Verfahren zur Herstellung von Schaumstofformkörpern mit Oberflächenbeschichtungen aus thermoplastischen Kunststoffen
Es ist bereits bekannt, dass man feinteiliges ex pandierbares Polystyrol innerhalb eines durch Vakuumverformung hergestellten Formlings aus einem thermoplastischen Kunststoff verschäumen kann, so dass ein Schaumstofformkörper mit einer harten Au ssenschicht aus thermoplastischem Kunststoff entsteht. Solche Schaumstofformkörper werden auch als Verbundkörper bezeichnet.
Das Verschäumen des expandierbaren Polystyrols kann beispielsweise durch Einblasen von Heissdampf erfolgen. Nach dieser Arbeitsweise ist es jedoch nur möglich, Verbundkörper mit einem bis zu 10 cm dicken Kern herzustellen. Man kann auch das expandierbare Polystyrol innerhalb des Formlings im Hochfrequenzfeld verschäumen. Hierzu benötigt man jedoch technisch aufwendige Apparaturen, so dass eine derartige Arbeitsweise nur bei der Reihenfertigung von Verbundkörpern Eingang in die Technik gefunden hat.
Man kann Verbundkörper auch herstellen, indem man zunächst in einem Arbeitsgang aus einem thermoplastischen Kunststoff nach dem Vakuumverformverfahren einen Formling herstellt, der dann mit einem in einem zweiten Arbeitsgang hergestellten Schaumstofformkörper verbunden wird. Diese Verbundkörperherstellung ist insofern umständlich, als man verschiedene Formen zur Herstellung des Formlings aus dem thermoplastischen Kunststoff sowie des Schaumstofformkörpers benötigt. Es ist von Nachteil, dass man bei dieser Arbeitsweise eine feste Bindung zwischen Formling und Schaumstofformkörper nur mit Hilfe von Klebstoffen erreicht.
Es wurde nun gefunden, dass man Schaumstoffformkörper mit Oberflächenbeschichtungen aus thermoplastischen Kunststoffen in einfacher Weise herstellen kann, indem man Folien oder Platten aus thermoplastischen Kunststoffen nach dem Vakuumverformverfahren auf Schaumstofformkörper aufbringt.
Es ist ein besonderer Vorteil, dass man bei diesem Verfahren nur eine Form, nämlich zur Herstellung des Schaumstofformkörpers, benötigt. Es können Verbundkörper mit wesentlich dickeren Schaumstoffschichten erhalten werden, als es beispielsweise durch Verschäumen von expandierbarem Polystyrol in einem nach dem Vakuumverformverfahren erhaltenen Formling mittels Heissdampf möglich ist. Die nach dem Verfahren aufgebrachte Folie oder Platte haftet an dem Schaumstofformkörper genügend fest, so dass man in den meisten Fällen auf die Verwendung von Klebstoffen verzichten kann.
Die Platten oder Folien können nach dem üblichen Vakuumverformverfahren auf die Schaumstoffformkörper aufgebracht werden. So kann man z. B. nach dem Negativ- und nach dem Positivverfahren mit pneumatischer oder Stempelvorstreckung arbeiten.
Schaumstofformkörper, welche sich für das Verfahren eignen, sind z. B. solche aus geschäumten thermoplastischen Kunststoffen. Geeignete Kunststoffe sind z. B. Polystyrol, Co-Polymerisate aus Styrol und beispielsweise Acrylnitril, Vinylcarbazol, Acryl säure- oder Methacrylsäureester oder schlagfestes Polystyrol, wie es beispielsweise durch Polymerisieren von Styrol in Gegenwart von Natur- oder Synthesekautschuk erhalten wird, Polyvinylchlorid, Polymethacrylsäuremethylester, Polyamide, Polyolefine und Polycarbonate. Ebenso kommen Schaumstoffe aus härtbaren Kunststoffen in Frage. Geeignete härtbare Kunststoffe sind z. B. Phenol-, Melamin und Harnstoff-Formaldehyd-Kondensate, Polyurethan oder Polyepoxyd.
Geeignete thermoplastische Kunststoffe, die in Form von Folien oder Platten auf die Schaumstoffformkörper aufgebracht werden können, sind z. B.
Polystyrol, Co-Polymerisate des Styrols, schlagfestes Polystyrol, Polyvinylchlorid, Polyolefine, Polyamide und Polycarbonate. Auch können Verbundfolien oder-platten aus zwei verschiedenen thermoplastischen Kunststoffen verwendet werden. Mitunter ist es angebracht, die Schaumstofformkörper mit Bohrungen oder Einkerbungen zu versehen, durch die Luft eingeblasen bzw. abgesaugt werden kann. In manchen Fällen ist es zweckmässig, auf die Oberfläche des Formkörpers bzw. der Folien oder Platten Gleitmittel aufzubringen. Geeignete Gleitmittel sind z. B. Polyäthylenwachse, Hartwachse, Erdwachse, Silikonöle und Fette bzw. Dispersionen dieser Stoffe in Wasser.
Man kann auch vor dem Aufbringen der thermoplastischen Kunststoffe Folien aus solchen Stoffen auf den Schaumstofformkörper aufbringen, welche das Gleiten des Thermoplasten auf den Schaumstofformkörper verbessern. Das Verfahren eignet sich zur Herstellung von Verbundkörpern beliebiger Gestalt und Grösse, z. B. von Verpackungsteilen, Kühlschrankgehäusen, Spielfiguren, Flugzeugteilen, maritimen Artikeln wie Flösse und Schwimmer bzw. von Pflanzengefässen.
Beispiel 1
Eine Folie aus schlagfestem Polystyrol von 0,4 mm Dicke wird in den Rahmen einer Vakuumverformvorrichtung eingespannt und durch Infrarotstrahlung auf Temperaturen von 125-130 C erhitzt.
Man stellt einen Hohlkörper aus geschäumtem Polystyrol mit den Abmessungen 600 X 600 X 180 mm und einer Wandstärke von durchschnittlich 30 mm (Teil einer Verpackung für Schreibmaschinen) auf den Tisch der Vakuumverformvorrichtung. Danach senkt man den Rahmen mit der plastifizierten Folie auf den Arbeitstisch und evakuiert. Nach dem Erkalten haftet die aufgebrachte Folie fest auf der Oberfläche des Schaumstofformkörpers.
Beispiel 2
Ein Blumentopf aus geschäumtem Polystyrol mit einem Durchmesser von 121 mm, einer Höhe von 140 mm und einer Wandstärke von 12 mm wird innen mit einer wässrigen Dispersion von Polyäthylen, die 3 Gewichtsprozent Polyvinylalkohol als Schutzkolloid enthält, bestrichen. Nach dem Verdunsten des Wassers stellt man den Blumentopf mit der Öffnung nach oben auf den Tisch einer Vakuumverformvorrichtung. Danach wird, wie in Beispiel 1 beschrieben, der Blumentopf nach dem Negativverfahren mit einer Folie aus schlagfestem Polystyrol überzogen. Die Folie haftet nach dem Erkalten fest an der Innenfläche des Topfes.
Beispiel 3
Ein Formkörper aus geschäumtem Polyvinylchlorid mit den Abmessungen 250X150X100 mm wird auf den Tisch einer Vakuumsaugvorrichtung gestellt.
Anschliessend spannt man eine 0,3 mm dicke Poly äthylenplatte in den Rahmen der Vorrichtung ein und erhitzt die Platte mittels Infrarotstrahlen auf Temperaturen von 1200 C. Schliesslich wird der Rahmen mit der plastifizierten Polyäthylenplatte über den Schaumstofformkörper gesenkt und die Luft zwischen dem Schaumstofformkörper und der Poly äthylenplatte abgesaugt. Man erhält einen Verbundkörper, dessen Aussenschicht fest auf dem Schaumstoff haftet.
Beispiel 4
Eine Polyvinylchloridplatte von 1 mm Dicke wird einseitig mit einer wässrigen Wachsemulsion bestrichen. Nach dem Verdunsten des Wassers spannt man die Platte derart in den Rahmen einer Vakuumverformvorrichtung ein, dass die behandelte Seite dem Tisch der Vorrichtung zugekehrt ist. Man stellt auf den Tisch der Vorrichtung einen Hohlkörper aus geschäumtem Polystyrol mit den Abmessungen 300 X 200 X 150 mm derart, dass die Öffnung der Polyvinylchloridplatte zugekehrt ist. Man erhitzt dann die behandelte Polyvinylchloridplatte mittels Infrarotstrahlen auf Temperaturen von 1200 C, senkt den Rahmen auf den Arbeitstisch und evakuiert.
Nach dem Erkalten haftet die aufgebrachte Polyvinyl chloridschicht fest auf der Oberfläche des Schaumstofformkörpers.
Process for the production of foam moldings with surface coatings made of thermoplastics
It is already known that finely divided expandable polystyrene can be foamed from a thermoplastic material within a molding produced by vacuum deformation, so that a molded foam body with a hard outer layer of thermoplastic material is produced. Such molded foam bodies are also referred to as composite bodies.
The foaming of the expandable polystyrene can take place, for example, by blowing in superheated steam. According to this procedure, however, it is only possible to produce composite bodies with a core up to 10 cm thick. You can also foam the expandable polystyrene inside the molding in a high-frequency field. However, this requires technically complex apparatus, so that such a mode of operation has only found its way into technology in the serial production of composite bodies.
Composite bodies can also be produced by first producing a molding from a thermoplastic material by the vacuum forming process in one operation, which molding is then connected to a foam molding produced in a second operation. This composite body production is cumbersome in that different molds are required to produce the molding from the thermoplastic material and the foam molding. It is disadvantageous that in this procedure a firm bond between the molding and the molded foam body can only be achieved with the aid of adhesives.
It has now been found that molded foam bodies with surface coatings can be produced from thermoplastics in a simple manner by applying films or sheets made of thermoplastics to molded foam bodies using the vacuum forming process.
It is a particular advantage that only one mold is required in this process, namely to produce the molded foam body. Composite bodies with significantly thicker foam layers can be obtained than is possible, for example, by foaming expandable polystyrene in a molding obtained by the vacuum forming process using superheated steam. The film or plate applied by the method adheres sufficiently firmly to the molded foam body so that in most cases the use of adhesives can be dispensed with.
The sheets or foils can be applied to the molded foam bodies by the customary vacuum forming process. So you can z. B. work according to the negative and positive process with pneumatic or stamp pre-stretching.
Foam moldings which are suitable for the process are, for. B. those made of foamed thermoplastics. Suitable plastics are, for. B. polystyrene, copolymers of styrene and, for example, acrylonitrile, vinyl carbazole, acrylic or methacrylic acid esters or impact-resistant polystyrene, such as is obtained, for example, by polymerizing styrene in the presence of natural or synthetic rubber, polyvinyl chloride, methyl polymethacrylate, polyamides, polyolefins and polycarbonates . Foams made from curable plastics are also suitable. Suitable curable plastics are, for. B. phenol, melamine and urea-formaldehyde condensates, polyurethane or polyepoxide.
Suitable thermoplastics that can be applied to the foam moldings in the form of films or sheets are, for. B.
Polystyrene, co-polymers of styrene, impact-resistant polystyrene, polyvinyl chloride, polyolefins, polyamides and polycarbonates. Composite foils or sheets made from two different thermoplastics can also be used. Sometimes it is appropriate to provide the foam moldings with bores or notches through which air can be blown in or sucked out. In some cases it is expedient to apply lubricant to the surface of the molded body or the films or plates. Suitable lubricants are e.g. B. polyethylene waxes, hard waxes, earth waxes, silicone oils and fats or dispersions of these substances in water.
It is also possible, before the thermoplastics are applied, to apply films made of such substances to the molded foam body that improve the sliding of the thermoplastic onto the molded foam body. The method is suitable for the production of composite bodies of any shape and size, e.g. B. of packaging parts, refrigerator housings, toy figures, aircraft parts, maritime articles such as rafts and floats or planters.
example 1
A sheet of impact-resistant polystyrene 0.4 mm thick is clamped in the frame of a vacuum forming device and heated to temperatures of 125-130 ° C. by infrared radiation.
A hollow body made of foamed polystyrene with the dimensions 600 X 600 X 180 mm and an average wall thickness of 30 mm (part of a packaging for typewriters) is placed on the table of the vacuum forming device. Then the frame with the plasticized film is lowered onto the work table and evacuated. After cooling, the applied film adheres firmly to the surface of the molded foam body.
Example 2
A flower pot made of foamed polystyrene with a diameter of 121 mm, a height of 140 mm and a wall thickness of 12 mm is coated on the inside with an aqueous dispersion of polyethylene containing 3 percent by weight of polyvinyl alcohol as a protective colloid. After the water has evaporated, the flower pot is placed with the opening facing up on the table of a vacuum forming device. Then, as described in Example 1, the flower pot is covered with a sheet of impact-resistant polystyrene using the negative method. After cooling, the foil adheres firmly to the inner surface of the pot.
Example 3
A molded body made of foamed polyvinyl chloride with the dimensions 250X150X100 mm is placed on the table of a vacuum suction device.
A 0.3 mm thick polyethylene plate is then clamped into the frame of the device and the plate is heated to temperatures of 1200 C by means of infrared rays Ethylene plate sucked off. A composite body is obtained whose outer layer adheres firmly to the foam.
Example 4
A polyvinyl chloride plate 1 mm thick is coated on one side with an aqueous wax emulsion. After the water has evaporated, the plate is clamped in the frame of a vacuum forming device in such a way that the treated side faces the table of the device. A hollow body made of foamed polystyrene with the dimensions 300 X 200 X 150 mm is placed on the table of the device in such a way that the opening faces the polyvinyl chloride plate. The treated polyvinyl chloride plate is then heated to temperatures of 1200 C by means of infrared rays, the frame is lowered onto the work table and evacuated.
After cooling, the applied polyvinyl chloride layer adheres firmly to the surface of the molded foam body.