DE2837628C2

DE2837628C2 - Vorrichtung zum Formen expandierter Kunststoffe durch Ultrahochfrequenzstrahlung

Info

Publication number: DE2837628C2
Application number: DE2837628A
Authority: DE
Inventors: Joel Ivry-la-Bataille Soulier
Original assignee: Isobox-Barbier Sa Bannalec Fr
Current assignee: Isobox-Barbier Sa Bannalec Fr
Priority date: 1977-09-09
Filing date: 1978-08-29
Publication date: 1982-11-18
Also published as: CH627686A5; BE869960A; DE7825657U1; GB2010165A; SE427095B; IT7827348A0; IT1098507B; NL7809200A; SE7809220L; FR2402526A1; ES472912A1; CA1126456A; FR2402526B1; US4298324A; DE2837628A1; GB2010165B; JPS55113536A

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Formen expandierter Kunststoffe, insbesondere dielektrischer Materialien durch Ultrahochfrequenzstrahlung, wobei in Zuordnung zu einer Presse und einem Resonanzhohlraum eine Form vorgesehen ist, die aus einem, Ultrahochfrequenzstrahlung nicht absorbierenden Material, vorzugsweise einem Harz mit Fasern als Füllstoff von geringem Verlustwinkel besteht.

Eine solche Vrrrichtung ist in der US-PS 33 77 653. und zwar als Vorrichtung zum Herstellen von Gegenständen aus Kunststoffschkum beschrieben, bei der dielektrische Heizeinricntungen Verwendung finden. Der Formkörper oder das Fo mgehäuse besteht hierbei aus Teflon, das Hochfrequenzfeld wird zum Schmelzen des Harzes benutzt.

Andererseits ist aus der Zeitschrift »Neues aus der Technik«, 1962, Nummer 3/4, Seite 4 ein elektrischer Ofen mit einer Hochfrequenzheizquelle bekanntgeworden. Die Hochfrequenzenergie wird dort durch eine öffnung in der Wand des Ofens in den Ofenraum eingekoppelt. Im Wege dieser Energie ist ein Feldverteiler angeordnet, der dort insbesondere weitergebildet wird. Konstruktiv sind dort ein oder mehrere leitende Schleifen aus Metalldraht oder Metallrohr vorgesehen, die in gleichmäßigerer Weise Hochfrequenzenergie im Ofen verteilen und ein Auftreten stationärer Wellen verhindern.

Schließlich ist noch durch die deutsche Patentanme¹ dung P 26 02 379 eine Vorrichtung der eingang, genannten Art bekanntgeworden, wonach einen ein Schaummittel enthaltenden Kunststoff mit einem polaren Stoff vermischt und das Gemisch in einem Resonanzhohlraum einer ultrahochfrequenten Strahlung aussetzt.

Bei der Anwendung solcher Vorrichtungen gleichzeitig beispielsweise Perlen aus vorexpandierten plastischen oder Kunststoffmaterialien und Wasser in eine innerhalb eines Resonanzhohlraums befindliche Form eingeführt. Die Bedingungen ermöglichen die Bildung Von Dampf »in situ«, die Perlen verschweißen miteinander bei guter Wärmeverteilung,

Bei den bekannten Maßnahmen war es beispielsweise notwendig, die Wandungen der Form bei jedem Formvorgang zu erwärmen, was seinen Niederschlag in Energieverbrauch zeitigte,

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß das in der Form enthaltene Kunststoffmaterial oberflächlich besser geschmolzen wird, und dies bei einem besseren Temperaturgradienten und höherer Energieeinsparung. Erreicht wird dies erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art überraschend dadurch, daß der Teil dieser Form, der mit dem zu formenden Kunststoffmaterial in Berührung steht, aus einem Material mit erhöhten dielekrischen Verlusten besteht, welches die Ultrahochfrequenzstrahlung absorbiert, insbesondere aus einem Harz mit einem geringen Anteil, vorzugsweise zwischen 1 und 5% Ultrahochfrequenzstrahlung leitendem Rußschwarz.

Die Wärme wird aiso iin den Stellen, die in Kontakt mit dem zu formenden Kunststoffmaterial kommen, d. h. wo sie wirklich gebraucht wird, erzeugt. Zweckmäßig besteht das die UltrahochfrequenzstraJilung nicht absorbierende Material zur Herstellung des Formgehäuses oder Formkörpers aus einem mit Fasern aus reinem Siliciumdioxid und/oder Glas als Füllstoff beladenen Harz geringen Verlustwinkels.

Ein Treibmittel enthaltende gegebenenfalls vorexpandierte Kunststoffperlen werden gleichzeitig mit einer polaren Flüssigkeit eingeführt und der Wirkung der UHF-Strahlung über eine Dauer von 5 bis 1800 Sekunden ausgesetzt, um so zu geformten Gegenständen aus expandierten Kunststoffen zu führen und Artikel mit dünnen Wandungen herzustellen. Die eine Hälfte der Presse kann fest, die andere in an sich bekannter Weise beweglich sein, wobei der feste Teil der Presse über einen von einem UHF-Generator gespeisten Wellenleiter erregt ist, während der bewegliche Teil der Presse die Formen aufnimmt. Der Abstand zwischen Form und Wandung des Resonanzraums, der eingehalten wird, kann minimal sein. Die Entfernung beträgt vorzugsweise wenigstens 65 mm; eine Einrichtung zur Durchwirbelung des elektromagnetischen Feldes am Ausgang des UHF-Leiters im Resonanzraum ist vorgesehen, wodurch stationäre Wellen vermieden werden.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sollen nun mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert werden. Diese zeigt in

F i g. 1 ein Detail einer Form im Schnitt;
Fig. 2 die schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Formen von Gegenständen aus expandierten Kunststoffen mit einer Vielzahl von Formen und

Fig. 3 eine schematische Schnittdarstellung durch eine Anordnung zur Herstellung geformter Gegenstände wie Becher, beispielsweise mit dünnen Wandungen. Nach Fig. 1, die einen Teilschnitt durch eine Form 4 zeigt, bestehen die den Matrizenhohlraum begrenzenden Wandungen 1 aus einem Material, das UHF-Strahlung absorbiert; der Teil der Form, der mit dem zu formenden Kunststoffmaterial in Berührung kommt, wird vorzugsweise aus einer Epoxyharzschicht, die UHF-Strahlung leitendes Harz enthält, gebildet (beispielsweise ,Vulcan XC 72 R« von der Firma CABOT); dieses wird dem Harz in einem Anteil von etlichen Gewichtsprozent, vorzugsweise zwischen 1 und 5%, zugegeben.

Die Dicke der Formwandung wird als Funktion der gewünschten Wärmemenge und damit der Dicke der Wandung des geformten Kunststoffs eingestellt Im allgemeinen ist es vorteilhaft, die Dicke des den Matrizenhohlraum begrenzenden Überzugs zwischen 0,5 und 2mm zu wählen. Ansonsten schwankt sie als Funktion der Anforderungen,

Der Formkörper 3 ist vorzugsweise aus einem Epoxyharz hergestellt, dem als Füllstoff Fasern reinen Siliciumoxyds und/oder von Glas mit geringem Verlustwinkel zugegeben sind (tgö < \ ■ ΙΟ-⁴ für die Frequenz ,'= 2,45GHz). Die Dicke des Formkörpers aus Harz, welches mit Fasern aus Siüciumoxyd und/der Glas verstärkt ist und UHF-Strahlung nicht absorbiert, liegt vorzugsweise zwischen 3 und 5 mm, unter Berücksichtigung der Formdrücke.

Zur Zirkulation 2 des Wärmeträgerfluids dient beispielsweise Siliconöl im Inneren des Körpers 3 der Form: die Wärmeträgerfluidzirkulation kann auch in Form eines äußeren Mantels der Form vorgesehen sein.

Die äußere Kühlung der Form erfolgt zweckmäßig mit Druckluft, indem man beispielsweise nicht dargestellte Rippen auf die Außenwandungen der Form aufbringt.

Fig.2 zeigt die schematische Darstellung einer Anordnung zum Formen expandierter Kunststoffe und insbesondere zum Formen dielektrischer Materialien, wobei vier Formen nach der Erfindung vorgesehen sind. Die in F i g. 2 gezeigte Anordnung umfaßt eine Presse mit einem beweglichen Teil 6 (beispielswuse durch einen Druckluftzylinder bewegt) sowie einem festen Teil 7.

Ein Resonanzhohlraum 11 ist auf dieser Presse zwischen den Teilen 6 und 7 vorgesehen. Der feste Teil 7 der Presse wird durch einen UHF-Wellenleiter 9 erregt und durch einen nicht dargestellten UHF-Generator gespeist, während der bewegliche Teil 6 einer Teil der Form aufnimmt.

In diesem Resonanzhohlraum 11 sind Formen 4 nach der Erfindung auf einem Formträger 12 angeordnet, dessen weitere Rolle darin besteht, für die Einstellung der Dicke zu sorgen. Eine Einrichtung 10 zur Verwirbelung des UHF-Feldes ist am Ausgang des LiHF-Wellenleiters 9 im Resonanzhohlraum 11 angeordnet, um die Bildung stationärer Wellen in Zuordnung zu einem Deflektor 8 zu vermeiden.

Das gegebenenfalls aus vorexpandierten Perlen bestehende wunststoffmatenal. das gegebenenfalls ein Treibmittel enthält, wird über den Materialinjektor 5 in die F-ormen 4 nach der [Erfindung eingeführt Der Injektor 5 zum Einführen des Kunststoffs besteht vorzugsweise aus einem Material mn gelingen dielektrischen Verlusten.

ledes expandierbare Kunststoffma'erial kann in der Vorrichtung nach der Erfindung geformt werden Beispielsweise seien als expandierfahige in der Vc.rrich Hing nach der Erfindung formbare Materialien genannt: Polystyrol; Polyäthylen: Polyurethan expandierfahiger Art".

Ein Minimalabstand mui3 /wischen den Formen und der Wandung des Resonanzhohlraums eingehalten werden; der Minimalabstand kann vorteilhaft bei 6* mm liegen.

Der Fluidwärmeträgerkreis 13 >st vorzugsweise ebenfalls aus einem Material mit geringen dielektrischen Verlusten hergestellt, genauso wie der Druckluftkreis 14. der zum Auswerfen der geformten Artikel verwendet wird.

Die in Fig.3 gezeigte Vorrichtung zeigt ein Beispiel für die Anwendung der Form nach der Erfindung bei Gegenständen mit dünner Wandung wie Becher. Die

Perlen aus Kunsistoffmaterial werden über den Injektor 15 in die Formhohlräume 1 einer aus zwei Teilen bestehenden Form nach der Erfindung, dem Matrizenteil 16 und dem Patrizenteil 17 eingeführt, der wie in F i g. 2 dargestellt, in einer Presse angeordnet ist, auf der ein mit UHF-Strahlung gespeister Resonanzhohlraum angeordnet ist.

Nach dem dargestellten Beispiel haben die Formhohlraumwandungen aus absorbierendem Material eine Dicke von 0,8 mm. Die gegebenenfalls vorgesehene Speisung mit polarer Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, erfolgt durch bewegliche nicht dargestellte Injektoren, wobei das Formen der Kunststoffe ohne Einführen polarer Flüssigkeit im Falle des Formens von Gegenständen mit dünner Wandung vorgenommen werden kann. Die Kühlung der Form erfolgt durch Konvektion mittels Druckluft, die vorzugsweise ebenfalls über bewegliche nicht dargestellte Injelüoren eingeführt werden kann.

Beispielsweise ermöglicht eine Anordnung mit 8 karussellförmig angeordneten Fo>"-en und mit 6 Matrizenhohlräurnen während eines Arbeitszyklus von 45 Sekunden die Herstellung von 3840 Bechern pro Stunde, die etwa 2 g wiegen, wobei 7,6 kg Kunststoff umgeformt werden. Die Mikrowellenleistung Fresse plus Vo-^expansator liegt bei 2.5 kw.

Die beschriebene Anordnung, bei der die Perlen aus vorzugsweise vorexpandiertem Kunststoff, die gegebenenfalls ein Treibmittel enthalten, in Formen 4 oder 16—17. die für UHF-Strahlung durchlässig sind, gegebenenfalls gleichzeitig mit einer polaren Flüssigkeit wie Wasser zu Erzeugung von Dampf »in situ«, der für das Verschweißen der Perlen notwendig ist. eingeführt werden, sorgt für eine gute Verteilung der Wärme aufgrund der Tatsache, daß der mit den Perlen in Kontakt kommende Teil der Form, der wie oben angegeben, aus einem Material mit relativ hohen dielektrischen Verlusten besteht, einen Teil der UHF-Fnergie absorbiert und diese in Form von Wärme durch Leitung an das /j formende Kunststoffmaterial in dem oder den Formhohlräumen angibt

?'j vermeidet die Form mit I j HF-Strahlung absorbierenden I ornihohlraumwandungen die Bildung von Dampfkondensaten an den Wandungen. »a>. in Zuordnung zu der Tatsache, daß iei/leie sein dünn sinü und die I'HF Strahlung absorbieren, vien KuUzykiiis verkur/t. was zu einer beachtlichen Einsparung an Zeit und Energie fiihri

Andere Vorteile liegen in d':r Tatsache, daß der (jestehungspreis der Formen sehr genug ist; sie können durch einfaches Gießen hergestellt werden; eine Anord'-'inp von der Kanisselibauart kann hei gleichem Herstellungspreis von Vorncht: ng und Form doppelt sovic' herstellen, wie es nach hekannten Verfahren (Dampfkessel f bearbeitete Form) möglich ist.

I in weiterer wichtiger Vorteil liegt in der Tatsache, daß die Dauer des Formwechsels erheblich vermindert wird, da hier eine große Vereinfachung eintritt.

Die Vorrichtung ermöglicht im übrigen das Formen von Gegenstand.η mit dünnen Wandungen von ausgezeichneter Qualität nach dem Verfahren mit sog. »trockenen Wandungen« bei Fehlen einer polaren Flüssigkeit.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Vorrichtung zum Formen expandierter Kunststoffe, insbesondere dielektrischer Materialien durch Ultrahochfrequenzstrahlung, wobei in Zuordnung zu einer Presse und einem Resonanzhohlraum eine Form vorgesehen ist, die aus einem, Ultrahochfrequenzstrahlung nicht absorbierenden Material, vorzugsweise einem Harz mit Fasern als Füllstoff von geringem Verlustwinkel besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil dieser Form, der mit dem zu formenden Kunststoffmaterial in Berührung steht, aus einem Material mit erhöhten dielektrischen Verlusten besteht, welches die Ultrahochfrequenzstrahlung absorbiert, insbesondere aus einem Harz mit einem geringen Anteil, vorzugsweise zwischen 1 und 5% Ultrahochfrequenzstrahlung Jeitendem Rußschwarz.