CH642902A5

CH642902A5 - METHOD FOR PRODUCING PLASTIC MOLDED BODIES PROVIDED WITH A COMPACT OUTER LAYER.

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: AT360748B; DK407079A; GB2034239B; BE879101A; SE429829B; IT7926117A0; SE7908066L; IT1193232B; DE2939191A1; GB2034239A; ATA706778A; FR2437282A1; NL7907131A

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. The invention relates to a method for producing molded bodies made of plastic provided with a compact outer layer, plastic first being introduced into a mold and the mold being rotated about at least one axis, a hollow body resting against the inner wall of the mold for formation the outer layer is produced1, whereupon a further plastic mass is introduced into the hollow body in the mold, which then at least partially fills the hollow body by subsequent foaming, whereupon the finished molded body is removed from the mold.

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. The known injection molding process is not suitable for large moldings, because it is necessary to leave the mold in the mold until it has completely cooled and hardened, which slows down the manufacturing process. In addition, with large molded bodies there is a risk that the plastic will warp and therefore the end product will no longer have the desired shape. In addition, a solid molded article produced in this way is heavy and the need for expensive plastic material is great.

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. A method of the type described at the outset is also known (West German Auslegeschrift 1 127 068), in which the outer layer of the molded body to be produced is formed by injecting a polyvinyl chloride paste into the mold. As soon as it has hardened, another plastic mass is injected, which fills the mold cavity by foaming. This method has the advantage that the material consumption is lower and that such a molded body is much lighter than a solid molded body due to the filling made of foam material. However, it has been shown that this method only achieves a relatively loose connection between the outer layer and the core of the molded body. This can result in this connection being interrupted in large areas when the shaped body is loaded and the outer layer of the shaped body then no longer experiences the required stiffening by the core and therefore breaks. In addition, the risk of warping the molded body is only reduced, but not completely avoided.

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. The object of the invention is to avoid these disadvantages and to improve a method of the type described at the outset in such a way that the cohesion between the outer layer and the core of the plastic molding is substantially improved. The invention solves this problem by first introducing a monomer melt into the mold to form the outer layer and then subsequently inserting a monomer melt provided with a foam-forming agent from the same base material as the material for the outer layer to form the foamed layer Core is introduced, wherein both melts are polymerized in the mold. The molded body according to the invention is thus produced in two stages. First, the hollow body is produced, which forms the outer layer of the molded body to be produced and consists of a material that can withstand the stresses that occur. Cast polyamide, which has the required strength, is preferably used as the material for the outer layer. Swiveling movements of the mold in addition to the rotating movements can result in an even distribution of material or a greater accumulation of material in particularly stressed areas, i.e. the wall thickness of the hollow body at these points is greater than at other points. The foam material is then filled into the hollow body, so that a molded body stiffened by the foam material is formed. Since the plastic material forming the filling consists of the same basic material as the outer layer, there is a particularly intimate, inseparable connection between the filling consisting of foam material and the outer layer, so that a homogeneous molded body is formed which is not substantially inferior to a solid molded body in terms of strength. so that the molded body can withstand heavy loads. The molded article produced by the process according to the invention can also be produced more quickly than has been possible hitherto, since the solidification of the outer layer and the filling of the filling as a whole is much faster than the solidification of a molded article produced by the known processes. In addition, when using the method according to the invention, there is no risk that the molded body will warp. Shaped bodies produced by the process according to the invention can therefore also be used where previously the use of plastic shaped bodies was not possible owing to the great weight and the need to adhere precisely to the desired shape, for example for swords on sailing boats or for surfboards, their specific weight must be less than 1 so that they do not go under. Further areas of application of the method according to the invention are, for example, the production of conveyor belt rollers, running wheels or bumpers for passenger cars.

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 According to a particularly advantageous embodiment variant of the method according to the invention, the monomer melt provided with the foam-forming agent (blowing agent) is introduced into the mold which rotates and optionally is pivoted about at least one axis. This ensures that the plastic material forming the filling initially lies against the inside of the hollow body and firmly connects to this hollow body, this layer becoming thicker on the inside of the hollow body. If desired, this foamed layer in the middle of the hollow body can 5

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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. are allowed to grow together so that it fills the entire hollow body evenly. In this way, a homogeneous filling of the hollow body with the plastic material is achieved.

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. The monomer melt forming the outer layer and / or the monomer melt forming the filling and provided with a foam-forming agent can be poured into the mold. However, it is more favorable if at least one of these melts is introduced into the mold under pressure. This not only speeds up the introduction of the plastic material into the mold, but also ensures an even distribution of this material.

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. The implementation of the method according to the invention is explained in more detail below with reference to the drawing. 1 shows the formation of the hollow body for the outer layer in a mold and FIG. 2 shows the introduction of the plastic forming the filling into the hollow body arranged in the mold. Fig. 3 shows a section through the shape along the line III-III in Fig. 1st

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. To form the outer layer, activated monomer melt of caprolactam is first introduced under pressure into a mold consisting of two parts 1, 2 (FIG. 3) and polymerized out in the mold to form cast polyamide. For this purpose, the mold has an opening 3 through which a tube 4 is inserted into the interior of the mold. The tube 4 is connected via a hose 5 to a mixing valve 16, to which the melt components are supplied in a manner not shown.

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. The mold 1, 2 is arranged to be rotatable about its longitudinal axis 7 and can also be pivoted about the transverse axis 8. Furthermore, the shape is provided with a heater, not shown.

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. During the introduction of the melt via the tube 4, the mold is rotated about the axis 7, so that the centrifugal forces acting on the melt cause this melt to settle on the inner wall of the mold 1, 2 and at least partially polymerize there, so that a hollow body 9 lying against this inner wall is formed. The distribution of the melt on the inner surface of the mold can be influenced by pivoting the mold 1, 2 about the transverse axis 8, as a result of which a thicker wall thickness can be achieved in individual regions of the hollow body. This makes it possible to reinforce the wall thickness of the hollow body forming the outer layer of the molded body to be produced at higher stressed locations.

Bevor der Hohlkörper 9 auspolymerisiert ist, wird das Rohr 4 entfernt und nach Erreichung eines genügenden Before the hollow body 9 is completely polymerized, the tube 4 is removed and after reaching a sufficient level

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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. Degree of polymerization, a tube 10 is introduced into the opening 3, the outside diameter of which is smaller than the outside diameter of the tube 4. This creates an annular gap 11 between the outer jacket of the tube 10 and the opening formed by the tube 4 in the hollow body 9, via which gap 11 when a plastic material is introduced via the tube 10, the air located inside the hollow body 9 can escape. The tube 10 is connected via a hose 12 to a mixing valve 13, to which a monomer melt of caprolactam, an activator and a catalyst provided with a foam additive (blowing agent) is fed in a manner not shown. This passes through the tube 10 into the cavity delimited by the hollow body 9 and at least partially fills it. Here, too, the heated mold 1, 2 is expediently rotated about the axis 7 and pivoted about the axis 8 in an oscillating manner. As a result, the supplied foaming material first contacts the inside of the hollow body 9 and connects intimately to this hollow body, whereupon it gradually completely or partially fills and polymerizes or foams the hollow body. The amount of monomer melt supplied is dimensioned such that the desired volume of the hollow body 9 is filled by the foam material. After the introduction of the monomer melt provided with the foam additive, the tube 10 is removed and the end of the foaming is waited for, where appropriate the excess part of the foam can emerge from the opening 3 of the mold 1, 2. After about 10 minutes, the mold is opened and the molding is removed, deburred and any sprue removed. After assembling the two mold halves and after inserting the tube 4, the mold is ready for the production of another molded body.

Eine Verlegung der Rohre 4, 10 durch auspolymerisier-ten Kunststoff wird durch Ausblasen dieser Rohre verhindert. Laying the pipes 4, 10 through polymerized plastic is prevented by blowing out these pipes.

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. As already mentioned, the introduced foamed filling does not have to completely fill the hollow body 9. Rather, it is e.g. for surfboards, sometimes useful to leave a cavity in the foamed plastic filling, which is then filled with light filling foam, e.g. is filled out of polyurethane.

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. The polymerization of the plastic melt forming the outer layer and the polymerization of the foamed filling can overlap in time, but the method according to the invention can also advantageously be carried out in such a way that the outer layer polymerizes completely first and only then is the plastic foam introduced.

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1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

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1. A process for producing molded articles made of plastic provided with a compact outer layer, plastic first being introduced into a mold and the mold being rotated about at least one axis, a hollow body lying against the inner wall of the mold being produced to form the outer layer, whereupon A further plastic mass is introduced into the hollow body in the mold, which at least partially fills the hollow body by subsequent foaming, whereupon the finished molded body is removed from the mold, characterized in that first a monomer melt for forming the outer layer and then one with a Monomer melt provided with foam-forming agent and made of the same base material as the material for the outer layer to form the foamed core, both melts being polymerized out in the mold.

2. The method according to claim 1, characterized in that the monomer melt provided with blowing agent is introduced into the mold rotating about at least one axis and optionally pivoting.

2nd

PATENT CLAIMS

3. The method according to claim 1, characterized in that the monomer melt forming the hollow body and / or the core-forming monomer melt provided with the foam-forming agent are introduced under pressure into the mold.