<Desc/Clms Page number 1>
Verfahren zum Herstellen gas- oder flüssigkeitsdurchlässiger poröser Formkörper und Form für dessen Durchführung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen gas-oder flüssigkeitsdurchlässiger poröser Formkörper wie Filterkörper, Diaphragmen, Pflanzentöpfe aus durch Zerkleinern gebildeten Teilchen eines thermoplastischen Kunststoffes, die in eine Form mit durchlässigen Wänden eingefüllt und in dieser mittels Dampf oder Heissluft gesintert werden, wobei das heisse gasförmige Medium durch die Formwände und die Zwischenräume (Poren) zwischen den Kunststoffteilchen hindurchfliesst.
Zur Herstellung durchlässig poröser Formkörper ist es bekannt, die thermoplastischen Kunststoffteilchen in einer allseitig geschlossenen Form mit undurchlässigen Wänden in einer Dampf- oder Heissluftkammer zu sintern (belgische Patentschrift Nr. 517577).
Auch wurde zur Herstellung durchlässig poröser Formkörper bereits die Sinterung von Kunststoffteilchen in einer nach Art eines Siebes allseitig durchlässigen Form aus Draht oder perforiertem Blech vorgeschlagen, der Dampf oder Heissluft zugeleitet wird, z. B. durch Unterbringung der gefüllten Form in einer Dampf-oder Heissluftkammer (DDR-Patentschrift Nr. 10216). Dabei strömt das heisse gasförmige Medium durch die durchlässigen Wände der Form in diese hinein und in die Zwischenräume (Poren) zwischen die in der Form befindlichen Kunststoffteilchen, ohne jedoch diese und die Form wieder zu verlassen.
Weiter ist es bekannt, aufblähbare thermoplastische Kunststoffkörner in eine Form mit zwei einander gegenüberliegenden Wänden aus perforiertem Blech einzufüllen und durch diese beiden Wände in entgegengesetzter Richtung ein Erwärmungsmedium in die Form zu leiten, das in dieser die Zwischenräume zwischen den Körnern vor ihrem vollständigen Aufblähen durchströmt (USA-Patentschrift Nr. 2, 779, 062). Hier handelt es sich nicht um die Herstellung durchlässiger Formkörper, da die infolge der Erwärmung in den Körnern für deren Aufblähen sich bildenden Gasbläschen geschlossene Porenzellen erzeugen und somit keine durchgehenden Kanäle in der Füllung entstehen können.
Auch lassen sich die mit Gasbläschen durchsetzten aufgeblähten Körner nur unter dem hohen Aufschäumdruck der vollgeschäumten Form ausreichend fest miteinander verkleben, wobei die Zwischenräume zwischen den Körnern bis zur Undurchlässigkeit verengt oder ganz beseitigt werden.
Mit den bekannten Verfahren zur Wärmesinterung thermoplastischer Kunststoffteilchen lassen sich praktisch keine einheitlichen durchlässigen Formkörper erzielen, die eine stets weitgehend gleichmässige Porosität und gleichmässig hohe Durchlässigkeit aufweisen.
Dieser Mangel wird durch das Verfahren nach der Erfindung beseitigt. Dazu wird der Nachteil der verhältnismässig langen Erwärmungszeit und der besonders genauen Temperaturkontrolle vermieden. Gemäss der Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass das heisse Medium (Dampf oder Heissluft) in einem kontinuierlichen Strom quer durch die Kunststoffüllung in der Form hindurchgeleitet wird.
Dabei verhindert der Strömungsdruck des durch die Kunststoffüllung hindurchfliessenden Erwärmungsmediums bereits weitgehend eine Verengung der von den Poren gebildeten Kanäle in der durch Erwärmung erweichten Füllung. Vor allem aber erfolgt durch das kontinuierlich hindurchströmende Medium eine rasche Erwärmung der Kunststoffteilchen, wobei jedes Teilchen im wesentlichen nur an der Oberfläche erweicht wird und sein Kern weitgehend fest bleibt. Damit ist aber die Gefahr einer allgemeinen Porenverengung in der gesamten Füllung und selbst einer nur örtlichen Verengung an der stärker erhitzten Wärme-
<Desc/Clms Page number 2>
eintrittseite der Füllung oder eines dort stellenweise porenlosen Zusammenfliessens von Kunststoffteilchen weitgehend herabgesetzt.
Da beim erfindungsgemässen Verfahren demnach im wesentlichen nur die Oberfläche der Teilchen erhitzt wird, ist die Wärmeausdehnung der Kunststoffüllung nicht viel stärker als die der Form, so dass in der Form kein die Teilchen aneinanderpressender Überdruck entsteht. Durch dessen Wegfall ist eine weitere Ursache zur Porenverengung beseitigt. Da durch all die genannten Wirkungen die Gefahr einer Porenverengung erheblich verringert ist, braucht beim Verfahren gemäss der Erfindung gegenüber den bekannten Verfahren zum Herstellen durchlässiger Formkörper durch Sinterung thermoplastischer Kunststoffteilchen die Temperaturkontrolle weit weniger streng zu erfolgen.
Durch das Verfahren gemäss der Erfindung werden Formkörper von verhältnismässig grosser Gleichmä- ssigkeit ihrer Porosität und Durchlässigkeit erzielt und dies auch bei Verwendung einer durchlässigen Einfüllform aus perforiertem Blech. Jedoch lässt sich mit einer solchen Form diese Gleichmässigkeit nicht ohne weiteres steigern. Eine perforierte Blechform weist auch bei dicht nebeneinanderliegenden Perforationslöchern noch einen verhältnismässig grossen Abstand dieser Löcher voneinander auf. Denn es lassen sich bei der erforderlichen Blechdicke, die für die Festigkeit der Form im Gebrauch nötig ist, sehr dicht nebeneinanderliegende feine Löcher praktisch nicht ohne weiteres erreichen.
Daher werden bei einer Blechform die unmittelbar hinter einem Perforationsloch liegenden Kunststoffteilchen durch das dieses Loch durchfliessende heisse Medium stärker erhitzt und erweicht als die jeweils seitlich daneben zwischen zwei Löchern befindlichen Teilchen. Auch werden unter dem Druck des durch ein Perforationsloch hin- durchströmenden Mediums die unmittelbar hinter dem Loch liegenden Poren aufgeweitet und infolge dieser Aufweitung die jeweils seitlich daneben zwischen zwei Löchern befindlichen Poren verengt oder verstopft. Allerdings kann dies bei aus Draht bestehenden Siebformen nicht eintreten, jedoch ergibt hiebei das Siebgeflecht keine grosse Formsteifigkeit und Formbeständigkeit sowie andere Mängel.
Um diese Nachteile zu beseitigen, findet. zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens eine Form aus durchlässig porösem Material Verwendung. Eine solche Form weist bei grosser Festigkeit in ihrer Wandung überaus dicht nebeneinanderliegende feine Durchtrittskanäle auf, die eine besonders gleichmä- ssige Verteilung des rasch strömenden heissen Mediums über die Wärmeeintrittseite der Kunststoffüllung herbeiführen. Die Form hat erfindungsgemäss eine von der Aussenluft abgeschlossene Wand aus durchlässig porösem Material, vorzugsweise Sintermetall, für den Eintritt des Dampfes oder der Heissluft in die Form und einen dieser Wand vorgelagerten Verteilungsraum für das heisse Medium sowie eine dieser Wand gegenüberliegende, an die Aussenluft angrenzende Wand für den Austritt des Mediums.
Die Zeichnung veranschaulicht zwei Ausführungsbeispiele von zur Durchführung des erfindungsgemä- ssen Sinterungsverfahrens geeigneten Einfüllformen jeweils im Schnitt.
Die Form gemäss Fig. 1 dient der Herstellung eines hohlen zylindrischen Filterkörper und besteht aus zwei konzentrischen Zylindern 10 und 11, die zwischen sich einen Füllraum 12 zur Einfüllung des gekörnten thermoplastischen Kunststoffes einschliessen. Die Zylinder 10 und 11 bestehen aus einem durchlässig porösen Material, vorzugsweise Sintermetall, und sind oben und unten durch Scheiben 14 und 15 aus undurchlässigem Werkstoff abgeschlossen. Die obere Scheibe 14 ist zum Einfüllen des Kunststoffes abnehmbar und mit einem Stutzen 16 für den Anschluss eines Schlauches zur Zufuhr des Dampfes oder der Heissluft versehen.
Das heisse Medium verteilt sich im Hohlraum des inneren Zylinders 11 und fliesst durch die von den Poren gebildeten, sehr dicht nebeneinanderliegenden feinen Durchtrittslmnäle in der Wandung dieses Zylinders überaus gleichmässig verteilt der Kunststoffüllung zu, die es in einem kontinuierlichen Strom quer durchdringt und über die durchlässige Wandung des äusseren Zylinders 10 verlässt. Um den fertig gesinterten Formkörper leicht der Einfüllform entnehmen zu können, sind die beiden Zylinder 10 und 11 nach der Linie 17 in je ein Paar halbzylindrische Schalen geteilt.
Fig. 2 zeigt eine der Herstellung eines durchlässig porösen Pflanzentopfes dienende Einfüllform, bei der die den Einfüllraum 12 zwischen sich einschliessenden runden Formteile 10 und 11 sich nach oben verjüngen. Auf dem nach aussen abragenden unteren Randstück des inneren Formteiles 11 liegt der äussere Formteil 12 mit seinem kreisrunden Rand 18 abhebbar auf. Durch eine mittels des Deckels 19 verschliess- bare Öffnung wird der gekörnte Kunststoff in den Hohlraum 12 eingefüllt. Die beiden Formteile 10 und 11 sowie der Deckel 19 bestehen aus einem durchlässig porösen Material, während die den Zuflussstutzen 16 tragende Abschlussscheibe 14 aus einem undurchlässigen Werkstoff hergestellt ist.
Nach der Sinterung der Kunststoffteilchen durch das heisse gasförmige Medium kann der so erzeugte durchlässige Formkörper durch anschliessendes Hindurchleiten von Luft mit Zimmertemperatur rasch abgekühlt und so in festem Zustand der Form schon bald entnommen werden.