DE2428999A1 - Verfahren zur herstellung eines aufgeschaeumten thermoplastischen gegenstandes, insbesondere zur herstellung von synthetischem holz - Google Patents
Verfahren zur herstellung eines aufgeschaeumten thermoplastischen gegenstandes, insbesondere zur herstellung von synthetischem holzInfo
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Description
PATENTANWÄLTE * H £" ° * ° ^
Dlpl.-lng. P. WIRTH · Dr. V. SCHMIED-KOWARZIK
Dipl.-lr.g. G. DANNENBERG ■ Dr. P. WElNHGLD ■ Dr. D. GUDEL
291134 ε FRANKFURTAM MAIN
TELEFON (06113
287014 GR. ESCHENHEIMER STRASSE 39
H. Juni 1974
PW/Ar
PW/Ar
Sekisui Kaseihin Kogyo Kabushiki Kaisha
25, 1-chome, Minamikyobate-cho.
Uara-shi, ETara-ken, Japan
Verfahren zur Herstellung eines aufgeschäumten thermoplastischen
Gegenstandes, insbesondere zur Herstellung von synthetischem Holz.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines aus synthetischem Holz bestehenden Produktes.
Es ist bekannt, dass man einen langgestreckten aufgeschäumten Gegenstand dadurch herstellen kann, dass man durch Strangpressen
aus einer Strangpressform einen aus hartem thermoplastischem Kunstharz bestehenden Körper auspresst, wobei das Kunstharz
beim Strangpressen sich in erweichtem Zustand befindet. Wenn man jedoch hierbei eine Strangpressform oder ein Strangpressmundstück
verwendet, das eine einzige Öffnung besitzt und wie es für gewöhnlich zur Herstellung eines Brettes verwendet wird, so hat ein
auf diese Weise hergestellter langgestreckter Gegenstand iceine ■■
Struktur, bei der aufgeschäumte Seile hoher Dichte abwechselnd ·
mit aufgeschäumten Teilen geringer Dichte vorhanden sind. Der auf diese Weise hergestellte aufgeschäumte Gegenstand hat daher
nicht die Jahresring-Strukturr wie man sie bei natürlichem Holz
feststellt. Durch die üblichen Verfahren hergestellte aufge-
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schäumte Gegenstände haben daher ein Aussehen, das natürlichem
Holz nicht wirklich gleicht, obgleich es manchmal als synthetisches Holz bezeichnet wird.
Demzufolge hat man ein Verfahren zur Herstellung einer Schaumstoff
struktur geschaffen, bei der in dem aufgeschäumten Gegenstand aufgeschäumte Teile mit höherer Wichte bzw. Dichte oder
Dichtheit abwechselnd mit aufgeschäumten Teilen geringerer Wichte bzw. Dichte oder Dichtheit vorhanden sind, wobei sich beide
Teile durch die ganze Struktur bzw. das ganze Gebilde hindurch erstrecken. Das "Verfahren beruht auf dem Prinzip, dass ein aufschäumbares
Kunstharz durch ein Formwerkzeug oder ein Strangpressmundstück hindurch stranggepresst wird, das eine Anzahl
von Öffnungen besitzt und an einer Strangpresse angebracht ist,
wobei eine Anzahl aufgeschäumter Kunstharzstränge geformt wird, von denen jeder eine Oberfläehenhaut hoher Wichte bzw. Dichte
oder Dichtheit und einen inneren Teil beringer Y/ichte bzw. Dichte
oder Dichtheit besitzt und wobei dis DurGhöchnittswichte bzvi.
-Dichte oder -Dichtheit der Stränge untereinander verschieden gemacht werden und wonach dann die Stränge au einem vereinigten
oder einstückigen aufgeschäumten Gegenstand miteinander verbunden oder miteinander verschmolzen werden· In dem auf diese Weise
'hergestellten aufgeschäumten Gegenstand wirkt jeder der Stränge so, als ob c.er ein Jahresring wäre, und im Ergebnis weist der
aufgeschäumte Gegenstand natürlichem Holz ähnliche Eigenschaften auf. Dieses Verfahren ist in den japanischen Patentschriften'
Nr. 47-40293, 47-40294 und Nr. 47-51945 und ferner in der USA-Patentschrift Nr. 3720572 offenbart.
Da das durch das vorgenannte Verfahren erzeugte synthetische Holz eine Struktur hat, bei der eine Anzahl aufgeschäumter
Stränge, welche unterschiedliche Durchschnittswichten oder Dichten;:bzw. Dichtheiten besitzen, miteinander zu einem Stück
vereinigt oder verschmolzen sind, weist dieses Stück oder Gebilde auch in seinem inneren Teil Unterschiede in der ¥/ichte lizw.
Dichte oder Dichtheit auf. Somit zeigen sich in diesem syntheti-
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sehen Holz geradlinige Pasern oder Fäden bzw. eine Faserstruktur,
die derjenigen von natürlichem Holz ähneln bzw. ähnelt, und auch
die mechanischen Eigenschaften des Gebildes sind denjenigen von natürlichem Holz ähnlich. Charakteristisch ist ferner, dass die
geradliniger Fasern selbst dann nicht verschwinden, wenn man das Gebilde abhobelt oder abrichtet oder mit einer ebenen Fläche
versieht oder anderen Bearbeitungs- oder Fabrikationsvorgängen
unterwirft. Zufolge dieser Torteile findet das synthetische Holz Anwendung in vielen und weitgestreuten Anwendungsgebieten. '
Das vorstehend beschriebene synthetische Holz besitzt jedoch in manchen Fällen Nachteile, wenn es auf ganz bestimmten spezifischen
Anwendungsgebieten "Verwendet wird. Der Nachteil besteht
darin, dass dieses synthetische Holz leicht entlang den miteinander vereinigten oder verschmolzenen Oberflächen, die zwischen
den aufgeschäumten Strängen im Innern gebildet sind, zerreisöt oder zerreissbar ist} somit hat dieses synthetische Holz in
einer Richtung senkrecht zur Längsrichtung der Stränge eine geringe Biegefesligkeit. Wenn nun aus diesem synthetischen Holz
ein breites Brett hergestellt wird, ergibt sich, dass es auf Anwendungsgebieten nicht brauchbar ist, bei denen in der Breitenrichtung
des Brettes Biegefestigkeit bzw. grosse Biegefestigkeit verlangt wird. Somit besteht ein Bedürfnis, ein synthetisches
Holz solcher Art zu schaffen, dass seine Oberfläche das Aussehen eines geradlinigen Fäserverlaufs zeigt und dass es in der Breitenrichtung
hohe Biegefestigkeit besitzt. Die vorliegende Erfindung
wurde geschaffen, um den vorgenannten Bedürfnis abzuhelfen.
Gemäss der Erfindung wird.ein flaches Brett dadurch geschaffen,
dass man ein Formmundstück oder Strangpresswerkzeug verwendet,
das eine Mündung oder Öffnung aufweist, welche in ihrer Breitenrichtung und um ihren Umfang herum angebrachte Ausnehmungen oder
Nuten aufweist, dass man ferner ein aufschäumbares Harz durch diese Öffnung hindurch strangpresst und einen aufgeschäumten
Gegenstand formt, der an seiner Oberfläche die Gestalt der Nuten
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oder Ausnehmungen (nämlich Erhöhungen oder Täler) wiedergibt, und dass man fortlaufend, während das Gebilde sich noch in erweichtem
Zustand befindet, derart Pressdruck auf die Erhöhungen ausübt, dass diese verschwinden. Als Ergebnis hat sich gezeigt,
dass man ein aus aufgeschäumtem Material bestehendes Brett erhält, welches an seiner Oberfläche ein Streifenmuster aufweist,
das aus aufgeschäumten Teilen hoher Wichte bzw. Dichte oder Dichtheit und aus aufgeschäumten Teilen geringer Wichte bzw. Dichte
oder Dichtheit besteht; dabei werden die Teile hoher Wichte bzw<>
Dichte oder Dichtheit durch die Ausübung des Pressdrucks an den Stellen erreicht, an denen sich beim Strangpressen vorstehende
Erhöhungen gebildet haben, während die Teile geringer Wichte bzw. Dichte oder Dichtheit sich in den Tälern befinden. Ferner zeigt
es sich, dass das aufgeschäumte Brett an seiner Oberfläche ein Streifenmuster besitzt, das den Jahresringen natürlichen Holzes
ähnlich ist. Ausserdem ergab sich, dass dem aufgeschäumten Brett das Streifenmuster lediglich an seinen Oberflächenteilen erteilt
wurde und dass die inneren Teile des Brettes gleichmässig aufgeschäumt waren. Ferner wurde festgestellt, dass das auf diese
Weise hergestellte Brett in seiner Breitenrichtung hohe Biegefestigkeit besitzt und ein natürlichem Holz ähnliches Aussehen
aufweist; somit besitzt das erfindungsgemäss hergestellte Brett •Eigenschaften, welche durch die bisher bekannten Verfahren nicht
erreicht wurden. Die Erfindung ist durch die vorgenannten Feststellungen begründet.
Gemäss der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Synthetischen Holzes geschaffen, das dem Verfahren zur Herstellung
eines aufgeschäumten Gegenstandes eine Verbesserung hinzufügt, wobei dieses Verfahren einschliesst, ein thermoplastisches
Kunstharz strangzupressen, das ein Treib- oder Blähmittel enthält, und zwar aus dem Formmundstück auszupressen, das an einer
Strangpresse angebracht ist. Die Verbesserung des Verfahrens besteht darin, eine Strangpressform zu verwenden, die eine Mündung
besitzt, durch welche ein Querschnitt mit einer gewünschten Profilgestaltung geformt werden kann, wobei die Umfangsteile der
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Mündung oder des Mundstücks mit Nuten oder Ausnehmungen mindestens
im Austrittsber^eich versehen werden, dass man ferner ein aufschäuinfbares Kunstharz strangpresst,und zuerst ein poröses
geformtes GeMlde herstellt, welches an seinen Oberflächen Erhöhungen und Väler besitzt, welche den Nuten oder Ausnehmungen
des Mundstückes entsprechen, dass man dann, während das Gebilde sich noch in erweichtem Zustand befindet, Pressdruck auf die Erhöhungen
ausübt und diese derart ausebnet, dass sich eine flache Oberfläche ergibt, in der die Erhöhungen sich in der gleichen
Höhe oder Ebene befinden wie die Täler, wodurch man an den Stellen,
an denen die Erhöhungen geformt waren, !Peile höherer Wichte bzw. Dichte oder Dichtheit herstellt als an denjenigen Stellen,
an denen die Täler geformt worden sind,
Nachstehend wird die Erfindung beispielsweise anhand der Zeichnungen
erläutert, und zwar zeigen:
Pig. 1 - schaubildlich - eine "Vorderansicht einer gemäss der
Erfindung verwendeten Strangpressform;
Pig. 2 - seha^ibildlich - eine Vorderansicht eines aufgeschäumten
Gegenstandes, unmittelbar nachdem er erfindungsgemäss aus der Strangpressform ausgepresst worden ist;
Mg. 3 - schaubildlich - eine Ansicht eines aufgeschäumten Gegenstandes,
der stranggepresst und durch ein Führungsstück hindurchgeführt ist und auf den mittels Walzen
erfindungsgemäss Druck ausgeübt worden ist;
Fig. 4 ......
bis 6 ^e e^ne Stirnansicht je eines Strangpressmundstücks,
das gemäss der Erfindung verwendet werden kann, wobei
verschiedene Arten von Nuten oder Ausnehmungen für die Mündung der Strangpressform dargestellt sind, und zwar
insbesondere in .
Pig« 4. eine Stirnansicht eines Strangpressmundstückes, das mit
einer Mündung versehen ist, deren Querschnitt Nuten oder Ausnehmungen besitzt, wobei die Planken der Nuten oder
',..■■ Ausnehmungen an der linken Seite in einem steileren
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Winkel (m) und an der rechten Seite in einem kleineren
Winkel (n) zur Mittellinie der Mündung verlaufen;
Fig. 5 eine Stirnansieht eines Strangpressmundstücks mit einer Austrittsöffnung, deren Querschnitt eine Vielzahl kleiner
Rechtecke aufweist, welche in gleichen Abständen voneinander angeordnet sind;
Fig. 6 eine Stirnansicht eines Strangpressmundstücks mit einer Austrittsöffnung, deren.Querschnitt Nuten oder Ausnehmungen
mit unterschiedlichen Formgestaltungen aufweist, und
Fig. 7 einen waagrechten Schnitt durch eine Ausführungsform der Erfindung, von oben gesehen.
Gemäss Fig. 1 ist eine Strangpressform 2 am vorderen Ende 1
einer Strangpresse angebracht; sie ist von Heizelementen 3 umgeben und mit einer Austrittsöffnung 4 im Innern des Formmundstücks
versehen. Die Öffnung 4- hat im Austrittsbereich annähernd die Form eines Brettes; genauer betrachtet, besitzt die Öffnung
innen bzw. das Mundstück in diesem Bereich/ jedoch gewellte Teile 5
sowohl an der oberen Oberfläche als auch an der unteren Oberfläche. Die Wellung der gewellten Teile verläuft in der Breitenrichtung
des Brettes. Tragglieder 6, die zur Halterung von Kühlrohren dienen, sind an dem oberen Teil und dem unteren Teil
der Austrittsöffnung 4 angebracht.
Fig. 2 zeigt einen Zustand, in welchem aus der mit gewellten Teilen 5 versehenen öffnung 4 ein aufschäumbares Kunstharz strangförmig
ausgepresst wird, wie es Fig. 1 zeigt. Aus diesem aufschäumbaren Kunstharz ergibt sich beim Strangpressen ein geformtes
Gebilde 8, das an seiner oberen und seiner unteren Oberfläche Erhöhungen oder Kuppen und Täler aufweist, die den gewellten
Teilen 5 entsprechen, welche um die Austrittsöffnung 4 herum vorgesehen sind. Rohre 7 sind benachbart zur öffnung 4, die auch
als Austrittsdüse bezeichnet werden kann, mittels Haltegliedern 6.befestigt. Durch die Rohre 7 strömt in diese eingeführte Kühlluft,
so dass die Oberflächen der Rohre 7 gekühlt werden. Die
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Bohre 7 sind derart angeordnet, dass die Oberfläche jedes der
Bohre 7 lediglich mit den vorstehenden Kuppen oder Erhöhungen an der Oberseite und der Unterseite des geformten Gebildes 8
in Berührung kommen können, wobei sich die Erhöhungen oder Kuppen und die Täler in der Längsrichtung des geformten GebildeB ,
erstrecken und somit nur die Erhöhungen des Gebildes durch die Bohre 7 fortlaufend gekühlt werden.
Pig. 3 zeigt einen Arbeitsgang, bei dem auf die Aussenseite des
an seiner Oberfläche mit Erhöhungen und Tälern versehenen aufgeschäumten
Gebildes, das in der in Pig. 2 dargestellten Weise hergestellt wurde, Ecessdruck ausgeübt wird und an den Stellen
der Erhöhungen Teile hoher Wichte und in den Tälern Teile geringer Wichte gebildet werden. Gemäss Pig. 3 lässt man das geformte
aufgeschäumte Gebilde8 zunächst durch ein Pührungsstück 9 und dann durch einen Pormrahmen 10 hindurchgehen, wodurch die äussere.
Porm des Gebildes eingestellt und bestimmt wird. Der Pormrahmen 10 steht dicht anschliessend in Berührung mit der Aussenseite
eines Kastens 11, in welchem sich Kühlwasser befindet. Nach dem !Durchtritt durch den Pormrahmen 10 bzw. innerhalb des
Kastens 11 wird das aufgeschäumte Gebilde 8 mittels einer Anzahl von Walzen 12 gepresst, welche parallel zueinander in Querrichtung
zu dem Gebilde angeordnet sind; dabei wird das Gebilde 8, da es in Berührung mit dem Kühlwasser steht, gekühlt, und
werden die Erhöhungen des Gebildes auf die Höhenlage der Täler eingeebnet, so dass eine flache Oberfläche gebildet wird. Nach
diesem Pressvorgang sind Teile 82 mit hoher Wichte an denjenigen Bereichen ausgebildet, an denen sich zuvor die Erhöhungen oder
Kuppen befanden. Es ergibt sich also ein Gebilde 13 aus synthetischem
Holz, bei dem an der Oberfläche Teile hoher Wichte mit Teilen geringer Wichte abwechseln. Da sich während der Zeit des
Pressvorgangs die Oberfläche des Gebildes 8 in erweichtem Zustand befindet, beeinflusst die Ausübung des Pressdruckes lediglich
die Oberfläche und verursacht keinerlei Veränderungen in dem inneren Bereich des hergestellten Gebildes oder Gegenstandes.
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Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass am ' Umfang der Austrittsöffnung bzw. Austrittsdüse der beim Strangpressen
verwendeten1 Strangpressform im Austrittsbereich.:.der Düse Ausnehmungen
oder Nuten vorgesehen sind. Nachstehend werden daher zunächst die Ausnehmungen vollständig erläutert und werden dann
die Teile hoher Wichte erläutert, die in dem endgültigen Gebilde bzw". Gegenstand zufolge dieser Ausnehmungen geformt werden.
Allgemein gesprochen dienen die Ausnehmungen, oder besser gesagt Vertiefungen, dazu, die Oberfläche des endgültigen Gebildes
mit Teilen hoher Wichte bzw. Dichte oder Dichtheit zu versehen, d.h. dieses mit einem Muster zu versehen, das dem Muster von
Holz-Jahresringen ähnlich ist. Zur Erreichung dieses Ziels sollten die Abmessungen der Vertiefungen bzw. Nuten innerhalb eines
diesem Zweck entsprechenden Bereiches liegen. Insbesondere sollte die von einem Tal zum Gipfel der benachbarten Kuppe oder Erhöhung
gemessene Hohe h in einem zweckentsprechenden Bereich liegen, wie es Pig. 4 zeigt, und das gleiche gilt für den Abstand f
von einem Gipfel einer Kuppe zum benachbarten Gipfel einer Kuppe. Wird die Höhe h zu gross gemacht, so wird es schwierig, durch
Ausübung von Pressdruck auf die Kuppe diese mit dem Tal auszuebnen bzw. auf das Tal- Niveau zu bringen, und wenn der Abstand
f. im Verhältnis zur Höhe h zu gross gemacht wird, so wird der Gradient der Wichte, gemessen von einem Teil hoher Y/ichte zu
einem Teil niedriger Wichte, zu klein, und kann demzufolge das endgültige Gebilde nicht das Aussehen von natürlichem Holz haben.
Die Höhe h beträgt daher vorzugsweise etwa 0,5 bis 10 mm, wobei in diesem Bereich der Bereich von etwa 1 bis 5 mm besonders bevorzugt
ist. Der Abstand f zwischen benachbarten Kuppengipfeln beträgt vorzugsweise weniger als 20 mm, und zwar besonders bevorzugt
wird ungefähr 10 bis 2 mm. Die Ausnehmungen oder Vertiefungenkönnen
im Austrittsbereich der Strangpressform verschiedene
Gestalt haben, z. B. Ringform, Dreieckform oder Rechteckform. Vorzugsweise können sich die Vertiefungen von der Austrittsoberfläche weg zu einem inneren Teil erstrecken.
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Gemäss Pig. 4 ist die Strangpressform 2 mit einer Austrittsöffnung
4 versehen, deren Breite mit w und deren ungefähre Dicke mit t" bezeichnet ist, wobei am "Umfang der Öffnung 4 an deren Ober-,
seite und Unterseite Ausnehmungen oder Vertiefungen 5 gebildet
sind.
Die Ausnehmungen 5 gemäss Pig. 4 werden dadurch hergestellt, dass mehrere Teile aus der inneren Wandfläche der Öffnung ausgeschnitten
werden, von denen jeder dreieckigen Querschnitt hat. Der Einschnitt besitzt eine steil geneigte Planke m an der linken
Seite und eine zu der in Breitenrichtung verlaufenden Mittellinie der Öffnung 4 weniger geneigte Planke η an der rechten
Seite. Der aus der öffnung 4 ausgepresste aufgeschäumte Gegenstand
hat die Form eines Brettes, dessen Oberfläche vorstehende Teile von dreieckigem Querschnitt aufweist, der dem Querschnitt
der rings um die Öffnung 4 vorgesehenen Ausnehmungen entspricht* Jeder der vorstehenden Teile hat, wieder bezogen auf eine in Breitenrichtung
gedachte Mittellinie des Bretts, an der linken Seite eine
steile Planke m und an der rechten Seite eine weniger geneigte Planke n. Wenn in erweichtem Zustand Pressdruck auf die
vorstehenden Teile ausgeübt wird, werden Teile hoher Wichte gebildet, wobei sich im Bereich demursprünglichen Vorsprünge
die grössten Wichten an den Spitzen der Vorsprünge ergeben und die Wichten nach Maßgabe des Abstandes von den Spitzen zu den
benachbarten Tälern nach rechts oder links allmählich abnehmen. In der Nähe der Teile grösster Wichte ist der Gradient bzw. die
Abnahme der Wichte an der linken Seite gross, weil die Erhöhungen hier durch die steilen Planken m begrenzt sind, während der
Gradient der Wichte an der rechten Seite gering ist, weil hier die Erhöhungen durch die geringer geneigten Planken η begrenzt
sind. Es können also die Breite und der Gradient der Wichte der Teile hoher Wichte bzw. Dichte oder Dichtheit nach Wunsch veränderlich
gewählt werden, indem man die Querschnittsgestaltung der Ausnehmungen 5 verändert. ' -
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- ίο -
Gemäss Fig. 5 ist die Strangpressform mit einer Austrittsöffnung
4 versehen, deren Breite mit w und deren ungefähre Dicke
mit t bezeichnet sind, wobei an der oberen und der unteren Wandfläphe der Öffnung 4· Ausnehmungen 5 gebildet sind. Die Ausnehmungen
5 gems.ss Fig. 5 werden durch Ausschneiden bestimmter
Teile hergestellt, von denen jeder Eeenteckform hat* Der aus
der Öffnung 4 ausgepresste Gegenstand hat die Form eines Brettes, dessen Oberfläche vorstehende Teile mit rechteckigem Querschnitt
aufweist, der dem Querschnitt der. Ausnehmungen 5 der Öffnung entspricht. Die Gipfel jedes der vorstehenden Teile liegen in
einer Ebene, die parallel zur Oberfläche des Bretts verläuft. Beide Seitenflanken jedes der vorstehenden Teile liegen jeweils
in einer Ebene, die senkrecht zur Oberfläche des Bretts verläuft. Wenn die vorstehenden Teile in erweichtem Zustand einem Pressdruck
ausgesetzt werden, so bilden sie in dem endgültigen Gegenstand Teile hoher Wichte. Die Teile hoher Wichte befinden sich
an den Stellen, an denen die mit ebener Stirnkante versehenen Erhöhungen geformt wurden, und die zwischen den Teilen hoher
Wichte verbleibenden Teile bilden Teile geringer Wichte. Selbstverständlich
ergeben sich Obergänge zwischen den Teilen hoher Wichte und den Teilen geringer Wichte und umgekehrt, und die
Übergangsbereiche bilden gerade linien, welche keine nennenswerte Breite besitzen. - . ·
Gemäss Fig. 6 ist die Strangpressform 2 mit einer Austrittsöffnung
4 versehen, deren Breite mit w und deren ungefähre Dicke mit t bezeichnet ist, wobei Ausnehmungen 5 an der oberen und
an der unteren Wandfläche der öffnung 4 ausgebildet sind. Die Ausnehmungen 5 sind durch Ausschneiden vieler Teile gebildet,
welche unterschiedliche Querschnitte haben und in unterschiedliehen
Abständen voneinander angebracht sind. Wenn aus der öffnung 4 ein aufschäumbares Kunstharz ausgepresst wird, wird ein
aufgeschäumtes Gebilde hergestellt, das an seiner Oberfläche Kuppen bzw. Erhöhungen und Täler besitzt. Wird Pressdruck auf
die Oberfläche ausgeübt, so kann man ein synthetisches Holz-Erzeugnis
erhalten, in welchem sich parallel zueinander ver-
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laufend Teile hoher Wichte abwechselnd mit Teilen geringer Wichte befinden, wobei die über gangs teile zwischen zwei benachbarten
Teilen unterschiedlicher Wichte unterschiedliche Breite und Breitegradienten und unterschiedliche Wichtegradienten besitzen.
Die Ausnehmungen gemäss Pig. 6 gehen ausgehend von der Austrittsoberfläche
des Strangpressmundstücks vorzugsweise tief in die Mündungsöffnung, zum inneren Teil des Strangpressmundstücks
gerichtet, hinein. Diese tiefe Ausbildung der Ausnehmungen 5 in der Öffnung 4 ist im allgemeinen notwendig, um
ein stark aufgeschäumtes Gebilde zu erhalten;sie ist jedoch nicht notwendig, wenn man nur ein wenig aufgeschäumtes Gebilde
herstellen will. In letzterem Falle können die Ausnehmungen 5 nur in der Nachbarschaft oder in unmittelbarer Nähe des Austrittsendes
in dem Formmundstüek ausgebildet sein und können die Ausnehmungen 5 sich derart verjüngen, dass sie sich fortschreitend
zu einer stellen Neigung ihrer Planken verjüngen, die sich nahe bei der Austrittsfläche ergibt. Solche sich verjüngende
Ausnehmungen sind zu-bevorzugen, weil sie in der Strang-i
pressform leicht hergestellt werden können.
Wie vorstehend erwähnt, kann der in Pig. 3 dargestellte Arbeitsgang
der Abflachung bzw. Einebnung der Erhöhungen fortlaufend durchgeführt werden, und zwar unmittelbar nach ,dem gemäss dem
in Pig. 2 dargestellten Strangpressvorgang ein aufgeschäumtes
Gebilde 8 mit Kuppen und Tälern hergestellt worden ist. Man kann jedoch den Arbeitsgang der Abflachung bzw. Einebriung auch
getrennt von dem StrangpressVorgang durchführen. Im letztgenannten
Fall wird das aufgeschäumte Gebilde 8 und, sobald es die Strangpressform
verlassen hat, in Form eines Brettes aus der Vorrichtung herausgenommen, das an seiner Oberfläche Kuppen und Täler
aufweist. Dieses Gebilde wird dann von seinen Oberflächen aus erneut erhitzt, so weit, dass lediglich seine Oberflächenteile
erweicht werden. Hiernach wird das Gebilde entweder kontinuierlich
fortlaufend zwischen einer Anzahl von parallel zueinander
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und in Querrichtung zu dem Gebilde angeordneten Walzenpaaren hindurchgeführt oder in eine beheizte Presse eingebracht, um
im einen oder im anderen Fall Pressdruck lediglich auf die Oberflächenschi '".ht des Gebildes auszuüben.
Wenn das mit Kuppen und Tälern versehene aufgeschäumte Gebilde
dem Pressdruck zur Einebnung der Kuppen mit den Tälern ausgesetzt wird, während sich die Oberfläche des Gebildes in erweichtem
Zustand befindet, werden in dem Gebilde Teile hoher Wichte bzw. Dichte oder Dichtheit an den Stellen erzeugt, an
denen sich die Kuppen befunden haben. Die Teile hoher V/ich te
•werden lediglich in der Oberflächenschicht des Gebildes erzeugt und im inneren Teil des Gebildes werden keine Veränderungen
der Wichte bervorgerufen.
Was das verwendete Kunstharzmaterial oder Kunststoffmaterial
betrifft, so sollte gemäss der Erfindung ein hartes thermoplastisches
Kunstharz bzw. harter thermoplastischer Kunststoff und nicht weiches thermoplastisches Kunstharz verwendet werden.
Dies ergibt sich naturgemäss aus der Absicht, dass das Endprodukt Holz ähnlich sein soll. Das harte thermoplastische Kunstharz
kann z.B. ein Homopolymer des Äthylens, des Styrols, des
Propylens, des Vinylchiorids, oder des Methyl-Methacrylate, oder
es kann ein Mischpolymerisat dieser Stoffe sein. Diese Kunstharze oder Kunststoffe können für sich allein oder miteinander
gemischt verwendet werden,.
Als aufschäumende Mittel können bei der Ausführung der Erfindung
verschiedene bekannte Aufschäummitte3. verwendet werden. Die bekannten Aufschäummittel können - grob gesprochen - in zwei
Gruppen eingeteilt werden. Die eine dieser Gruppen umfasst feste Verbindungen oder Gemische von der Art, dass sie sich bei
erhöhten Temperaturen zersetzen oder zerfallen. Die andere.-.
Gruppe umfasst flüssige oder gasförmige Verbindungen oder Gemische. Die festen Verbindungen oder Gemische der erstgenannten
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Art haben die Eigenschaft, dass sie sich bei Erhitzung über die
Erweichungstemperatur des Kunstharzes von selbst zersetzen oder
zerfallen und ein Gas erzeugen, durch das das Kunstharz aufgeschäumt
wird. Die flüssigen oder gasförmigen Verbindungen oder Gemische haben die Eigenschaft, dass sie sich in einem Kunstharz
bei hohen Temperaturen und/oder hohen Drücken auflösen und dass ihre Löslichkeit in dem Kunstharz abnimmt, wenn diese die
Verbindung oder das Gemisch enthaltende Kunstharz geringerer Temperatur und/oder geringerem Druck ausgesetzt wird, und dass
dann die Verbindung oder das Gemisch von dem Kunstharz freigegeben wird und das Kunstharz aufbläht oder aufschäumt. Verbindungen
der erstgenannten Gruppe sind z.B. Azo-Dicarbonamid, Dinitrosopentamäthylentetramin und Natriumbicarbonat. Verbindungen bzw. Gemische der letztgenannten Gruppe sind z.B.Kohlenwasserstoffe,
z.B. Propan, Butan, Pentan, Hexan und halogenhaltige Kohlenwasserstoffe: letztere werden allgemein mit dem
Warenzeichen "Fleon" bezeichnet und sind z.B. Monochlormethan,
Trichlormonofluormethan und dergleichen. Unter diesen Aufschäummitteln
werden die letztgenannten Kohlenwasserstoffe und halogenierten Kohlenwasserstoffe vorteilhafter verwendet als die erstgenannten
festen Verbindungen oder Gemische, die sich zersetzen, weil die Kohlenwasserstoffe leicht zu handhaben und anwendbar
sind, ohne dass die Gefahr besteht, dass sie sich zersetzen und weil man die Aufschäumwichte bzw. die Durchschnittswichte des
aufgeschäumten Produktes nach Wunsch sogar dann einstellen und regeln kann, wenn nur eine kleine Menge des Aufschäummittels
verwendet wird. Das Aufschäummittel kann dem Kunstharz einverleibt werden, bevor dieses in die Strangpresse eingeführt wird,
oder es kann dem Kunstharz im Verlauf seines Durchganges durch die Strangpresse einverleibt werden.
Ausser dem Aufschäummittel können dem Kunstharz verschiedenartige
andere Materialien zugesetzt werden. Diese Materialien sind z.B. Hilfsaufschäummittel, Füllstoffe, Farbstoffe oder Färbemittel,
Stabilisatoren, Weichmacher und dergl. Unter diesen Zusatzstoffen
sind die Hilfsaufschäummittel diejenigen, die dazu beitragen,
das Kunstharz aufzuschäumen, z.B. Zitronensäure oder Natriumbicarbonat.
Manche der Füllstoffe können als Keime für die Auf-
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-H-
schäuBiung des Kunstharzes wirken; wenn z.B. eine zweckentsprechende
Menge von Füllstoff in dem Kunstharz enthalten ist, können in diesem grosse Mengen von Schäumen, insbesondere von sehr
kleinen Schaumblasen, hergestellt werden. Die Färbemittel dienen dazu, dein aufgeschäumten Gebilde ein Aussehen zu verleichen,
das demjenigen von natürlichem Holz ähnlich ist und auch eine Musterung aufweist, die derjenigen der Jahresringe von Holz
gleicht, weil die Färbemittel die unterschiedlichen Schattierungen oder Farbtöne deutlich hervorheben» die den Unterschieden in der
Wichte des aufgeschäumten Gebildes entsprechen.
Fig. 2 zeigt ein Beispiel für einen Strangpressvorgang, bei dem Kühlrohre 7 verwendet werden; die Wirkungsweise dieser Rohre
wird nachstehend beschrieben:
Man kann auch" ohne Verwendung der Kühlrohre 7 nach Fig. 2 ein Gebilde herstellen, das an seinen Oberflächen Kuppen bzw. Erhöhungen
und Täler aufweist. Wenn jedoch die Kühlrohre 7 nicht verwendet werden, bilden sich die Erhöhungen und Täler nicht in
so wohl definierter Gestalt aus, wie'sie für die AusnehmunjpOder
Nuten 5 der Strangpressform 2 vorgesehen ist, sondern die Kuppen sind letzteren gegenüber etwas verformt und die Höhendifferenzen
zwischen den Kuppen und den Tälern werden geringer. Wenn aber die Kühlrohre in der Y/eise angewendet werden, dass die Oberfläche
jedes der Rohre lediglich mit den Spitzen der in dem stranggepressten Gebilde gebildeten einzelnen Kuppen in Berührung kommt,
so werden die einzelnen Kuppen genau in der gewünschten Gestalt geformt, weil ihre Spitzen oder obere Enden durch die Kühlrohre
7 gekühlt werden; wenn dann der Pressdruck auf diese Kuppen ausgeübt wird, bilden sich in dem hergestellten synthetischen Holz
deutlich ausgeprägte Teile hoher Wichte.
Das gemä3s der Erfindung hergestellte synthetische Holz weist eine Anzahl von Streifen mit hoher Wichte und eine Anzahl von
Streifen mit geringer Wichte auf; beide Arten von Streifen verlaufen miteinander abwechselnd auf den Oberflächen und erstrek-
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ken sich in der Längsrichtung des Gebildes. Das erzeugte Gebilde
hat daher ein Aussehen, das an der Oberfläche demjenigen von natürlichem
Holz ähnlich ist. Speziell wenn ein Färbemittel dem Kunstharz zugesetzt ist, um dem Kunstharz die Farbe von natürlichem
Holz zu verleihen, zeigt das Produkt Unterschiede in der Farbschattiernng, die· den Unterschieden in der Wichte entsprechen,
wodurch das Produkt in seinem Aussehen noch grössere Ähnlichkeit
mit natürlichem Holz erhält, Ausserdem besitzt das synthetische
Holzprodukt Streifen hoher Wichte nur.an seiner Oberflächenschicht:;
es weist im ganzen grosse Oberflächenhärte auf und ist daher nur schwer zu beschädigen. Von dem bekannten synthetischen
Holz., das eine Jahresring-Struktur besitzt, unterscheidet sieh das erfindungsgemässe Produkt dadurch, dass es in seiner
Breit einrichtung hohe Biegefestigkeit aufweist, v/eil es nicht aus
vielen miteinander verbundenen Kunstharzeträngen zusammengesetzt
ist. Ferner ist es gemass der Erfindung leicht, an dem synthetischen
Holzprodukt eine gewünschte Verteilung von Streifen hoher Wichte und Streifen geringer Wichte einzustellen, nämlich lediglich
dadurch, dass, man die Gestaltung und die Grossen der Ausnehmungen an den inneren Umfangsflachen der Strangpressaustritts-.mündung
verändert* Wie oben angegeben schafft die Erfindung verschiedene Vorteile.
Um ein Brett grosser Breite in Form eines synthetischen Holzproduktes
zu schaffen, muss man darauf achten, dass das aufschäumbare Kunstharz in der Breitenrichtung der Öffnung der Strangpressform
2 gleichiEässig fIiessen kann. Zu diesem Zweck ist die Strangpressform
2 mit einer in Fig. 7 dargestellten Zwischenplatte 14-versehen.
Der Aufbau der Zwischenplatte 14- ist so gestaltet, dass sie eine Anzahl von gleichmässig über die Stirnfläche der
Platte verteilte Lochungen (Perforationen) aufweist, wobei die
Platte quer zur ganzen Stirnfläche gleichmässige Dicke besitzt.
Bie In dem mittleren Teil der Platte vorgesehenen Lochungen
haben, wie in Fig. 7 dargestellt, über ihre ganze Länge den gleichen Durchmessers die im Umfangsbereich der Platte vorgesehenen
Lochungen haben an dem Ende einen grösseren Durchmesser,
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an dem das Kunstharz in die Platte eintritt. Die Länge des Wandteils der Lochungen bzw. der Stege zwischen den Lochungen
an dem Teil grösseren Durchmessers der Lochungen ist am grössten bei der am weitesten aussen liegenden Lochung; diese Länge der
erweiterten Hoboing nimmt allmählich ab, umso mehr, je näher
die Lochunger. der Mitte der Platte liegen. Wenn eine Strangpressform mit einer solchen Zwischenplatte verwendet wird,
begegnet das von der Strangpresse zug eführte Kunstharz im mittleren
Teil der Zwischenplatte 14 einem grossen Widerstand, während
es in den nahe dem Rand zu liegenden Teilen der Zwischenplatte einem kleinen Widerstand begegnet. Im allgemeinen hat
das Kunstharz das Bestreben, leicht dem mittleren Teil der Austrittsöffnung und nicht dem Umfangsteil der Austrittsöffnung
zuzuströmen; dieses Bestreben kann durch die Zwischenplatte 14 so verändert und eingestellt werden, dass die Strömung
des Kunstharzes über den mittleren Bereich und die Randbereiche der Strangpressform und ihre Auslassöffnung hinter der Platte
14 gleichmässig ist. Auf diese Weise kann man durch die Verwendung
der Zwischenplatte 14 leicht ein Brett herstellen, das grosse Breite hat. Zwar zeigt Fig. 7 eine Zwischenplatte 14,
deren Lochungen oder Bohrungen an der Einlaßseite des Kunstharzes grösseren Querschnitt als an der Austrittsseite haben; jedoch
kann der Querschnittsverlauf der Lochungen an der Einlaßseite des Kunstharzes auch anders ausgebildet sein und können die
Teile vergrösserten Querschnitts der Lochungen auch an der Austrittsseite der Platte 14 angeordnet sein. Ferner können die
Lochungen über die Stirnseite der Platte ungleichmässig, mit
unterschiedlicher Anzahl pro Flächeneinheit, verteilt sein, statt die Lochungen mit Teilen vergrösserten Querschnitts zu
versehen.
Um ein synthetisches Holzbrett mit grosser Breite herzustellen, muss man der Strangpressform 2 eine grosse Menge von Kunstharz
zuführen, die sich durchweg auf gleicher Temperatur befindet. Zu diesem Zweck kann man einen Temperaturregler verwenden,
der bei Ziffer 15 in Fig. 7 gezeigt ist. Der Temperaturregler
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15 wird dadurch, hergestellt, dass man ein torpedoförmiges Glied
17 in eine äussere Hülse 16 einsetzt, wobei ein ringförmiger Durchtrittskanal 18 zwischen der Hülse 16 und dem Glied 17 gebildet
wird. Das torpedoförmige Glied 17 umschliesst einen Hohlraum, in '!.en zwei Rohre hineinführen, durch die ein Heizmittel
oder ein. Kühlmittel in den Hohlraum eingeführt bzw. von
diesem wieder abgeführt wird, um das torpedoförmige Glied 17 zu erhitzen oder zu kühlen. Die äussere Hülse 16 ist entlang
ihrer äusseren Oberfläche mit einer z.B. um diese gewindeförmig
herumlaufenden Nut versehen, in welche Rohre einmünden, durch die die äussere Hülse in der gleichen Weise wie zuvor für das
torpedoförmige Glied 17 beschrieben erhitzt oder gekühlt wird. Somit wird das durch den ringförmigen Durchtrittskanal 18 hindurchströmende
Kunstharz sowohl durch die äussere Hülse 16 als auch durch das torpedoförmige Glied 17 erhitzt oder gekühlt und
kann die Kunstharztemperatur geregelt und innerhalb eines engen Bereichs eingestellt werden.
Verschiedene Beispiele für die Ausführungen der Zwischenplatte 14 und der Temperätur-Regelvorrichtung 15 sind verwendbar und.
werden nachstehend beschrieben.
Die Erfindung wird weiter beispielsweise erläutert, um ihre Merkmale und die Wirkungsweise und Ergebnisse klarzustellen.
Die nachstehend in den Beispielen als "Teile" bezeichneten Grossen bezeichnen Gewichtsteile.
Ein aufschäumbares Kunstharz-Material wurde auf folgende Weise hergestellt: 100 Teile Polystyrol-Perlen, die ungefähr 2 Gew.-#
3utan enthielten, wurden mit 2 Teilen feinem Talcum-Pulver, das als Keim-Mittel für die Zellbildung (Cell-nucleating agent)
wirkt, und mit 0,1 Teilen eines braunen Farbstoffs gemischt. Hierauf wurde das aufschäumbare Kunstharz-Material in eine Strangpresse
eingeführt, die einen Innendurchmesser von 40 mm besaß.
409883/1230 .
In der Strangpresse wurde eine Förderschnecke mit 40 U/min
gedrehte Das Polystyrol wurde auf 135 "bis 145°C erhitzt und aus
einer Strangpressform ausgepresst. Wie in Fig. 7 gezeigt, war
zwischen der Strangpressform und dem in Strömungsrichtung de£
eingeführten Materials vorne liegenden Ende der Strangpresse die Temperatur-Regelvorrichtung 15 angebracht, und ferner war
in der Strangpressform die Zwischenplatte 14 angebracht.
Die Auslassöffnung "bzw. das Mundstück der Strangpressform hatte
die Gestalt, die in Fig. 5 dargestellt ist. Diese Öffnung hatte im mittleren Teil die Form eines Schlitzes, durch den der Hauptteil
des gewünschten herzustellenden Gebildes oder Gegenstandes gebildet wird; die Dicke t des Schlitzes betrug 5 mm;und seine
Breite w betrug 50 mm; die Höhe h der Ausnehmungen a betrug 2 mm und ihre Breite j 2,5 mm. Sowohl an.:vder Oberseite als auch
an der Unterseite der Austrittsöffnung waren je 9 Ausnehmungen a
angebracht. Die Länge der Stege bzw. der nicht mit Ausnehmungen versehenen Teile der Austrittsöffnung betrug je 15 nim.
Kühlrohre 7 waren an dem in Yorschubrichtung des Materials vorne liegenden Ende der Strangpressform 2 in der in Fig. 2 gezeigten
Weise angebracht und waren von Luft durchströmt. Das aus der Austrittsöffnung ausgepresste aufschäumbare Kunstharz wurde
nach Austritt aus der Austrittsöffnung zunächst gemäss Fig. 3 in ein formbildendes Führungsstück 9 eingeführt, dessen Abmessungen
24 x 100 mm betrug und wurde dann in einen formbildenden Rahmen 10 eingeführt, dessen Abmessungen 20 χ 90 mm betrugen.
Hiernach wurde das Kunstharz in einen Kühlkasten eingeführt, der Wasser enthielt, und wurde in diesem die Oberfläche des aufgeschäumten
Gebildes vollständig mittels Walzen flachgedrückt, welche parallel zueinander quer zur Vorschubrichtung des Materials
angeordnet waren, wodurch sich ein synthetisches Holzprodukt ergab.
Zum Vergleich wurde ein anderes synthetisches Holzprodukt mit
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-.19 -
dem gleichen Verfahren hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Kühlrohre 7 entfernt worden waren und demgemäss das aufschäumbare
Kunstharz an den Erhöhungen nicht gekühlt wurde.
Beide hergestellten synthetischen Holzprodukte hatten ein ähnliches
Aussehen wie natürliches Holz und wiesen ein Muster von geradlinigen Fasern auf, wobei die Teile hoher Wichte "bzw.
Dichtheit tief braun gefärbt waren, die Teile geringer lichte
- schwach braun waren und wobei die Teile hoher Wichte abwechselnd mit den Teilen geringer Wichte hergestellt
waren. Jede Grenze zwischen den beiden vorgenannten Teilen war ■ deutlich als eine Linie zu erkennen, die praktisch keine Dicke
besass.
Es wurden die Oberflächenhärten und die Oberflächenwichte des einen !--und· des anderen synthetischen Holzproduktes gemessen.
Es ergab sich, dass.· die beiden synthetischen Holzprodukte unterschiedliche
Werte für die Oberflächenhärte und für die Oberflächenwichte aufwiesen, abhängig davon, ob die Kühlrohre 7 verwendet
oder nicht verwendet wurden; jedoch hatten die beiden Produkte in ihrein inneren Teilen einander gleiche Härte und
Wichte. Es wurde ferner festgestellt, dass die Teile hoher Wichte und die Teile geringer Wichte nur in einer Oberflächenschicht
innerhalb von 1 mm Tiefe von der Oberfläche aus gemessen gebildet wurden und dass beide Produkte, abgesehen von der vorgenannten
Oberflächenschicht, bei ihren inneren Teilen gleichförmig aufgeschäumt waren. Die gefunden Ergebnisse sind die
folgenden:
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Gemessene Teile | Härte | Wichte in g/cBT |
|
Bei Verwen | Teil hoher Wichte (dunkel gefärbt) |
75 - 80 | 0,60 |
dung von Kühl- rohren |
Teil geringer Wichte (hell gefärbt) |
41 - 46 | 0,27 |
- | Mittlerer Teil des auf geschäumten Gebildes |
60 - 65 | 0,48 |
Ohne Verwen dung von Kühl rohr en |
Teil hoher Wichte (dunkel gefärbt) |
60 - 65 | 0.4B |
Teil geringer Wichte (hell gefärbt) |
38 - 43 | 0,26 | |
Mittlerer Teil des auf geschäumten Gebildes |
20"- 25 | . 0,19 |
Die Härtewerte in der vorstehenden Tabelle wurden mittels eines Härteprüfers der Bauart Type-D-Durometer gemäss ASTM-D-224O-64T
gemessen. Die Biegefestigkeit wurde in einer senkrecht zur Strangpressrichtung
des synthetischen Holzproduktes gemessen Richtung mit 60 kg/cm ermittelt. Die Biegefestigkeit wurde in folgender
Weise gemessen: Es wurde^ein Messgerät "Tensilon TJTM-1Mvon der
Bauart verwendet, die von der Toyo Measuring Instrument Company Limited hergestellt wird. Die Prüfstücke hatten Abmessungen von 20 mm (Dieke) χ 90 mm (Breite) χ 50 mm (Länge), wobei die Strangpressrichtung in der Richtung der 50 mm langen Seitenkante verläuft, und diese Stücke wurden aus den entsprechenden synthetischen Holzprodukten ausgeschnitten; jedes der Prüfstücke wurde
an zwei Stellen unterstützt, die in einem Abstand von je 10 mm
von dem einen bzw. von dem anderen Ende der 90 mm langen Seitenfläche lagen, (so dass der Zwischenraum zwischen den vorgenannten beiden Lagerstellen 70 mm betrug). Auf jedes der "beiden Prüfstücke wurde parallel zur 20 mm largen Seitenfläche eine Druck-
Bauart verwendet, die von der Toyo Measuring Instrument Company Limited hergestellt wird. Die Prüfstücke hatten Abmessungen von 20 mm (Dieke) χ 90 mm (Breite) χ 50 mm (Länge), wobei die Strangpressrichtung in der Richtung der 50 mm langen Seitenkante verläuft, und diese Stücke wurden aus den entsprechenden synthetischen Holzprodukten ausgeschnitten; jedes der Prüfstücke wurde
an zwei Stellen unterstützt, die in einem Abstand von je 10 mm
von dem einen bzw. von dem anderen Ende der 90 mm langen Seitenfläche lagen, (so dass der Zwischenraum zwischen den vorgenannten beiden Lagerstellen 70 mm betrug). Auf jedes der "beiden Prüfstücke wurde parallel zur 20 mm largen Seitenfläche eine Druck-
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kraft mit einer Geschwindigkeit von 30 mm/Min aufgebracht, wobei die Biegefestigkeit gemessen wurde.
Für einen weiteren Vergleichsversuch'wurde ein herkömmliches
synthetisches Holzprodukt dadurch hergestellt, dass aufschäumbares
Polystyrol in der Weise stranggepresst wurde, dass sich eine Anzahl
aufgeschäumter Stränge ergab, die eine aufgeschäumte Haut
geringer Wichte besassen und dass diese Stränge zu einem aufgeschäumten
Gegenstand oder Gebilde miteinander vereinigt bzw. verschmolzen wurde, das Jahresring-Struktur besass (dessen Durch-Schnittswichte
0,2 g/cm betrug). Bei dem auf diese Weise hergestellten Produkt wurde die. Biegefestigkeit in Richtung senkrecht
zur. Strangpressrichtung in der gleichen Weise wie oben ausgeführt gemessen. Es ergab sich eine Biegefestigkeit von 15 kg/cm . Verglichen
mit dem oben angegebenen Wert der Biegefestigkeit ergab sich, dass/geiriäss der Erfindung hergestellte synthetische Holzprodukt
eine grössere Biegefestigkeit aufwies.
100 Teile Polypropylen wurden mit einem feinen Talcum-Pulver
(als Keimbildungsmittel für Zellen) und mit 0,1 Teilen eines blauen Farbstoffs gemischt. Die erhaltene Mischung wurde in
eine Strangpresse mit einem Innendurchmesser von 40 mm eingeführt,
wobei die Strangpresse in Reihenanordnung mit einer zweiten Strangpresse verbunden wurde, deren Innendurchmesser 50 mm betrug.
Beide Strangpressen wurden auf 200 bis 25O0O erhitzt. Der in der
Strangpresse befindlichen Mischung wurde Pentan in einer Menge von 3 Teilen Pentan auf 100 Teile Polypropylen zugegeben. Die
Temperatur der Strangpressform wurde auf 155 bis 160 C gehalten.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wurden die Temperatur-Regelvorrichtung
35 und die Zwischenplatte 14 gemäss Fig. 7 angebracht,
und diese Teile waren die gleichen wie die bei Beispiel 1.
Die Austrittsöffnung der Strangpressform war so ausgebildet, dass
sie ein Ge-samtprofil besass, wie es in Fig. 4 -gezeigt ist, und
sie wurde an der Austrittsseite des Kunstharzes mit einer Vielzahl von dreieckigen Ausnehmungen versehen, deren Anzahl jedoch
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nicht die gleiche war wie die Anzahl der Ausnehmungen in Fig. 4» ■
Im einzelnen hatte die Austrittsöffnung eine solche Gestalt,
dass sie - g'amäss den Bezeichnungen in Mg. 4 - folgende Abmessungen
hatte·' t betrug 3 mm, w betrug 50 mm, f betrug 3 mm,
h betrug 2 mm und das Verhältnis der Flankenlänge m zur Flankenlänge η betrug 1 ι 2, wobei sowohl an der oberen Oberfläche als
auch an der unteren Oberfläche der Austrittsöffnung je 16 dreieckige
Ausnehmungen vorgesehen waren. Die Länge der Verbindungsstege zwischen diesen Längsseiten betrug 15 mm.
Aus der -A-ustrittsöffnung der Strangpressform wurde aufschäumbares
Polypropylen ausgepresst. Das stranggepresste Gebilde wurde durch Kühlrohre 7 nur an den Spitzen der Kuppen, wie in Beispiel 1,
gekühlt, worauf Druck auf die Kuppen in gleicher Weise wie in
Beispiel 1 ausgeübt und ein synthetisches Hölzprodukt gebildet wurde, dessen Querschnitt 20 mm (Dicke) χ 90 mm (Breite) betrug
und das die Wichte von 0,27 g/cm besass.
Das erzeugte synthetische Holz hatte ein natürlichem Holz ähnliches
Aussehen und wies geradlinige Fasern auf, wobei dunkelblaue Teile hoher Wichte abwechselnd mit hellblauen Teilen geringer
Wichte gebildet waren. In diesem Fall waren jedoch die Übergänge zwischen den Teilen hoher Wichte und den Teilen geringer
Wichte sämtlich allmählich und waren die Gradienten der Wichte an den Flanken m gross und an den Flanken η kleinere Ferner befanden
sich die Teile hoher Wichte und die Teile geringer Wichte lediglich in der Oberflächenschicht, und zwar bis zu einer Tiefe
von 1 mm von der Oberfläche des Produktes „aus gerechnet, während
die inneren Teile des Produktes gleichmässig aufgeschäumt waren. Für dieses Produkt wurden die Härte und die Wichte in der gleichen
Weise wie bei Beispiel 1 gemessen und wurde festgestellt, dass für die Teile hoher Wichte die Härte 40 - 45 betrug und die
Wichte 0,47 g/cm, betrug, während für die Teile geringer Wichte
die Härte 22 - 28 betrug und die Wichte 0,30 g/cnr betrug und
bei den inneren Teilen des synthetischen Holzproduktes die Härte 15-20 betrug und die Wichte 0,25 g/enr betrug. Die Biegefestig-
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keit ergab sich in der Breitenrichtung des Produktes mit 66
kg/cm .
Zum Vergleich wurde ein herkömmliches synthetisches Holzprodukt in nahezu der gleichen Weise wie nach Beispiel 1 hergestellt,
wobei ein aufschäumbares Polypropylen zu einer Anzahl aufgeschäumter Stränge, die eine Haut geringer Wichte besassen, stranggepresst
wurde und die Stränge miteinander so vereinigt oder verschmolzen wurden, dass sich ein aufgeschäumtes Gebilde ergab,
welches Jahresring-Struktur (mit einer Durchschnittswichte von
0,27 g/cm ) aufwies. Für dieses so erhaltene Produkt wurde die
Biegefestigkeit in einer senkrecht zur Strangpressrichtung verlaufenden Sichtung in der gleichen Weise wie oben beschrieben gemessen.
Es ergab sich eine Biegefestigkeit von 9 kg/cm . Vergleicht man diesen Wert mit der genannten Grosse der .Biegefestigkeit
für das gemäss der Erfindung hergestellte synthetische Holzprodukt, so ist deutlich, dass letzteres eine grössere Biegefestigkeit
besitzt.
100 Teile Polystyrol wurden mit 2 Teilen feinem Talcum-Pulver
(.als ZeIl-Keimbildemittel) und mit 0,12 Teilen eines braunen Farbstoffes gemischt. Die so erhaltene Mischung wurde in die nach
Beispiel 2 verwendete Strangpresse eingeführt. Die Strangpresse wurde auf 180 - 22O0C- erhitzt. Dem in der Strangpresse befindlichen Gemisch wurden unter Druck ungefähr 2,5 Teile Butan zugegeben;
die Strangpressform wurde auf einer Temperatur von 145 1500C
gehalten.
Die Austrittsöffnung der Strangpressform war so gestaltet, dass sie im ganzen die in Fig. 6 gezeigte Gestalt besass und aus einer
asu Grunde liegenden Schlitzform heraus entwickelt wurde, und zwar
mit vielen Ausnehmungen unterschiedlicher Gestalt, die in den
Umfang der Schlitzform eingebracht waren· In der Bezeichnungsweise
nach Fig. 6 besass die zu Grunde liegende Schlitzform eine Abmessung t (in Dickenrichtung des zu erzeugenden Produktes) von
2,5 mm und eine Abmessung w in Breitenrichtung von 150 mm.
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Unter diesen Ausnehmungen besass eine in der Mitte des oberen, in Breitenrichtung verlaufenden Rands der Austrittsöffnung befindliche
Ausnehmung rechteckigen Querschnitt mit einer Breite f.. von 10 mm und mit einer Höhe h von 1,5 mm. Die übrigen Ausnehmungen
hatten nach Maßgabe ihres zunehmenden Abstands von der mittleren Ausnehmung eine fortschreitend abnehmende Breite
f, wobei jedoch die Höhe h bei allen Ausnehmungen mit 1,5 mm aufrechterhalten blieb. Die Breite der am weitesten aussen befindlichen
Ausnehmung f betrug 3 mn. Die Länge der die Austrittsöffnung
der Strangpressform seitlich begrenzenden Stege betrug 10 mm.
Aus der Austrittsöffnung der Strangpreesform wurde aufschäumbares
Polystyrol ausgepresst. Das ausgepresste Gebilde wurde in der gleichen V/eise wie in Beispiel 1 behandelt, wobei Kühlrohre 7
verwendet wurden und ein synthetisches Holzgebilde erzeugt wurde, dessen Dicke 10 mm, dessen Breite 260 mm und dessen durchschnittliche
Wichte 0,17 g/cm betrugen.
Das synthetische Holzgebilde besaes Teile hoher Wichte und Teile
geringer Wichte, die sich abwechselnd an der Oberfläche befanden und sich in Längsrichtung des Gebildes erstreckten, wobei die
Teile hoher Wichte dunkelbraun und die Teile geringer Wichte hellbraun gefärbt waren und wobei das Gebilde ein natürlichem
Holz ähnliches Aussehen hatte. Die Übergänge von den Teilen hoher Y/ichte zu den Teilen geringer Wichte und umgekehrt fanden
allmählich statt und erstreckten sich über einige Bereiche, ausgenommen in dem mittleren Teil; die Übergänge befanden sich lediglich
in einer Oberflächenschicht von ungefähr 1 mm Tiefe, gerechnet von der äusseren Oberfläche. Die Oberflächenhärte und
die Wichte in verschiedenen Teilen des Gebildes wurde in der gleichen Weise wie nach Beispiel 1 gemessen. Eo ergab sich für
die Teile hoher Wichte eine Härte von 36 bis 42 und eine Wichte von 0,38 g/cm5 und für die Teile geringer Wichte eine Härte von
24 bis 27 und eine Wichte von 0,26 g/cm5, während die inneren
Teile eine Härte von 10 bis 15 und eine Wichte von 0,13 g/cm5
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hatten, Ferner hatte das fertige Gebilde in Breitenrichtung
eine grosse Biegefestigkeit.
Beispiel 4 · ·
Bei diesem Ausführungsbeispiel wurde der Arbeitsgang der Pressung
getrennt von dem Strangpressvorgang ausgeführt. Insbesondere wurde das aufgeschäumte Brett, das an seiner Oberfläche Kuppen
und Täler besass, zunächst gekühlt und als geformtes Gebilde aus dem Arbeitsvorgang herausgenommen, wonach das Brett von
seiner Oberfläche her erneut erhitzt wurde und die Kuppen zur Einebnung oder Abflachung der Oberfläche gepresst wurden.
Bei dem Strangpressvorgang wurde das gleiche Kunstharzmaterial
verwendet, das Talcum und Farbstoff enthielt, und wurden die gleiche Strangpresse und die gleiche Strangpressform wie in
Beispiel 3 verwendet. Es wurden aber die formgebende Führung 9,
der formgebende Rahmen 10 und die quer zur Strangrichtung angeordneten, zueinander parallelen Y/alzen, die in Fig. 3 gezeigt?
sind, beim Strangpressvorgang nicht verwendet. Dadurch, dass man
die übrigen Bedingungen gleich denen nach Beispiel 3 aufrechterhielt, wurde ein aufgeschäumtes Brett hergestellt. Das Brett besass
Kuppen und Täler, deren Höhendiffereni^zwisehen 1 bis 2 mm
■betrugen, und es hatte eine Durchschnittsdicke von 20 mm, eine
Breite von 300 mm und eine Durchschnittswichte von 0,13 g/em . (Wesentliche Unterschiede in der Wichte zwischen den Kuppen und
den Tälern wurden nicht festgestellt.)
Das aufgeschäumte Brett wurde in eine auf 1000C erhitzte Presse
eingebracht und in dieser gepresst, bis es eine Dicke von 12 mm erreicht hatte, wobei dieser Zustand während einer Minute
aufrechterhalten wurde; das Brett wurde unmittelbar hierauf auf 50 C gekühlt, und es wurde ein endgültiges Brett erzielt, dessen
Oberfläche eingeebnet bzw. flach war. Dieses Brett besass eine Dicke von 12 mm, eine Durchschnittswichte von 0,22 g/cm ,
dunkelbraune Teile hoher Wichte und hellbraune Teile geringer ¥/ichte an der Oberfläche des Bretts, dih. ein natürlichem Holz
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ähnliches Aussehen.
das erzeugte Brett wurden Härte und Wichte in der gleichen Weise wie bei Beispiel 3 gemessen. Es ergab sich in den dunkelbraunen
Teilen hoher Wichte eine Härte von 55 bis 60 und eine Wichte von 0,42 g/cnr und in den hellbraunen Teilen geringer
Wichte eine Härte von 40 bis 45 und eine Wichte von 0,30 g/cm , während in dem inneren Teil des Bretts die Härte 10 bis 15 und
die Wichte 0,14 g/cm betrug. Beim Vergleich der vorgenannten Werte mit den nach Beispiel 3 erzielten Werten ergab sich, dass
das nach Beispiel 4 erzeugte synthetische Holz grössere Unterschiede in der Härte und in der Wichte als das nach Beispiel 3
hergestellte Produkt aufwies. Diese Erscheinung rührt von der Bildung einer Oberflächenhaut her, welche hohe Wichte besitzt
und die gesamte Oberfläche des Produkts überzieht, beides zufolge des Umstandes, dass die Pressung nachträglich erfolgte (afterpressirg
).
In diesem Beispiel sind das Kunstharz-Material, die Strangpresse und die Strangpressbedingungen die gleichen wie diejenigen,
die in Beispiel 1 angewendet wurden, mit der Ausnahme, dass jetzt eine Strangpressform mit einer Austrittsöffnung 4 wie in I1Ig. 1
verwendet wurde, die an beiden Rändern mit einer Vielzahl von halbkreisförmigen Ausnehmungen 5 versehen war. Insbesondere lag
dem Profil der Austrittsöffnung eine Schlitzform zu Grunde, die mit halbkreisförmigen Ausnehmungen versehen war und hatte der
zu Grunde liegende Schlitz eine Breite von 50 mm und eine Höhe
von - in Richtung der Dicke des zu erzeugenden Bretts gesehen - von 5 mm und besass jeder der mit den Ausnehmungen 5 versehenen
Randteile 18 halbkreisförmige Ausnehmungen, deren Durchmesser bei allen 1,2 mm betrug. Die Länge der Stege der Strangpressform
betrug 15 mm.
Aus der Austrittsöffnung wurde aufschäumbares Kunstharz ausgepresst
und zu einem Brett mit Kuppen und Tälern geformt, wobei
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die Kuppen oder Erhöhungen mit Kühlrohren 7 in Verbindung standen
und wobei das Brett fortlaufend vorgeschoben und in der gleichen Weise wie nach Beispiel 1 behandelt wurde, wodurch ein Gebilde
aus synthetischem Holz erzielt wurde.
Dieses Gebilde aus synthetischem Holz aatte einen Querschnitt von
20 mm χ 90 mm und seine Wichte betrug 0,2 g/cm .Dieses Gebilde
besass dunkelbraune Teile hoher Wichte und hellbraune Teile geringer Wichte, die !in gleichen Abständen voneinander miteinander
abwechselten und sich lediglich in der Oberflächenschicht des Gebildes befanden, v/o sie in der Strangpressrichtung verliefen.
Das Produkt hatte Übergangsteile als Übergänge von den Teilen hoher Wichte zu den Teilen geringer Wichte, und umgekehrt, wobei
die Wichte der Übergangsteile sich allmählich innerhalb eines Bereichs gewisser Breite änderte; demzufolge hatte das Erzeugnis
ein natürlichem Holz ähnliches Aussehen und wies geradlinige
Fasern auf. Das Erzeugnis aus synthetischem Holz hatte in einer
Richtung senkrecht zur Strangpressrichtung eine Biegefestigkeit von 60 kg/cm . Somit hatte das Produkt eine grössere Biegefestigkeit
als das herkömmliche synthetische Holz, bei dem viele Kunstharzstränge miteinander vereinigt oder verschmolzen sind.
Die Erfindung erstreckt sich auch auf eine Einrichtung zur Durchführung
des erfindungsgemässen Verfahrens, insbesondere gemäss
den nachstehenden Ansprüchen ta bis 6.
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Claims (1)
14* Juni 1974
Pff/Ar
Pff/Ar
Patent- bzw. Schutzansprübhe
Verfahren zur Herstellung eines aufgeschäumten thermoplastisehen
Gegenstandes oder Gebildes, insbesondere von synthetischem Holz, bei dem ein aufschäumbares thermoplastisches
Kunstharz durch die Austrittsöffnung einer Strangpressform hindurchgeführt wird und bei dem man dieses Kunstharz nach dem
Durchgang durch diese Austrittsöffnung expandieren lässt, dadurch
gekennzeichnet, dass man
a) das aufschäumbare thermoplastische Kunstharz durch ein Strangpress-Austrittsmundstiick mit einer Austrittsöffnung
hindurchtreten lässt, deren Aussenrand eine Vielzahl von Ausnehmung en aufweist,
b) das Kunstharz derart expandieren lässt, dass man einen mit
einer weichen Oberfläche versehenen porösen geformten Gegenstand bzw* ein mit einer weichen Oberfläche versehenes
poröses Gebilde (8) erhält, der bzw. das Erhöhungen bzw. Kuppen und Täler bzw. Nuten aufweist, die den Ausnehmungen
(5) der Austrittsöffnung (4) entsprechen, und
' c) die Oberfläche dieses Gegenstands bzw. dieses Gebildes derart
gepresst wird, dass die Erhöhungen bzw. Kuppen eingeebnet werden oder auf gleiche Höhe mit den Tälern gebracht
werden und
ein geformter Gegenstand bzw. ein Gebilde mit glatter Oberfläche
geschaffen wird, der bzw. das eine Oberflächenstruktur besitzt, bei der Teile hoher Wichte den Erhöhungen und Teile
geringer Wichte den Tälern des dem Pressvorgang unterzogenen Gebildes entsprechen.
1a)Einrichtung zur Durchführung eines Verfahrens, vorzugsweise
nach Anspruch 1, zur Herstellung eines aufgeschäumten thermoplastischen
Gegenstands oder Gebildes durch Strangpressen eines aufschäumbaren und durch Erhitzen erweichten thermoplastischen
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Kunstharzes durch ein Strangpressform-Mundstück hindurch,
wobei Teile des hergestellten Gebildes unterschiedliche Wichte erhalten, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung
der Austrittsöffnung (4) der Strangpressform (2) an der inneren Oberseite und inneren Unterseite dieser Öffnung
mit abwechselnd aufeinanderfolgenden Kuppenartigen Erhöhungen
und Vertiefungen bzw. mit Ausnehmungen (5) versehen ist, und dass eine Pressvorrichtung (12) zum Pressen und zum
Abflachen oder vollständigen Ausebnen der durch die· Vertiefungen der Austrittsöffnungen (4) an der Oberfläche des
Strangpresslings (8) gebildeten entsprechenden Erhöhungen vorgesehen ist, wobei die Presseinrichtung derart angeordnet
.und ausgebildet .ist, dass sie an den Erhöhungen der Oberseite
und der Unterseite des Strangpresslings (8) angreift und die-
Seiten
se/abflacht oder vollständig in eine Ebene mit den zwischen diesen Erhöhungen liegenden Oberflächenteilen des Strangpresslings einebnet. ' .*,
se/abflacht oder vollständig in eine Ebene mit den zwischen diesen Erhöhungen liegenden Oberflächenteilen des Strangpresslings einebnet. ' .*,
2. Einrichtung- nach Anspruch 1a, dadurch gekennzeichnet, dass
die Pressvorrichtung aus Walzen (12) besteht, die in paarweiser Anordnung an der oberen und an der unteren Oberfläche
des Strangpresslings in Abstanden dessen Austrittsöffnung (4) angreifen.
5. Einrichtung nach Anspruch 1a, dadurch gekennzeichnet, dass die Pressvorrichtung- eine gesondert von der Strangpressanlage
angeordnete, an der oberen und an der unteren Oberfläche des Strangpresslings angreifende Presse ist.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1a bis 3, dadurch ge-. kennzeichnet, dass die Strangpressform (2) in ihrem inneren
Hohlraum eine quer zur Vorschubrichtung der Kunstharzmasse angeordnete Zwischenplatte (14) aufweist, die mit durchgehen-,
den Lochungen versehen ist, wobei vorzugsweise der Durchtrittsquerschnitt der Lochungen in verschiedenen Bereichen der
Zwischenplatte unterschiedlich ausgebildet ist.
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5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1a bis 4» dadurch gekennzeichnet,
dass in Strangpressrichtung Tor der Strangpressform (2) eine mit Kühl- oder Heizmittel speisbare Vorrichtung
(15) zum Einstellen und Verändern oder Regeln der Temperatur der Strangpressmasse angeordnet ist, die im
Innern dieser Vorrichtung strömt.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1a "bis 5, dadurch ge-
" kennzeichnet, dass vor der Austrittsöffnung (7) nahe der Oberseite
und der Unterseite des Strangpresslings (8) mit Kühlmittel speisbare Kühlrohre (7) angeordnet sind.
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