Verfahren und Einfüllform zur Herstellung poröser, durchlässiger Formkörper aus organischen Kunststoffen sowie nach diesem Verfahren hergestellter Pflanzentopf
Es ist bekannt, poröse Körper aus organischen Kunststoffen, insbesondere Polymerisaten, dadurch herzustellen, dass der Kunststoff als körnige Teilchen in lockerer Schüttung in eine Form eingefüllt und die Form von aussen bis zu einem solchen Grade erwärmt wird, dass die durch die Wärme erweichten körnigen Kunststoffteilchen an ihren Berührungsstellen miteinander verkleben.
Hierdurch lässt sich jedoch kein Formkörper von überall gleichmässiger Porosität erzielen, da die Erweichung der Kunststoffteilchen durch Erwärmung der Form von aussen nicht überall gleichmässig erfolgt, so dass Poren von verschiedener Grösse entstehen, die zum Teil sehr klein sind. Dazu fliessen an den Stellen stärkerer Erwärmung die erweichten Kunststoffteilchen leicht gänzlich zusammen, so dass dort Poren überhaupt fehlen.
Es stehen bei nach diesem bekannten Verfahren hergestellten porösen Körpern die vielen Poren nicht oder nicht überall miteinander in Verbindung, weshalb hier die Poren keine oder nur verhältnismässig wenige Kanäle bilden, die von der einen Aussenseite des Körpers bis zur gegenüberliegenden anderen Aussenseite hindurchführen. Daher sind diese Körper für Flüssigkeiten oder Gase nicht oder nur wenig durchlässig und somit zum Gebrauch als Flüssigkeitsfilter, Gasfilter oder als Diaphragmen nicht geeignet.
Unter der Bezeichnung Diaphragmen sind durch lästige Scheidewände zu verstehen, wie sie zur Trennung z. B. von Flüssigkeiten für chemische Zwecke Verwendung finden.
Bei einem anderen bekannten Verfahren zur Herstellung poröser Formkörper wird ebenfalls gekörnter Kunststoff als Ausgangsmaterial verwendet und in lockerer Schüttung in eine Form eingefüllt. Jedoch ist hier dem sehr grob gekörnten Kunststoff ein Treib- oder Aufschäummittel hinzugemischt. Es wer den bei diesem Verfahren die mit einem solchen Material gefüllten Formen mittels heissen Wassers oder Wasserdampfes erwärmt. Diese Erwärmungsmittel fliessen jedoch nicht in einem durchgehenden Strom durch die Kunststoffüllung hindurch. Infolge der Erwärmung bildet das im Kunststoff fein verteilte Treibmittel örtlich kleine Gasbläschen, die den Kunststoff zum Aufblähen bringen und in diesem Poren bilden.
Dabei werden die sich stark aufblähenden Kunststoffteilchen in der geschlossenen Form allseitig gegeneinandergepresst, wodurch sie miteinander zu einer einheitlichen, porösen Masse verkleben. Die durch das treibende Gas erzeugten Poren bilden hier geschlossene Zellen und stehen daher nicht miteinander in Verbindung. Diese Poren ergeben daher keine gas- oder flüssigkeitsdurchlässigen Kanäle, die durch die Wandung des Formkörpers von einer Aussenfläche zur gegenüberliegenden anderen Aussenfläche hindurchführen.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von porösen Formkörpern aus körnigem Kunststoff, die eine überall nahezu gleichmässige Porosität aufweisen und für Flüssigkeiten und Gase gut durchlässig sein sollen. Dazu kann durch das neue Verfahren in einer einfachen Weise der gewünschte Grad der Durchlässigkeit erreicht werden.
Solche Formkörper eignen sich daher für Gas- und Flüssigkeitsfilter für Diaphragmen. Da beim erfindungsgemässen Verfahren verhältnismässig grosse Poren entstehen, die entsprechend weite Durchtrittskanäle bilden, eignet sich dieses Verfahren besonders zur Herstellung von porösen Pflanzentöpfen, die eine hohe Durchlässigkeit aufweisen.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung besteht in einer Einfüllform, die zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens besonders geeignet ist.
Das Verfahren gemäss der Erfindung zur Herstellung poröser, durchlässiger Formkörper aus in eine Form eingefüllten körnigen Kunststoffteilchen besteht darin, dass die Erweichung der an ihren Berührungsstellen miteinander zu verklebenden Kunststoffteilchen durch Hindurchleiten eines heissen Mediums, wie Dampf, Gase oder Heissluft, in einem Strom durch eine Wandung der Form, durch die zwischen den Kunststoffteilchen befindlichen Hohlräume und hierauf durch die der erstgenannten Wandung gegen überliegende Wandung der Form herbeigeführt wird.
Hierdurch ist eine örtlich weitgehend verschiedene Erwärmung und die Gefahr einer örtlichen Überhitzung des in der Form befindlichen körnigen Kunststoffes vermieden. Infolge der gleichmässigen Erwärmung hat der in dieser Weise hergestellte Formkörper eine gleichmässige poröse Struktur und damit eine überall gleichmässige Durchlässigkeit. Da bei diesem Verfahren jedes einzelne Teilchen der Kunststoffüllung durch das hindurchströmende heisse Medium rasch unmittelbar erwärmt wird, verkleben die Kunststoffteilchen in kurzer Zeit miteinander. Das durch den körnigen Kunststoff strömende Medium hält zudem die zahlreichen Durchtrittskanäle frei, welche durch die zwischen den Kunststoffteilchen befindlichen zusammenhängenden Hohlräume gebildet werden. Der durch das neue Verfahren hergestellte Formkörper ist daher bereits aus diesem Grunde in hohem Masse luft- und flüssigkeitsdurchlässig.
Die Weite der Durchtrittskanäle und damit der Grad der Durchlässigkeit des Formkörpers ist aber auch von der Grösse der Kunststoffteilchen abhängig und kann daher durch entsprechende Wahl dieser Grösse im voraus bestimmt werden.
Die Zeichnung veranschaulicht durch die Fig. 1 bis 3 im axialen Längsschnitt drei Ausführungsbeispiele von Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens.
Die in Fig. 1 dargestellte Einfüllform zu, r Herstel- lung eines porösen, durchlässigen Formkörpers von hohlzylindrischer Gestalt besteht aus zwei zueinander koaxial liegenden Zylindern 10 und 11, die zwischen sich einen Füllraum zur Einfüllung des körnigen Kunststoffes 12 einschliessen. Die beiden Zylinder 10 und 11 bestehen aus perforiertem Blech mit den Löchern 13.
Die Zylinder sind oben und unten durch Platten 14 und 15 abgeschlossen, wovon die obere Platte 14 einen mit Aussengewinde versehenen Anschlussstutzen 16 für den Anschluss einer nicht gezeichneten Leitung zur Zufuhr eines heissen Mediums, wie Heissdampf oder dergleichen, aufweist. Für das Einfüllen des Kunststoffes 12 wird die obere Platte 14 aS genommen. Der zugeführte Heissdampf verteilt sich im Raum des inneren Zylinders 11 und dringt durch dessen Löcher 13 gleichmässig an allen Stellen in die Hohlräume der Kunststoffüllung 12, um diese dann durch die Löcher 13 im äusseren Zylinder 10 zu verlassen. Damit der nach Verklebung der erweichten Kunststoffteilchen fertige Formkörper 12 aus der zylindrischen Form rasch lösbar ist, können die beiden Zylinder 10 und 11 nach der Linie 17 in je ein Paar halbzylindrische Schalen geteilt sein.
Die Ausbildung der Einfüllform gemäss der Fig. 2 entspricht jener der Fig. 1. Es sind wiederum zwei zueinander koaxial liegende, nach der Linie 27 in je zwei halbzylindrische Schalen geteilte Zylinder 20, 21 vorhanden, die zwischen sich einen Einfüllraum zur Einfüllung des körnigen Kunststoffes 22 einschliessen. Beide Zylinder sind oben und unten durch Platten 24 und 25 abgeschlossen, wovon die obere den Anschlussstutzen 26 für die Zufuhr des Heissdampfes aufweist. Der Unterschied gegenüber der Fig. 1 besteht darin, dass die Zylinder 20 und 21 der Fig. 2 aus einem porösen durchlässigen Material bestehen.
Die Fig. 3 zeigt eine Einfüllform, deren beide Hälften 30 und 31 aus nach oben sich verjüngenden Drehkörpern von topfförmiger Gestalt bestehen, die koaxial zueinander angeordnet sind. Die beiden Formhälften 30 und 31 liegen an ihren ringförmigen Enden 38 aufeinander und sind dort voneinander abhebbar.
Die äussere Formhälfte 30 hat oben eine Öffnung 39, die durch einen Deckel 40 geschlossen ist. Wird der Deckel abgenommen, so kann der körnige Kunststoff 32 in den von beiden Formhälften 30 und 31 gebildeten Hohlraum eingefüllt werden. Unten ist die innere Hälfte 31 der Form durch eine mit dieser Hälfte fest verbundene Platte 35 aus einem undurchlässigen Material abgeschlossen. Die Platte 35 weist einen mit Aussengewinde versehenen Anschlussstutzen 36 für den Anschluss einer nicht gezeichneten Heissdampfleitung auf. Die beiden Formhälften 30 und 31 sowie der obere Verschlussdeckel 40 bestehen aus einem porösen, durchlässigen Material.
Das durch den Stutzen 36 einströmende heisse Medium verteilt sich gleichmässig im Hohlraum der inneren Formhälfte 31 und durchdringt deren poröse Wandung, dann den Kunststoff 32, um hierauf durch die poröse Wandung der äusseren Formhälfte 30 und deren porösen Deckel 40 die Form zu verlassen.
Sind die Kunststoffteilchen 32 durch das Hindurchleiten des heissen Mediums infolge ihrer Erweichung miteinander verklebt, so wird der fertige Formkörper aus der Form durch Abheben der äusseren Formhälfte 30 von der inneren Hälfte 31 entfernt.
Der aus der Form entnommene Formkörper hat die Gestalt eines Topfes.
Nachdem die Kunststoffteilchen in der Form durch Erwärmung mittels des hindurchströmenden heissen Mediums miteinander verklebt sind, kann der so erzeugte Formkörper durch anschliessendes Hindurchleiten von Luft mit Zimmertemperatur rasch abgekühlt werden, damit er beim Herausnehmen aus der Einfüllform bereits ausreichend fest ist und seine Gestalt nicht verändert.
Gegenüber der Form 10, 11 gemäss der Fig. 1 aus gelochtem Blech hat die Form 20, 21 der Fig. 2 und 30, 31 der Fig. 3 aus porösem, durchlässigem Material eine Reihe von Vorteilen. Es ist bei den in einer porösen Form hergestellten Kunststoffkörpern 22, 32 keine Nacharbeit mehr erforderlich, weil solche Formen gegenüber jenen aus perforiertem Blech eine verhältnismässig glatte Oberfläche aufweisen. Diese Oberfläche ist um so glatter, je kleiner die Poren der porösen Wandungen der Form sind.
Auch hat sich gezeigt, dass in einer porösen, das heisst verhältnismässig glatten Form hergestellte Kunststoffkörper sich leicht von dieser ablösen lassen. Ein weiterer Vorteil gegenüber den Formen aus gelochtem Blech besteht darin, dass eine Form aus porösem, durchlässigem Material leicht in jeder beliebigen Gestalt herstellbar ist, die dabei sogar sehr unregelmässig und kompliziert sein kann.
Ein anderer Vorteil der Form aus einem porösen, durchlässigen Material ergibt sich daraus, dass eine solche Form gegenüber einer Form aus gelochtem Blech sehr dicht nebeneinanderliegende, von den Poren gebildete Durchtrittskanäle aufweist. Daher wird das heisse Medium jener Seite der Füllung in der Form, wo es in die Füllung eintritt, sehr gleichmässig zugeführt. Dies bewirkt eine überall gleichmässige Erweichung der Kunststoffkörner auch an der Eintrittsseite der Füllung. Zudem nehmen die durch die Zwischenräume zwischen den Kunststoffkörnern gebildeten Eintrittsöffnungen der porösen Füllung das an deren Eintrittsseite überall gleichmässig zufliessende Medium überall gleichmässig auf.
Daher kann durch den Druck des strömenden Mediums keine Aufweitung von Eintrittsöffnungen unter Verengung der jeweils daneben befindlichen Öffnungen eintreten. Dies ist bei einer Form aus gelochtem Blech noch der Fall, da hier die Durchtrittsstellen nicht sehr dicht nebeneinanderliegen und daher eine solche Form gegenüber einer Form aus porösem Material noch verhältnismässig grosse undurchlässige Wandteile zwischen den Durchtrittsstellen aufweist.
Aus den vorgenannten Gründen ergibt eine Form aus porösem Material eine besonders gleichmässige Durchlässigkeit des in der Form erzeugten porösen Formkörpers an allen Stellen.
Die porösen, durchlässigen Wandungen der Einfüllform 20, 21 der Fig. 2 und 30, 31, 40 der Fig. 3 bestehen vorteilhaft aus Sintermetall. Einfüllformen aus Sintermetall sind sehr stossfest und dauerhaft. Die porösen Sintermetallkörper werden auf die in der Technik bekannte Weise durch Sinterung von Metallteilchen in geeigneten Formen hergestellt.
Jedoch kann die poröse, durchlässige Einfüllform zur Herstellung der durchlässigen Formkörper in dieser Form ebenfalls aus Kunststoff bestehen und wie diese Körper aus körnigem Kunststoff nach dem gleichen Verfahren hergestellt sein, wie es anhand der Fig. 1 bis 3 beschrieben wurde. Dabei ist jedoch für die Einfüllform ein körniger Kunststoff erforderlich, der einen höheren Schmelzpunkt als der körnige Kunststoff 22, 32 aufweist, dessen Teilchen in dieser Form durch Erwärmung zu einem kompakten Formkörper miteinander verklebt werden. Ein geeigneter Kunststoff für die Einfüllform mit einem genügend hohen Schmelzpunkt ist z. B. Tetrafluoräthylen, das erst bei einer Temperatur von ungefähr 300" Celsius schmilzt.
Der poröse, durchlässige Formkörper 32 aus Kunststoff der Fig. 3, der sich dort noch in der Form 30, 31 befindet, ist ein Topf zum unmittelbaren Einpflanzen von Blumen und anderen Pflanzen. Im Gegensatz hierzu sind die bereits bekannten Pflanzentöpfe aus Kunststoff zum unmittelbaren Einpflanzen nicht geeignet. Allerdings bestehen solche Pflanzentöpfe ebenfalls schon aus einem porösen Kunststoff.
Jedoch sind dessen Poren durch Aufblähen der Kunststoffteilchen mittels eines gasbildenden Treibmittels herbeigeführt, so dass diese Poren geschlossene Zellen bilden und nicht miteinander in Verbindung stehen.
Es ist somit die Wandung der bekannten Pflanzentöpfe aus porösem Kunststoff nicht luft- und wasserdurchlässig. Daher finden diese Pflanzentöpfe in der Regel nur zu Verschönerungszwecken als sogenannte Übertöpfe Verwendung, das heisst als Behälter, die die bekannten Einpflanztöpfe aus porösem Ton aufnehmen. Dagegen können in die luftdurchlässigen Töpfe aus Kunststoff, die nach dem erfindungsgemässen Verfahren, also durch Hindurchleiten eines heissen Mediums durch die Zwischenräume zwischen den in eine durchlässige Form eingefüllten Kunststoffteilchen und Verkleben dieser Teilchen hergestellt sind, die Pflanzen unmittelbar eingepflanzt werden. Es hat sich ge zeigt, dass die Pflanzen in solchen Töpfen sehr gut gedeihen und sich rasch entwickeln.
Da der beim Verfahren gemäss der Erfindung als Ausgangsmaterial zu verwendende körnige Kunststoff mit verhältnismässig grosser Korngrösse entsprechend grosse Poren und damit entsprechend weite Porenkanäle ergibt, weist ein gemäss diesem Verfahren hergestellter Pflanzentopf eine grosse Luftdurchlässigkeit zur Belüftung der Pflanzenerde auf. Zudem kann sich in den verhältnismässig weiten Porenkanälen viel Wasser speichern, so dass die Pflanzen weniger oft ge gossen zu werden brauchen.
Durch eine entsprechende Wahl der Grösse der Kunststoffkörner kann die für Pflanzentöpfe günstigste Porengrösse und Durchlässigkeit erreicht werden, die wesentlich höher ist als die Durchlässigkeit der porösen Pflanzentöpfe aus gebranntem Ton
Wie aus der Fig. 3 ersichtlich ist, kann im Boden 41 des durchlässigen Pflanzentopfes 32 das dort bei Pflanzentöpfen sonst übliche Wasseraustrittsloch fehlen. Es weist nämlich beim Topf 32 wegen des beim erfindungsgemässen Verfahren zu verwendenden körnigen Kunststoffes mit verhältnismässig grosser Korngrösse die Topfwandung derart weite Porenkanäle auf, dass auch ohne ein besonderes Austrittsloch im Topfboden ein etwa vorhandener Wasserüberschuss im Topf durch die Wandung hindurch abzufliessen vermag.
Da die Poren der durchlässigen Topfwandung sehr gross sind, können sich diese nicht wie bei den bekannten porösen Pflanzentöpfen aus gebranntem Ton durch den Wasserstein bald verstopfen, der an der Topfaussenseite beim dortigen Verdunsten des Wassers sich absetzt. Dort vom Wasserstein gebildete Flecken können vom Kunststoff leicht mittels eines feuchten Lappens abgewischt werden, im Gegensatz zu Tontöpfen, an denen der Wasserstein sehr fest haftet.
Obwohl der sehr luftdurchlässige Pflanzentopf der Erfindung aus Kunststoff sich für das unmittelbare Einpflanzen der Pflanzen eignet, kann dieser auch nur zu Verschönerungszwecken als Übertopf für die üblichen Einpflanztöpfe aus gebranntem Ton Verwendung finden, wenn das Umtopfen einer Pflanze nicht erwünscht ist. Es braucht dann gegenüber den bisherigen undurchlässigen Übertöpfen kein Zwischenraum zwischen dem Übertopf und dem Einpflanztopf zur Belüftung des Einpflanztopfes vorhanden zu sein, so dass der jeweilige Übertopf kleiner als bisher sein kann. Ein solcher kleinerer Übertopf harmoniert im Aussehen besser mit der im Verhältnis dazu meist kleinen Pflanze überein und ergibt auch eine bessere Raumausnutzung, so dass eine grössere Zahl von Töpfen nebeneinander aufgestellt werden kann.
Als Ausgangsmaterial für das erfindungsgemässe Verfahren finden thermoplastische oder härtbare körnige Kunststoffe Verwendung, die bei Erwärmung erweichen und deren Teilchen dann an ihren Berüh rungsstellen miteinander verkleben. Unter den zur Verfügung stehenden organischen Kunststoffen sind insbesondere Polymerisate geeignet, z. B. Polystyrol.
Gemäss dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellte Formkörper aus Kunststoff sind überall dort geeignet, wo es nicht nur auf eine überall gleichmässige Porosität der Formkörper, sondern dazu auch auf eine gute Durchlässigkeit der Körperwandung für Flüssigkeiten oder Gase ankommt. Daher können verbesserte Filter aus Kunststoff für Flüssigkeiten oder Gase mittels des beschriebenen Verfahrens herge- stellt werden. Auch sind diese Eigenschaften bei durchlässigen Scheidewänden (Diaphragmen) von Bedeutung, die für chemische Zwecke Verwendung finden. Das neue Verfahren eignet sich jedoch, wie oben schon dargelegt ist, ganz besonders zur Herstellung von Pflanzenbehältern aus Kunststoff, weil diese hierdurch eine hohe Durchlässigkeit ihrer Wände aufweisen und daher für die Pflanze gute Wachstumsbedingungen ergeben.