CH642902A5

CH642902A5 - Verfahren zum herstellen von mit einer kompakten aussenschicht versehenen formkoerpern aus kunststoff.

Info

Publication number: CH642902A5
Application number: CH852779A
Authority: CH
Inventors: Rudolf Dipl Ing Klepsch
Original assignee: Polyguss Kunststoffver
Priority date: 1978-09-29
Filing date: 1979-09-21
Publication date: 1984-05-15
Also published as: GB2034239B; AT360748B; IT1193232B; NL7907131A; BE879101A; GB2034239A; SE429829B; DK407079A; SE7908066L; FR2437282A1; IT7926117A0; DE2939191A1; ATA706778A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von mit einer kompakten Aussenschicht versehenen Formkörpern aus Kunststoff, wobei zunächst Kunststoff in eine Form eingebracht wird und die Form um wenigstens eine Achse rotiert wird, wobei ein an der Innenwand d'er Form anliegender Hohlkörper zur Bildung der Aussenschicht hergestellt wird1, worauf in den in der Form befindlichen Hohlkörper eine weitere Kunststoffmasse eingebracht wird, die durch anschliessendes Aufschäumen den Hohlkörper zumindest teilweise ausfüllt, worauf der fertige Formkörper entformt wird.

Das bekannte Spritzgussverfahren eignet sich nicht für grosse Formkörper, denn es ist erforderlich, den Formkörper so lange in der Form zu belassen, bis er vollständig ausgekühlt und ausgehärtet ist, was den Herstellungsvorgang verlangsamt. Ausserdem besteht bei grossen Formkörpern die Gefahr, dass sich der Kunststoff verzieht und daher das Endprodukt nicht mehr die gewünschte Form besitzt. Ausserdem ist ein so hergestellter massiver Formkörper schwer und der Bedarf an teurem Kunststoffmaterial ist gross.

Es ist auch ein Verfahren der eingangs geschilderten Art bekannt (Westdeutsche Auslegeschrift 1 127 068), bei welchem die Aussenschicht des herzustellenden Formkörpers dadurch gebildet wird, dass in die Form eine Polyvinylchloridpaste eingespritzt wird. Sobald diese erhärtet ist, wird eine weitere Kunststoffmasse eingespritzt, die durch Aufschäumen den Formhohlraum ausfüllt. Dieses Verfahren hat zwar den Vorteil, dass der Materialverbrauch geringer ist und dass ein solcher Formkörper durch die Füllung aus Schaummaterial wesentlich leichter ist als ein massiver Formkörper. Es hat sich aber gezeigt, dass mit diesem Verfahren nur eine verhältnismässig lose Verbindung zwischen der Aussenschicht und dem Kern des Formkörpers erzielt wird. Dies kann dazu führen, dass bei einer Belastung des Formkörpers diese Verbindüng in grossen Bereichen unterbrochen wird und dann die Aussenschicht des Formkörpers nicht mehr die erforderliche Versteifung durch den Kern erfährt und daher bricht. Ausserdem ist die Gefahr eines Verziehens des Formkörpers nur gemildert, aber nicht völlig vermieden.

Die Erfindung setzt sich zur Aufgabe, diese Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren der eingangs geschilderten Art so zu verbessern, dass der Zusammenhalt zwischen Aussenschicht und Kern des Kunststofformkörpers wesentlich verbessert wird. Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass zunächst eine Monomeren-Schmelze in die Form zur Bildung der Aussenschicht eingebracht wird und dass anschliessend in die Form eine mit einem schaumbildenden Mittel versehene Monomeren-Schmelze aus demselben Grundmaterial wie das Material für die Aussenschicht zur Bildung des geschäumten Kernes eingebracht wird, wobei beide Schmelzen in der Form auspolymerisiert werden. Der erfindungsgemässe Formkörper wird also in zwei Stufen hergestellt. Zunächst wird der Hohlkörper hergestellt, welcher die Aussenschicht des herzustellenden Formkörpers bildet und aus einem Material besteht, das den auftretenden Beanspruchungen gewachsen ist. Vorzugsweise wird als Material für die Aussenschicht Gusspolyamid verwendet, welches die erforderliche Festigkeit besitzt. Durch Schwenkbewegungen der Gussform zusätzlich zu den rotierenden Bewegungen kann bewirkt werden, dass eine gleich-mässige Materialverteilung entsteht bzw. an besonders stark beanspruchten Stellen eine grössere Materialanhäufung erfolgt, dass also an diesen Stellen die Wandstärke des Hohlkörpers grösser ist als an anderen Stellen. Anschliessend wird in den Hohlkörper das Schaummaterial eingefüllt, so dass ein durch das Schaummaterial ausgesteifter Formkörper gebildet wird. Da das die Füllung bildende Kunststoffmaterial' aus demselben Grundmaterial besteht wie die Aussenschicht, erfolgt eine besonders innige untrennbare Verbindung der aus Schaummaterial bestehenden Füllung mit der Aussenschicht, so dass ein homogener Formkörper gebildet wird, der in bezug auf Festigkeit einem massiven Formkörper nicht wesentlich nachsteht, so dass der Formkörper auch starken Belastungen standhält. Der nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellte Formkörper ist ferner rascher herstellbar als dies bisher möglich war, da die Verfestigung der Aussenschicht und das Ausschäumen der Füllung insgesamt wesentlich rascher vor sich geht als die Verfestigung eines nach den bekannten Verfahren hergestellten Formkörpers. Ausserdem besteht bei Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens nicht die Gefahr, dass sich der Formkörper verzieht. Nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellte Formkörper können daher auch dort verwendet werden, wo bisher die Verwendung von Kunststoff-Formkörpern infolge des grossen Gewichtes und der Notwendigkeit, die Sollgestalt genau einzuhalten, nicht möglich war, beispielsweise für Schwerter von Segelbooten oder für Surfbretter, deren spezifisches Gewicht kleiner als 1 sein muss, damit sie nicht untergehen. Weitere Anwendungsgebiete des erfindungsgemässen Verfahrens sind beispielsweise die Herstel'ung von Förderbandrollen, Laufrädern oder auch von Stossstangen für Personenkraftwagen.

Gemäss einer besonders günstigen Ausführungsvariante des erfindungsgemässen Verfahrens wird die mit dem schaumbildenden Mittel (Treibmittel) versehene Monomeren-Schmelze in die um wenigstens eine Achse rotierende und gegebenenfalls geschwenkte Form eingebracht. Dadurch wird sichergestellt, dass das die Füllung bildende Kunststoffmaterial sich zunächst an der Innenseite des Hohlkörpers anlegt und sich fest mit diesem Hohlkörper verbindet, wobei diese sich an der Innenseite des Hohlkörpers anlegende Schicht immer dicker wird. Falls gewünscht, kann diese geschäumte Schicht in der Mitte des Hohlkörpers zu5

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sammenwachsen gelassen werden, so dass sie den ganzen Hohlkörper gleichmässig ausfüllt. Auf diese Weise wird eine homogene Füllung des Hohlkörpers mit dem Kunststoffmaterial erzielt.

Die die Aussenschicht bildende Monomeren-Schmelze und/oder die die Füllung bildende, mit einem schaumbildenden Mittel versehene Monomeren-Schmelze können in die Form eingegossen werden. Günstiger ist es jedoch, wenn zumindest eine dieser Schmelzen unter Druck in die Form eingebracht wird. Dadurch wird nicht nur das Einbringen des Kunststoffmaterials in die Form beschleunigt, sondern es wird auch eine gleichmässige Verteilung dieses Materials sichergestellt.

Anhand der Zeichnung wird im folgenden die Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens näher erläutert. Fig. 1 zeigt die Bildung des Hohlkörpers für die Aussenschicht in einer Form und Fig. 2 zeigt das Einbringen des die Füllung bildenden Kunststoffes in den in der Form angeordneten Hohlkörper. Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch die Form nach der Linie III-III in Fig. 1.

Zur Bildung der Aussenschicht wird zunächst in eine aus zwei Teilen 1, 2 (Fig. 3) bestehende Form aktivierte Monomeren-Schmelze aus Caprolactam unter Druck ein* gebracht, die in der Form zu Gusspolyamid auspolymeri-siert. Hiezu weist die Form eine Öffnung 3 auf, durch welche ein Rohr 4 in das Innere der Form eingeführt ist. Das Rohr 4 ist über einen Schlauch 5 mit einem Mischventil16 verbunden, dem in nicht näher dargestellter Weise die Schmelzenbestandteile zugeführt werden.

Die Form 1, 2 ist um ihre Längsachse 7 drehbar angeordnet, und kann weiters um die Querachse 8 verschwenkt werden. Weiters ist die Form mit einer nicht dargestellten Heizung versehen.

Während des Einbringens der Schmelze über das Rohr 4 wird die Form um die Achse 7 gedreht, so dass die auf die Schmelze einwirkenden Fliehkräfte bewirken, dass sich diese Schmelze an der Innenwand der Form 1, 2 absetzt und dort zumindest teilweise auspolymerisiert, so dass ein an dieser Innenwand anliegender Hohlkörper 9 gebildet wird. Durch Verschwenken der Form 1, 2 um die Querachse 8 kann die Verteilung der Schmelze an der Innenfläche der Form beeinflusst werden, wodurch eine dickere Wandstärke in einzelnen Bereichen des Hohlkörpers erzielt werden kann. Dadurch ist es möglich, die Wandstärke des die Aussenschicht des herzustellenden Formkörpers bildenden Hohlkörpers an höher beanspruchten Stellen zu verstärken.

Bevor der Hohlkörper 9 auspolymerisiert ist, wird das Rohr 4 entfernt und nach Erreichung eines genügenden

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Polymerisationsgrades wird in die Öffnung 3 ein Rohr 10 eingeführt, dessen Aussendurchmesser kleiner ist als der Aussendurchmesser des Rohres 4. Dadurch entsteht ein kreisringförmiger Spalt 11 zwischen dem Aussenmantel des Rohres 10 und der durch das Rohr 4 im Hohlkörper 9 gebildeten Öffnung, über welchen Spalt 11 beim Einbringen eines Kunststoffmaterials über das Rohr 10 die im Inneren des Hohlkörpers 9 befindliche Luft entweichen kann. Das Rohr 10 ist über einen Schlauch 12 mit einem Mischventil 13 verbunden, dem in nicht näher dargestellter Weise eine mit einem Schaumadditiv (Treibmittel) versehene Monomeren-Schmelze aus Caprolactam, einem Aktivator und einem Katalysator zugeführt wird. Diese gelangt über das Rohr 10 in den vom Hohlkörper 9 begrenzten Hohlraum und füllt diesen zumindest teilweise aus. Zweckmässig wird auch hierbei die beheizte Form 1, 2 um die Achse 7 rotiert und um die Achse 8 oszillierend geschwenkt. Dadurch legt sich das zugeführte aufschäumende Material zuerst an der Innenseite des Hohlkörpers 9 an und verbindet sich innig mit diesem Hohlkörper, worauf es nach und nach den Hohlkörper ganz oder teilweise ausfüllt und auspolymerisiert bzw. ausschäumt. Die zugeführte Menge der Monomeren-Schmelze ist hiebei so bemessen, dass das jeweils gewünschte Volumen des Hohlkörpers 9 vom Schaummaterial ausgefüllt wird. Nach dem Einbringen der mit dem Schaumadditiv versehenen Monomeren-Schmelze wird das Rohr 10 entfernt und das Ende des Ausschäumens abgewartet, wobei gegebenenfalls der überschüssige Teil des Schaums aus der Öffnung 3 der Form 1, 2 austreten kann. Nach zirka 10 Minuten wird die Form geöffnet und der Formkörper entnommen, entgratet und von allfälligem Anguss befreit. Nach dem Zusammensetzen der beiden Formhälften und nach Einführen des Rohres 4 steht die Form für die Anfertigung eines weiteren Formkörpers bereit.

Eine Verlegung der Rohre 4, 10 durch auspolymerisier-ten Kunststoff wird durch Ausblasen dieser Rohre verhindert.

Wie bereits erwähnt, muss die eingebrachte geschäumte Füllung den Hohlkörper 9 nicht zur Gänze ausfüllen. Vielmehr ist es, z.B. für Surfbretter, mitunter zweckmässig, in der geschäumten Kunststoff-Füllung einen Hohlraum zu belassen, der anschliessend durch leichten Füllschaum, z.B. aus Polyurethan ausgefüllt wird.

Die Polymerisation der die Aussenschicht bildenden Kunststoffschmelze und die Polymerisation der geschäumten Füllung können sich zeitlich überlappen, jedoch ist das erfindungsgemässe Verfahren mit Vorteil auch so durchführbar, dass zuerst die Aussenschicht völlig auspolymerisiert und erst dann die Einbringung des Kunststoffschaumes erfol'gt.

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1 Blatt Zeichnungen

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1. Verfahren zum Herstellen von mit einer kompakten Aussenschicht versehenen Formkörpern aus Kunststoff, wobei zunächst Kunststoff in eine Form eingebracht wird und die Form um wenigstens eine Achse rotiert wird, wobei ein an der Innenwand der Form anliegender Hohlkörper zur Bildung der Aussenschicht hergestellt wird, worauf in den in der Form befindlichen Hohlkörper eine weitere Kunststoffmasse eingebracht wird, die durch anschliessendes Aufschäumen d'en Hohlkörper zumindest teilweise ausfüllt, worauf der fertige Formkörper entformt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst eine Monomeren-Schmelze zur Bildung der Aussenschicht und anschliessend eine mit einem schaumbildenden Mittel versehene Monomeren-Schmelze aus demselben Grundmaterial wie das Material für die Aussenschicht zur Bildung des geschäumten Kernes eingebracht werden, wobei beide Schmelzen in der Form auspolymeri-siert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mit Treibmittel versehene Monomeren-Schmelze in die um wenigstens eine Achse rotierende und gegebenenfalls schwenkende Form eingebracht wird.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die den Hohlkörper bildende Monomeren-Schmelze und/oder die den Kern bildende mit dem schaumbildenden Mittel versehene Monomeren-Schmelze unter Druck in die Form eingebracht werden.