggregate angetrieben, von denen die Pressenkolben 12 dargestellt sind. (Die auf----« wärtsgerichteten Pfeile an den Pressenkolben 12 in Fig. 2 deuten an, daß während des in dieser Figur veranschaulichten Arbeitsschrittes ein hoher Klemmdruck zur Wirkung gebracht wird)· Nach Einsetzen der Anordnung gemäß Fig· 1 zwischen den Preßplatten 10 und 11 werden diese gespannt (Fig· 2).

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Wie ersichtlich 1st die Schichtanordnung im Stadium der Fig. 2 zwischen den Platten 1 und 8 fest eingespannt, jedoch besteht zwischen dem Rahmen 2 und dem Texturierungaelement 7 ein gewisses Spiel* In diesem Stadium ist die zwischen den einzelnen Plastschichten eingeschlossene Luft durch die Einspannwirkung zum größten Teil bereits ausgetrieben»

Nun wird die Anordnung bei andauernder Ausübung eines hohen Preßplattenepanndruckee auf eine ausreichend hohe und ausreichend andauernde Temperatur erhitzt, um ein Verschmelzen der Schichten, ein Aneinanderbinden benachbarter Schichten durch Verschmelzen und eine vollständige thermische Zersetzung des Treibmittels herbeizuführen. Dies kann erreicht werden, indem die Preßplatten 10 und 11 in einer beliebigen gewünschten Weise erhitzt werden, beispielsweise indem (von einer nicht dargestellten geeigneten Quelle) hochgespannter Dampf durch Kanäle 13 in den Preßplatten hindurchgeschickt wird. Typischerweise sind die Preßplatten 10 und 11 bereite vor dem Anbringen der Anordnung zwischen diesen vorgewärmt. Infolge der Verschmelzung und eines gewissen seitlichen Pließens des Plastmaterials, aus dem die Schichten hergestellt sind, ist der Rahmen 2 nun fest zwischen den Platten 1 und 8 und den Preßplatten 10 und 11 mit so hohem Klemmdruck (in der Größenordnung von 3,52 bis 14,1 kp/cm = 50 bis 200 pounds je Quadratzoll, typischerweise in der Gegend von 9,84 kp/cm = ikO pai, der Rahmenfläche) eingespannt, daß der Rahmen 2 und die Begrenzungeplatten 1 und 8 einen vollständig geschlossenen Formhohlraum bilden, aus dem kein Plastmaterial oder Gas unter dem durch die Zersetzung des chemischen Treibmittels erzeugten äußeret hohen Druck entweichen kann. Am Ende dieses Arbeitsschrittes (Fig· 3) sind die Schichten des Plastmaterials bereits an ihrer Trennfläche verschmolzen und bilden eine einstückige Tafel, die

+ (Fig. 3)

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mi-t 14 bezeichnet ist, und das Treibmittel in den Kernschichten ist bereits zersetzt und hat ein Gas gebildet, das in den Kernplastschichten gelöst ist und/oder sich in der Form äußeret kleiner Bläschen unter sehr hohem Druck äußert« Während des frühen Stadiums dieses Arbeitsschrittes fließt das Plastmaterial in der Querrichtung in den ursprünglich vorhandenen Randspalt zwischen den Kanten des Stapels aus Schichten 4,5 und 6 und der Innenwand des Rahmens 2, und .der Rahmen ist zwischen den Platten 1 und 8 straff eingespannt· Die Temperatur, auf die der Plast in diesem Stadium erhitzt wird, liegt oberhalb der Zersetzungstemperatur des Treibmittels, im Falle von Azodicarbonamid allgemein im Bereich von 163 bis 2O4°C (325 bis 4OQ⁰F).

Nach Beendigung des Verschmolzene des Plastes und der Zersetzung des Treibmittels wird der auf die Preßplatten und 11 ausgeübte Klemmdruck in gesteuerter Weise vermindert, und die Tafel 14 wird in der in Fig· 4 angedeuteten Weise geschäumt· Diese» gesteuerte Schäumen wird dadurch bewirkt, daß zunächst der Klemadruck (siehe die abwärtsgerichteten Pfeile an den Kolbenzylinderaggregaten 12 in Fig. 4) auf einen niedrigen Druck, beispielsweise von weniger als 0,7 kp/cm (10 psi), vorzugsweise auf weniger als 0,07 kp/cm (1 psi) vermindert wird, worauf anschließend die Preßplatten 10 und 11 alt gesteuerter Geschwindigkeit auseinanderbewegt werden· Es ist wichtig, während dieses Schäumens einen innigen, zwangsläufigen (form·chlüssigen) Berührungsdruck zwischen der im Schäumen begriffenen Tafel (die hier mit bezeichnet ist) und den im Öffnen begriffenen Preßplatten aufrechtzuerhalten, so daß in dieser Phase des Verfahrens in der aus der im Schäumen begriffenen Tafel 15t den Maserungsplatten 3 und 7ι den Begrenzungsplatten 1 und 8 und den Preßplatten 10 und 11 bestehenden Anordnung keinerlei

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"lichter Raun¹¹ (freier Zwischenraun) auftreten kann. Die Beibehaltung eines Kontaktdruckes zwischen der im Schäumen begriffenen Tafel und den sich öffnenden Preßplatten während des Schäumens verhindert ein Abspalten der verschmolzenen Lagen, das zu einem vollständig unvertretbaren Erzeugnis führen würde.

Ee ist bemerkenswert, daß die gemäß der Erfindung verwendete mnd in Pig. k veranschaulichte einzigartige Technik des Schäumens zu einer im wesentlichen in einer Richtung, nämlich in Richtung der Dicke des Laminates, verlaufenden Raumausdehnung führt. Dies steht in ausgesprochenem Gegensatz zu den bisher vom Fachmann verwendeten Verfahren, die zu einer weniger erwünschten dreidimensionalen Raumausdehnung führten. Eine dreidimensionale Raumausdehnung beim Schäumen ist unerwünscht, da es schwierig ist, die seitlichen Abmessungen der geschäumten Tafel innerhalb vernünftiger Grenzen vorherzusagen oder zu beeinflussen. Ein weiterer Vorteil der Raumausdehnung in nur einer Richtung, die durch das Verfahren gemäß der Erfindung ermöglicht wird, ist die wirksamere Nutzung des Treibmittels bzw. umgekehrt der geringere Verbrauch an Treibmittel zur Erzielung einer gewünschten endgültigen Dicke und eines gegebenen Volumens des geschäumten Erzeugnisses.

Fig· 5 veranschaulicht die Größenbestimmung der Abmessungen und das Kühlen des fertigen Produktes 16. Wenn die Plasttafel bei Beendigung des Schäumens die gewünscht· endgültige Dicke erreicht hat, wird die Auseinanderbewegung der Preßplatten abgebrochen, die Preßplatten werden, wie durch Pfeile an den Unterkolben 12 angedeutet, verriegelt, in die Leitungen 13 der Preßplatten 10 und 11 wird Kühlwasser eingeführt, um die Zellenstruktur des Laminates zum Er-

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starren, zu bringen und das fertige Erzeugnis gegen Verbiegen bei und nach der Entnahme zu stabilisieren! indem eine weitere Expansion des Gases in den Zellen verhindert wird* Es hat sich gezeigt, daß, wenn das in dieser Weise hergestellte Erzeugnis, beispielsweise vor dem Warmformen, abermals erhitzt wird, im wesentlichen keine Dimensionsänderungen auftreten. Dies ist von besonderem Vorteil bei etwaigem nachfolgendem Warmformen und steht in ausgesprochenem Gegensatz zu gemäß den bisherigen Verfahrensweisen hefgestellten Erzeugnissen dieser allgemeinen Gattung, bei denen in der Endphase eine freie Raumausdehnung zugelassen wird*

Wie aus Fig« 6 zu erkennen ist, wird das Beheizen der Preßplatten durch Einleiten von Dampf in die Leitungen 13 bei der typischen Verwirklichung der Erfindung ziemlich früh in der in Fig· k veranschaulichten Raumausdehnungsphase oder Schäumphase unterbrochen. Die Restwärme in der Plasttafel und in der sie umgebenden Vorrichtung reicht aus, um das Schäumen der Tafel zuendezuführen.

Am Ende des Kühlvorganges gemäß Fig. 5 wird die Preßplatte 11 gesenkt, das fertige Laminat 16 wird entnommen, und die. Preßplatten werden für den nächsten Arbeitszyklus vorgewärmt .

Beim Kühlen des Erzeugnisses wird gewöhnlich auf eine Temperatur unter 121°C (25O°f) abgekühlt. Wenn erwünscht, kann bis zu noch niedrigeren Temperaturen, beispielsweise auf unter 93°C (200°f) gekühlt werden, um die Handhabung und Entnahme aus der Vorrichtung zu erleichtern. Es ist wichtig, daß das Produkt auf eine genügend niedrige Temperatur gekühlt wird, um eine Schichtenabspaltung zu verhindern.

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Bel der Durchführung der Erfindung 1st es nicht wichtig, daß das Erzeugnis feste oder nicht geschäumte Flächen aufweist, wie sie von den nicht schäumbaren Lagen .k und 6 gebildet sind. Das Erzeugnis könnte also zur Gänze aus schäumbaren Plastschichten oder selbst aus einer einzigen schäumbaren Plastschicht hergestellt werden·

Obwohl die Erfindung insbesondere unter Bezugnahme auf die Herstellung eines Erzeugnisses mit einem geschäumten Kern und massiven Oberflächenschichten beschrieben wurde, ist die Erfindung in gleicher Weise bei der Herstellung eines Erzeugnisses anwendbar, das einen zelligen Kern aufweist, der zwischen nicht zelligen Substratlagen sandwichartig eingefügt ist, deren Seiten ihrerseits mit massiven oder ungeschäutnten hautartigen Schichten versehen sind. Derartige Hautschichten werden gewöhnlich aus einem anderen Material als aus ABS-Harz hergestellt, und dieses Material kann speziell derart ausgewählt sein, daß es den schädlichen Einwirkungen, beispielsweise von Ultraviolettstrahlung usw.. standhält.

Der Fachmann erkennt, daß, wenn erwünscht, zwei oder mehr Stapel oder Schichtungen von Plastschichten in einer-einzigen Plattenpresse unter Verwendung nur eines Rahmengliedes bearbeitet werden können· Beispielsweise können zwei in geeignetem Abstand liegende Schichtungen aus Plastlagen von je ca. 1,07 χ 1,07 m (42" χ 42") innerhalb eines einzigen Rahmengliedes mit einer Öffnung von ca· 2,W χ Ί,88 η (4· χ 8') eingelegt werden, und diese Anordnung kann in der beschriebenen Weise verarbeitet werden und ergibt zwei getrennte geschäumte Tafeln, deren jede um ein geringfügiges (jedoch vorherbeetiambares) Maß größer ist als 1,07 x 1»07 ^m (42" χ 42"). Es können auch mehr als zwei solche Schichten-

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anordnungen in das Rahmenglied eingelegt und gemäß der Erfindung behandelt werden"· Die Schichtungen liegen in einem genügend großen Abstand von der Innenwand des Rahmengliedes, daß das Rahmenglied zu einem frühen Zeitpunkt beim Erhitzen unter vollem Spanndruck eingeklemmt wird, und sind voneinander weit genug entfernt, daß ein Ineinanderfließen oder Zusammenbacken der einzelnen Schichtungen beim Erhitzen verhindert wird.

Beispiel

Ein ABS-Laminat von ca. 19 mm (3/4") Dicke mit einem geschäumten ABS-Kern und nicht geschäumten ABS-Oberflächenschienten wurde unter Verwendung von vier Schichten (von je ca. 0,63 mm = 0,025" Dicke) aus schäumbarem ABS-Kernmaterial, zwischen 8 Schichten (von je 0,63 mm = 0,025" Dicke) aus nicht schäumbarem ABS-Material in der oben beschriebenen Weise hergestellt. Zwei Schichtungen von je ca. 1,07 x 1,07 m (42" χ 42") wurden in ein einziges Rahmenglied mit einer Öffnung von 1,22 χ 2,44 m (4· χ 8 ·) eingelegt. Der Klemmdruck auf den Rahmen in dem in Fig. 3 dargestellten Stadium betrug ca, 9,84 kp/cm (14O psi). Der 30 Minuten dauernde Zyklus der Presse folgte dem hier angegebenen Zeitplan.

Zeitpunkt im Zyklus Betriebsablauf

Minute

0 Die Presse wird über der Gesamtanordnung.

geschlossen; die Pressenplatten sind bereits auf 174°C (345°F) vorgeheizt,

und der Presβendruck von 155 kp/cm (22ΟΟ psi) wirkt auf ca. 1945 cm² (300 in ) Kolbenquerschnittefläche.

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Der Pressendruck wird vermindert, bis

der Klemmdruck weniger als 0,07 kp/cm (1 psi) der Tafelflache beträgt; die zugelassene Ausdehnungsgeschwindigkeit beträgt 1,25 mm (0,05") je Hinute.

Die Heizdampfzufuhr wird unterbrochen.

Durch die Wärme in dem System wird das S chäumen zuende geführt·

Mit einer Gesamtdicke der Tafel von

19 mm (3A") ist das Schäumen beendet. Die Kühlwasserzufuhr beginnt.

2h Das Kühlen ist beendet, die Presse wird

geöffnet, und das fertige Laminat wird entnommen. Die Kühlwasserzufuhr wird beendet. Die Dampfzufuhr wird eingeschaltet,

Die Presse ist nun wieder auf 174°C

F) erhitzt, und der Arbeitszyklus wird wiederholt.

Der Behandlungszyklus laut dieses Beispiels ist graphisch in Fig. 6 veranschaulicht, die im Hinblick auf das Gesagte keiner weiteren Erläuterung als der Feststellung bedarf, daß die durch die vertikalen Abschnitte der voll ausgezogenen Linie angedeuteten Druckänderungen im wesentlichen augenblicklich erfolgen.

Vorteile Es hat sich als möglich erwiesen, entsprechend dem obigen

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Beispiel das genannte 12-schichtige Laminat mit einer Wichte (specific gravity) von nur 0,35 herzustellen. Es hat sich gezeigt, daß es beim Vorgehen gemäß der oben gegebenen Lehre zum technischen Handeln möglich ist, ein Erzeugnis ausschließlich auf der Basis von schäumbarem Material, d.h. ohne ungeschäumte Oberflächenschichten, mit einer Wichte von nur 0,185 herzustellen. Die Erzielung so niedriger Wichten stellt einen erheblichen technischen Fortschritt auf dem Gebiet der Herstellung tafelförmiger, geschäumter ABS-Harzerzeugnisse dar. Das nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellte geschäumte Erzeugnis zeichnet sich außerdem durch eine erheblich größere Streckung der Zellen in Richtung der Dicke aus.

Weitere wichtige Vorteile des Verfahrens gemäß der Erfindung sind:

1. Verminderte Handhabungs- und Arbeitskosten;

2. Wegfall der Verwendung von Vulkanisiervorrichtungen und Vakuumabdeckungen sowie zugehöriger Vakuumpumpen;

3. Verbesserung der Gleichmäßigkeit der Dicke und bessere Wiedergabe von Formeinzelheiten in aus dem erhaltenen fertigen geschäumten ABS-Laminat warmgeformten Gegenständen (beispielsweise Motor- oder Bughauben, die gewöhnlich mit darin gebildeten, in Abständen liegenden Versteifungsrippen hergestellt werden);

4. erhebliche Einsparung an Rohmaterialien (aus der gleichen Menge an Plast und Chemikalien kann eine größere Menge an geschäumten ABS-Laminat hergestellt werden);

5. weniger Abfall;

6. geringerer Kapitalbedarf für Gerätschaften, was durch

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die Tatsache verdeutlicht wird, daß die Ausrüstung zur Herstellung einer geschäumten Tafel von 2_tkk χ 12,2 m (8· χ kO^f) die Investierung eines Kapitals von weniger als $ 200 000.00 erfordern würde.

Allgemeines

Obwohl ABS-Harz das bevorzugt gewählte thermoplastische Material für den geschäumten Kern und die daran gebundenen ungeschäumten Oberflächenschichten ist, ist die Erfindung keineswegs auf ABS-Harz beschränkt. Jedes beliebige thermoplastische Material kann in Verbindung mit einem chemischen Treibmittel zur Bildung des geschäumten Materials verwendet werden, und jedes beliebige thermoplastische Material, das mit jenem verträglich ist, d.h. das zur Bildung einer einstückigen Konstruktion mit jenem durch Verschmelzen verbindbar ist, kann für die nicht geschäumten Deck- oder Oberflächenschichten verwendet werden. In gleicher Weise ist das Verfahren gemäß der Erfindung nicht auf die Herstellung starrer Produkte beschränkt. Beispielsweise könnte die Verfahrensweise gemäß der Erfindung dazu verwendet werden, flexible, halbstarre oder starre Laminate herzustellen, die einen Kern aus geschäumtem Polyvinylchlorid und mit diesem einstückig verbundene ungeschäumte Deckschichten aus Polyvinylchlorid aufweisen.

Patentansprüche

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Claims

- 17 Patentansprüche

Verfahren zur Herstellung einer geschäumten Thermoplasttafel, von der mindestens der innere Teil geschäumt ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Schichten (4, 5, 6) aus dem Plastmaterial, aus dem die Tafel gebildet werden soll, in ein Rahmenglied (1, Z, 8) eingelegt werden, wobei die Schicht oder Schichten, die den geschäumten Teil der Tafel bilden sollen, ein chemisches Treibmittel enthalten und das Rahmenglied eine Dicke hat, die geringer ist als die ursprüngliche Dicke der Schicht oder Schichten, und dem Klemmdruck der Presse standzuhalten vermag, daß die so gebildete Anordnung zwischen den Preßplatten (10, 11) einer Presse eingespannt wird, die so bemessen sind, daß sie über das Rahmenglied hinaus vorspringen, daß die Anordnung unter andauernder Ausübung des Preßplattenklemmdruckes auf eine Temperatur erhitzt wird, die genügend hoch ist, um ein Verschmelzen der Schicht oder Schichten und eine Zersetzung des Treibmittels zu bewirken, daß der Klemm-druck in gesteuerter Weise vermindert wird und die Plasttafel weiterhin der Wärmeeinwirkung ausgesetzt wird, so daß eine Raumausdehnung der Tafel unter Aufrechterhaltung des Berührungsdruckes zwischen der im Schäumen begriffenen Tafel und den Im Öffnen begriffenen Preßplatten während des ganzen Schäumvorganges bis zum Erreichen der gewünschten Tafeldicke erzielt wird, und dann die geschäumte Tafel unter Aufrechterhaltung eines konstanten Plattenabetandes entsprechend der gewünschten Dicke gekühlt wird«

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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die fertige Tafel ein Laminat mit einem inneren Kernteil aus geschäumtem ABS-Harzmaterial und mit an beiden Seiten desselben angebrachten und mit diesem einstückig verbundenen Deckschichten aus Thermoplast ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,dadurch gekennzeichnet, daß die fertige Tafel ein Laminat mit einem inneren Kernteil aus geschäumtem ABS-Harzmaterial und mit an beiden Seiten des Kernteiles angebrachten und mit diesem einstückig verbundenen Deckschichten aus nicht-geschaumtem ABS-Harzmaterial ist·
4. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß das Laminat außerdem nicht geschäumte Hautschichten aus einem anderen thermoplastischen Material als ABS-Harzmaterial aufweist, die an den Außenflächen der Deckschichten angebracht und mit diesen einstückig verbunden sind.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Treibmittel Azodicarbonamid ist, daß das Plastmaterial bei dem Erhitzen auf eine Temperatur von ca. 163 bis 2O4°C (325 bis 4OO°f) erhitzt wird und daß die geschäumte Tafel auf eine Temperatur unter 121°C (25O°F) gekühlt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine geschäumte Thermoplasttafel mit einem geschäumten Kernteil, dessen beide Seiten mit einer mit dem Kernteil einstückig verbundenen ungeschäumten Thermoplastlage versehen sind, hergestellt wird, indem ein Stapel von mehreren schäumbaren Thermoplastschichten, die ein

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chemisches Treibmittel enthalten, in sandwichartiger Anordnung zwischen nicht schäumbaren Thermoplastschichten, in ein Rahmenglied eingelegt wird, das eine Dicke hat, die geringer ist als die ursprüngliche Dicke des Stapels aus Schichten, und das dem Pressenklemtndruck standzuhalten vermag und das wesentlich größer ist als der Stapel, daß diese Anordnung von Schichten innerhalb des Rahmengliedes zwischen zwei Pressenplatten eingespannt wird, die so bemessen sind, daß sie sich über das Rahmenglied hinaus erstrecken, daß diese Anordnung unter Ausübung des Preßplattenklemmdruckes auf den Schichtenstapel auf eine Temperatur erhitzt wird, die genügend hoch ist, um ein Verschmelzen der Schichten hervorzurufen, so daß dazwischen befindliche Luft ausgetrieben wird, die Schichten einstückig miteinander verbunden werden, das Plastmaterial seitlich fließt und die Einwirkung des vollen Klemmdruckes auf das Rahmenglied ermöglicht, und das Treibmittel zersetzt wird, daß während des Erh.it ζ ens das Plastmaterial in dem von den Preßplatten und dem Rahmenglied gebildeten Hohlraum straff eingeschlossen ist, so daß weder das Plastmaterial noch das durch die Zersetzung des Treibmittels freigesetzte Gas während dieses Arbeitsganges aus dem Hohlraum entweichen kann, daß der Klemmdruck unter weiterer Einwirkung von Wärme auf die Plasttafel in gesteuerter Weise vermindert wird, so daß eine Raumausdehnung (ein Schäumen) der Tafel unter Aufrechterhaltung eines Berührungsdruckes zwischen der im Schäumen begriffenen Tafel und den im Öffnen begriffenen (sich voneinander entfernenden) Preßplatten während des ganzen Schäumvorganges bis zur Erreichung der gewünschten Tafeldicke bewirkt wird^Undie Bildung

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freier Zwischenräume zwischen der im Schäumen begriffenen Tafel und den Preßplatten während des ganzen Schäumvorganges verhindert wird, und daß dann unter Aufrechterhaltung eines konstanten Preßplattenabatandes entsprechend der gewünschten Dicke der fertigen Tafel die geschäumte Tafel auf eine Temperatur gekühlt wird, hei der sie verfestigt und gegen Verblegen bei und nach Entnahme verfestigt und stabilisiert wird, und die abgekühlte geschäumte Tafel entnommen wird.

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