Verfahren zur Herstellung von Hohlkörpern und andern geformten Gegenständen.
Es ist bereits bekannt, aus polymerisierbaren Stoffen geformte Gegenstände in der Weise herzustellen, dass man die Stoffe während der Polymerisation gleichzeitig mit einer Form der Zentrifugalkraft unterwirft, um auf diese Weise zu blasenfreien Formstücken zu gelangen, insbesondere ist dieses Verfahren für Methacrylsäureester beschrieben worden. Solchem Stoffen können zur Durchführung der Polymerisation Beschleuniger oder Verzögerer, ferner aber auch Plastifiziermittel und Farben zugefügt werden.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Hohlkörpern und andern geformten Gegenständen aus thermoplastischen Kunststoffen, z. B. aus Cellulosederivaten, Polymerisationspro dukten ungesättigter organischer Verbin dungen oder aus Polykondensationsproduk- ten, die durch eine steile Erweichungskurve oder gar durch einen scharfen Schmelzpunkt ausgezeichnet sind, und zwar besteht das Verfahren gemäss der Erfindung darin, dass die z. B. festen, teigigen oder geschmolzenen, praktisch losungsmittelfreien Kunststoffe in eine Hohlform eingebracht und durch Flieh- kraft an die Wandung der in Rotation versetzten Hohlform geschleudert werden.
Dabei wird die Wandung zweckmässig durch irgendeine Art auf Temperaturen gebracht, die oberhalb des Erweichungs-oder Schmelzpunktes, anderseits aber nicht so hoch liegen, dass eine Depolymerisation, Zersetzung oderBlasenbildungbefürchtet werden müBte.
Nach der Einbringung des Cellulosederivates, Polymerisates oder Polykondensates wird die Form mit Inhalt eine Zeitlang der Zentrifugalkraft unterworfen und das ganze Aggregat zweckmässig unter fortgesetzter Rotation so weit abgekühlt, bis der fertige Körper ohne Deformierung aus der Form entnommen werden kann.
Da bei der Ausübung dieses Verfahrens die Möglichkeit besteht, dass selbst bei genauer Einhaltung der Temperatur der Wan- dung der rotierenden Hohlform die Ent stehung von Blasen innerhalb des geschleu- derten Rotationskörpers nicht ganz vermieden werden kann, wird in einer zweckmässi- gen Weiterbildung des erfindungsgemässen Verfahrens derart vorgegangen, da¯ die an den Wandungen der rotierenden Hohlform unter die Einwirkung der Zentrifugalkraft haftenden Kunststoffe dureh Evakuieren des Innenraumes blasenfrei gemacht werden. Der Innenraum der Hohlform steht also unter Vakuum, so dass die in der weichen Masse eingeschlossenen Glasblasen nach demVa- kuum zu während der Zentrifugierung heraustreten.
Die Wirkung der Zentrifugalkraft wird somit durch das zusätzliche Vakuum im Innern des Hohlraumes in vorteilhafter Weise unterstützt, so dass die beschriebene Massnahme die Erzeugung von dickwandi ben, blasenfreien und sehr dichten Formteilen aus genannten Kunststoffen ermög- licht.
Die Einführung der thermoplastisehen Kunststoffe in das Rotationsgefäss kann in geschmolzener Form erfolgen, wobei dann die Erzeugung dickwandiger Formteile keine Schwierigkeiten bereitet. Werden jedoch die Kunststoffe in kaltem Zustande, z. B. in Form von Pulver, Corner, Schnitzel in die Hohlform eingebracht, dann können wegen der Sperrigkeit des Gutes nicht für beliebig dicke Wandstärken ausreichende Mengen gleichzeitig verarbeitet werden.
Anderseits ist aber ein Nachf llen in den rotierenden Wörper schwer durchfiihrbar. Um daher auch bei der Verarbeitung der thermoplasti- schen Kunststoffe in kaltem Ausgangszn- stande beliebig dickwandige Formteile erzeugen zu können, wird vorgeschlagen, nach dem Einbringen und Erweichen der thermoplastischen Kunststoffe die Ausdehnung des rotierendenHohlkörperssoweit zu verkürzen bezw. zu verengen, bis die gewünschte WandstÏrke des entsprechend verkleinerten Formteils erreicht ist. Die Verkürzung bezw.
Verengung des Hohlkörpers kann dabei zweckmässig mit einem verschiebbaren Kol- ben oder dergleichen herbeigeführt werden.
Wie Versuche ergaben, können bei Aus bung des Verfahrens beliebige Stoffe einge- bettet werden, z. B. amorphe oder kristalline Stoffe, natürliche oder künstliehe anorga- nische oder organische Faserstoffe, Textil-, Metall- oder Glasgewebe, schlie¯lich auch beliebig geformte Metallteile, wie Drähte, glatte oder gewellte Folien, perforierte Kunststoffeinlagen usw.
Reispiel 1 :
Man kann Rohre aus Superpolyamiden in dieser Weise herstellen, wobei die Formwenn der Erweichungspunkt des Superpolyamids bei etwa 250 bis 260"liegt- au¯en auf eine Temperatur von 260 bis 300 gebracht wird. Das Superpolyamid kann in beliebiger Form, also zum Beispiel in Pulverform oder in Form von Stäbehen oder auch geschmolzeneingefülltwerden, worauf die Form geschlossen und in Rotation versetzt wird. Die Umfangsgeschwindigkeit kann beispielsweise l bis 6 Meter je Sekunde betragen. Während der Rotation wird gegebenenfalls dafür gesorgt, dass ein in der Form entstehender ¯berdruck entweichen kann.
Um eine Verfärbung des Materials g @anz auszuschlie¯en, kann wÏhrend des Rotierens der Form auch Stickstoff zugeführt werden. I) ie Rotation wird nach Entfernen des Aggregates aus dem Heizmedium eine Zeitlang bis zu einer gewissen Abk h lung, die nicht weiter bis wenig unterhalb des Schmelzpunktes zu gehen braucht, forig Dann kann das inzwischen gebildete blasenfreie Rohr ohne Schwierigkeit der Form entnommen werden.
Beispiel 2 :
Um massive Körper, beispielsweise Stäbe, herzustellen, kann man mehrere Stabformen an einem sich drehenden Gefäss, in welches Superpolyamid eingef llt wird, anbringen und lässt das Ganze unter Beheizung umlau- fen. Der Inhalt des Gefässes wird nach dem Schmelzen durch die Zentrifugalkraft in die angeschlossenen Stabformen geschleudert. In diesem Falle braucht nur das zentral angeordnete Schleudergefäss, nicht aber die Stabform, auf Temperaturen geheizt zu werden, die über dem Schmelzpunkt des Superpolyamides liegen.
In gleicher Weise können beliebige Profile hergestellt werden. Man kann auch beliebige symmetrische oder unsymmetrische Hohlkörper herstellen, wobei die Form gegebenenfalls einen nach der Bildung des Formstückes entfernbaren Kern enthält, der zur Erzielung von Aussparungen entsprechende Zapfen oder sonstige geeignete Vorrichtungen besitzt. Das Einbringen der zu verformenden Stoffe kann selbstverständ- lich vor oder während der Rotation erfolgen.
Beispiel 3 :
Ein Fisenrohr von zirka 80-90 mm e und einer Länge von etwa 220 mm wird mit etwa 600-700 g Superpolyamid beschickt und unter Rotation etwa 3 Stunde lang auf eine Zylindertemperatur von 300 bis 310 erwärmt, so dass die Temperatur innerhalb der Masse etwa 280 betragt. Die bei dieser Temperatur völlig dünnflüssige Masse wird in etwa 1/2 Stunde vollständig an die Wandung geschleudert.
Dann lässt man unter fortgesetzter Rotation durch Andrücken des in den Zylinder eingeführten, mit einer Offnung versehenen Stempels innerhalb 5-10 Minuten einen geringen Druck auf die geschmolzene Masse einwirken, wodurch diese auf etwa 100 mm Länge zusammengestaucht wird und eine entsprechend dickere Wandstärke erreicht.
Nunmehr wird an die an dem Stempel angebrachte Öffnung unter weiterer fortgesetzter Rotation Vakuum angelegt, das man etwa 10 Minuten einwirken 14but, um gasförmige bezw. Lufteinschlüsse zu entfernen. Danach wird 1/2 Stunde unter Abkühlung die Rotation fortgesetzt, und der blasenfreie, dick- wandige Hohlkörper kann nunmehr der Form entnommen werden.
In der Zeichnung ist eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens im Querschnitt schematisch dargestellt.
Die Vorrichtung besteht aus einer Trommel a, die in den Lagerzapfen b und c drehbar gelagert ist. In der Trommel befindet sich ein Kolben d, der mittels der Kolben- stange e in axialer Richtung zwecks Verkürzung der Ausdehnung des Kolbenraumes /verschoben werden kann. Diese Kolbenstange e ist durch den durchbohrten Zapfen c bis nach aussen hin durchgefiihrt, so daB die Versehiebung des Kolbens auch unabhängig von der Rotationsbewegung der Trommel erfolgen kann. Während des Schleudervorganges wird der Kunststoff, der sich nach der Verflüssigung an der innern Wand der Hohlform in geringer Wandstärke angesammelt hat, durch Verschieben dieses Kolbens so weit zusammengedrückt, bis die gewünschte Wandstärke erreicht ist.
Nunmehr wird der Innenraum f unter Vakuum gesetzt, indem die darin befindliche Luft durch die hohle Kolbenstange e in Pfeilrichtung abgesaugt wird. Auch bei diesem Vorgang braucht daher die Rotation nicht unterbrochen zu werden. Erst nachdem das Vakuum eine gewisse Zeit auf die geschmolzene Masse eingewirkt hat, wird die Rotation beendet. Der dickwandige Hohlkörper g kann nunmehr in blasenfreiem Zustande der Hohlform entnommen werden. Anstatt durch die hohle Kolbenstange e kann die Evakuierung auch durch den gegebenenfalls hohl ausgebildeten Zapfen b erfolgen.
Process for the production of hollow bodies and other shaped objects.
It is already known to produce objects formed from polymerizable substances in such a way that the substances are simultaneously subjected to a form of centrifugal force during the polymerization in order to obtain bubble-free molded pieces, in particular this process has been described for methacrylic acid esters. Accelerators or retarders, but also plasticizers and colors can be added to such substances to carry out the polymerization.
The present invention relates to a method for the production of hollow bodies and other shaped objects made of thermoplastics, e.g. B. from cellulose derivatives, Polymerisationspro products of unsaturated organic connec tions or from polycondensation products, which are characterized by a steep softening curve or even by a sharp melting point, namely the method according to the invention is that the z. B. solid, pasty or melted, practically solvent-free plastics are introduced into a hollow mold and thrown against the wall of the rotating hollow mold by centrifugal force.
The wall is expediently brought to temperatures in some way which are above the softening or melting point, but on the other hand not so high that depolymerization, decomposition or bubble formation must be feared.
After the cellulose derivative, polymer or polycondensate has been introduced, the mold and its contents are subjected to centrifugal force for a while and the entire unit is advantageously cooled with continued rotation until the finished body can be removed from the mold without being deformed.
Since when this method is carried out there is the possibility that, even if the temperature of the wall of the rotating hollow mold is strictly adhered to, the formation of bubbles within the spun rotating body cannot be completely avoided, in an expedient development of the invention Procedure proceeded in such a way that the plastics adhering to the walls of the rotating hollow form under the action of centrifugal force are made free of bubbles by evacuating the interior. The interior of the hollow form is therefore under vacuum, so that the glass bubbles enclosed in the soft mass emerge after the vacuum during centrifugation.
The effect of the centrifugal force is thus supported in an advantageous manner by the additional vacuum in the interior of the cavity, so that the measure described enables the production of thick-walled, bubble-free and very tight molded parts from the plastics mentioned.
The introduction of the thermoplastic plastics into the rotary vessel can take place in molten form, in which case the production of thick-walled molded parts does not present any difficulties. However, if the plastics are cold, e.g. B. in the form of powder, corner, chips in the hollow form, then because of the bulkiness of the goods, sufficient quantities cannot be processed at the same time for any wall thickness.
On the other hand, however, refilling in the rotating body is difficult to carry out. In order to be able to produce any desired thick-walled molded parts when processing the thermoplastics in the cold starting state, it is proposed, after the thermoplastics have been introduced and softened, that the expansion of the rotating hollow body be shortened or reduced. to narrow until the desired wall thickness of the correspondingly reduced molded part is reached. The shortening resp.
Constriction of the hollow body can expediently be brought about with a displaceable piston or the like.
As tests have shown, any substances can be embedded when practicing the process, e. B. amorphous or crystalline materials, natural or artificial inorganic or organic fiber materials, textile, metal or glass fabrics, finally any shaped metal parts, such as wires, smooth or corrugated foils, perforated plastic inserts, etc.
Re-example 1:
You can produce tubes from superpolyamides in this way, the shape, if the softening point of the superpolyamide is around 250 to 260 "- is brought to a temperature of 260 to 300. The superpolyamide can be in any form, for example in powder form or in the form of sticks or even melted, whereupon the mold is closed and set in rotation. The circumferential speed can be, for example, 1 to 6 meters per second.
To completely rule out discoloration of the material, nitrogen can also be added while the mold is rotating. After removing the unit from the heating medium, the rotation is for a while until a certain cooling, which does not need to go any further to a little below the melting point, forig. Then the bubble-free tube that has now formed can be removed from the shape without difficulty.
Example 2:
In order to produce solid bodies, for example rods, several rod shapes can be attached to a rotating vessel into which superpolyamide is poured, and the whole thing circulates under heating. After melting, the contents of the vessel are thrown into the connected rod shapes by centrifugal force. In this case only the centrically arranged centrifugal vessel, but not the rod shape, needs to be heated to temperatures above the melting point of the superpolyamide.
Any profile can be produced in the same way. Any desired symmetrical or asymmetrical hollow bodies can also be produced, the mold optionally containing a core which can be removed after the formation of the shaped piece and which has corresponding pins or other suitable devices to achieve recesses. The materials to be deformed can of course be introduced before or during the rotation.
Example 3:
A fise tube of about 80-90 mm e and a length of about 220 mm is charged with about 600-700 g of superpolyamide and heated to a cylinder temperature of 300 to 310 for about 3 hours, so that the temperature inside the mass is about 280 amounts to. The mass, which is completely thin at this temperature, is completely flung against the wall in about 1/2 hour.
Then, with continued rotation, by pressing the punch inserted into the cylinder and provided with an opening, a slight pressure is applied to the molten mass within 5-10 minutes, which compresses it to a length of about 100 mm and achieves a correspondingly thicker wall thickness.
Now, while continuing to rotate, vacuum is applied to the opening attached to the stamp, which is applied for about 10 minutes in order to remove gaseous or. Remove air pockets. The rotation is then continued for 1/2 hour while cooling, and the bubble-free, thick-walled hollow body can now be removed from the mold.
In the drawing, a device for carrying out the method according to the invention is shown schematically in cross section.
The device consists of a drum a which is rotatably mounted in the bearing journals b and c. In the drum there is a piston d which can be moved in the axial direction by means of the piston rod e in order to shorten the expansion of the piston chamber /. This piston rod e is led through to the outside through the pierced pin c, so that the displacement of the piston can also take place independently of the rotational movement of the drum. During the centrifuging process, the plastic that has accumulated on the inner wall of the hollow mold in a small wall thickness after liquefaction is compressed by moving this piston until the desired wall thickness is reached.
The interior f is now placed under vacuum by sucking the air contained therein through the hollow piston rod e in the direction of the arrow. The rotation therefore does not need to be interrupted during this process either. Only after the vacuum has acted on the molten mass for a certain time does the rotation stop. The thick-walled hollow body g can now be removed from the hollow mold in a bubble-free state. Instead of through the hollow piston rod e, the evacuation can also take place through the pin b, which may be hollow.