DE102009011683A1

DE102009011683A1 - Schwimmerkörper

Info

Publication number: DE102009011683A1
Application number: DE200910011683
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr. Junginger; Peter Jokiel
Original assignee: KUNSTSTOFF SPRITZGIESEREI GmbH; Walter Esser Kunststoff-Spritzgiesserei & Co KG GmbH
Current assignee: KUNSTSTOFF SPRITZGIESEREI GmbH; Walter Esser Kunststoff-Spritzgiesserei & Co KG GmbH
Priority date: 2009-02-23
Filing date: 2009-02-23
Publication date: 2010-08-26

Abstract

Um einen Schwimmerkörper aus geschäumtem Kunststoffmaterial umfassend eine Außenkontur und eine sich innerhalb der Außenkontur erstreckende poröse Schaumstruktur, derart zu verbessern, dass dieser mit einem noch geringeren spezifischen Gewicht hergestellt werden kann, wird vorgeschlagen, dass die poröse Schaumstruktur mindestens einen Innenbereich mit inneren Kavitäten aufweist und dass die Schaumstruktur von einer Außenstruktur umgeben ist, welche ein Eindringen von den Schwimmerkörper umgebender Flüssigkeit in die Schaumstruktur unterbindet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwimmerkörper aus geschäumtem Kunststoffmaterial, umfassend eine Außenkontur und eine sich innerhalb der Außenkontur erstreckende poröse Schaumstruktur.
Derartige Schwimmerkörper sind aus dem Stand der Technik bekannt. Bei diesen ist die poröse Schaumstruktur so ausgebildet, dass sie im Wesentlichen sich homogen innerhalb der Außenkontur ausdehnt.
Damit ist das für den jeweiligen Schwimmerkörper erreichbare spezifische Gewicht im Wesentlichen festgelegt.
Der Erfindung liegt jedoch die Aufgabe zugrunde, einen Schwimmerkörper der gattungsgemäßen Art derart zu verbessern, dass dieser mit einem noch geringeren spezifischen Gewicht hergestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird bei einem Schwimmerkörper der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die poröse Schaumstruktur mindestens einen Innenbereich mit inneren Kavitäten aufweist und dass die Schaumstruktur von einer Außenstruktur umgeben ist, welche ein Eindringen von den Schwimmerkörper umgebender Flüssigkeit in die Schaumstruktur unterbindet.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist darin zu sehen, dass einerseits durch die Innenbereiche mit den inneren Kavitäten die Möglichkeit besteht, das spezifische Gewicht pro, das heißt das Gesamtgewicht dividiert durch das Gesamtvolumen festgelegtem Volumen des Schwimmerkörpers noch weiter zu reduzieren, indem die zusätzlichen inneren Kavitäten noch weitere gasgefüllte Hohlräume schaffen und somit das Gewicht des Schwimmerkörpers bei festgelegter Außenkontur noch weiter verringern.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist darin zu sehen, dass durch die Außenstruktur ein Eindringen von Flüssigkeit in den Schwimmerkörper verhindert wird, so dass der Schwimmerkörper sich beim Einsatz desselben in einer bestimmten Flüssigkeit nicht mit dieser Flüssigkeit vollsaugt, insbesondere diese Flüssigkeit nicht in die Schaumstruktur eindringen kann.
Besonders günstig ist es dabei, wenn die Außenstruktur ein Eindringen von Öl in die Schaumstruktur des Schwimmerkörpers verhindert.
Hinsichtlich der Umgebung der inneren Kavitäten in den Innenbereichen wurden bislang keine näheren Angaben gemacht.
So sieht eine besonders günstige Lösung vor, dass in den Innenbereichen die inneren Kavitäten von der Schaumstruktur umgeben sind, das heißt, dass die Schaumstruktur unmittelbar an die inneren Kavitäten angrenzt und somit auch diese umgibt.
Die Schaumstruktur kann dabei in unterschiedlichster Art und Weise hergestellt sein.
Eine besonders vorteilhafte Lösung sieht vor, dass die Schaumstruktur aus durch chemisches Treibmittel aufgeschäumtem Kunststoffmaterial gebildet ist.
Eine derartige Schaumstruktur lässt sich besonders einfach in einer Form herstellen und somit hinsichtlich der Außenkontur definieren.
Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass die Schaumstruktur ein mittleres Porenvolumen von mindestens 50%, maximal jedoch 80%, so dass die Schaumstruktur in ausreichendem Umfang formstabil ist.
Eine besonders günstige Lösung sieht vor, dass die inneren Kavitäten ein mittleres Volumen aufweisen, welches größer ist als ein mittleres Porenvolumen in der Schaumstruktur.
Besonders günstig ist es dabei, wenn das mittlere Volumen der inneren Kavitäten um einen Faktor 3 größer ist als das mittlere Porenvolumen der Schaumstruktur.
Insbesondere bei komplexen Körpern, insbesondere auch bei toroiden Körpern, können Innenbereiche mit inneren Kavitäten in der Schaumstruktur erzeugt werden, die beispielsweise ringförmig umlaufend ausgebildet sind.
Eine andere Möglichkeit ist die, dass die Innenbereiche mit den inneren Kavitäten lokal auf mehrere Orte verteilt in der Schaumstruktur auftreten.
Eine derartige Lösung schafft die Möglichkeit, in einfacher Weise die Innenbereiche zu erzeugen und den durch diese erreichten positiven Effekt möglichst umfassend auszunutzen.
Hinsichtlich der Außenstruktur wurden im Zusammenhang mit der Erweiterung der bislang beschriebenen Ausführungsbeispiele keine definierten Angaben gemacht.
Eine besonders vorteilhafte Lösung sieht vor, dass die Außenstruktur Kunststoffmaterial aufweist, welches frei von zur Schaumstruktur offenen Poren ist. Eine derartige Ausbildung der Außenstruktur verhindert besonders wirkungsvoll das Eindringen von Flüssigkeit in die Schaumstruktur.
Zweckmäßigerweise ist die Außenstruktur so ausgebildet, dass sie als verdichteter Film oder als Außenhaut ausgebildet ist und als solche schützend für die Schaumstruktur wirkt.
Eine besonders vorteilhafte Lösung sieht vor, dass die Außenstruktur aus dem die Schaumstruktur bildenden und mit chemischen Treibmittel versehenen Kunststoffmaterial hergestellt ist, wobei allerdings die Ausbildung der Poren durch das Treibmittel durch vorzeitige Aushärtung des die Außenstruktur bildenden Kunststoffmaterials unterdrückt ist.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Schwimmerkörpers durch Aufschäumen von mit chemischem Treibmittel versetztem Kunststoffmaterial in einer Form.
Bei diesem bekannten Verfahren besteht das Problem, dass das Gesamtgewicht des Schwimmerkörpers pro vorgegebenem Gesamtvolumen durch das zur Verfügung stehende, mit dem chemischen Treibmittel versetzte Kunststoffmaterial festgelegt ist.
Der Erfindung liegt jedoch die Aufgabe zugrunde, einen Schwimmerkörper der gattungsgemäßen Art derart zu verbessern, dass das Gewicht des Schwimmerkörpers pro vorgegebenem Volumen noch weiter reduziert werden kann.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der vorstehend genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das mit dem chemischen Treibmittel versetzte Kunststoffmaterial während eines Einbringzeitraums als zusammenhängende Materialansammlung in die Form eingebracht wird, dass im Verlauf des Einbringzeitraums und während eines Injektionszeitraums Gas in einen Innenbereich der sich in der Form ausbreitenden Materialansammlung eingebracht wird, dass sich in dem Innenbereich der Materialansammlung mindestens eine Gasblase bildet und dass die Materialansammlung in der Form aufgrund des chemischen Treibmittels unter Bildung von Poren zu einer Schaumstruktur aufschäumt, die sich bis zu einer Formkontur der Form ausdehnt.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist darin zu sehen, dass damit die Möglichkeit besteht, in dem Innenbereich noch zusätzlich mindestens eine innere Kavität zu schaffen, die zur einer Reduzierung des Gesamtgewichts des Schwimmerkörpers führt, da diese zusätzliche Kavität die Masse des für das Ausfüllen des Innenraums der Form erforderlichen Schaumstruktur reduziert.
Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn der Injektionszeitraum des Gases gegenüber dem Beginn des Eindringzeitraums zeitverzögert beginnt, um die Blase möglichst vollständig von der Materialansammlung umschlossen zu halten.
Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Injektionszeitraum des Gases vor einem Ende des Eindringzeitraums endet, ebenfalls um sicherzustellen, dass die Blase vollständig von der Materialansammlung umschlossen ist.
Ferner könnte beispielsweise während des Injektionszeitraums die Zufuhr des Gases mit Unterbrechungen erfolgen. Besonders günstig ist es jedoch, wenn während des Injektionszeitraums die Injektion des Gases kontinuierlich erfolgt.
Die Injektion des Gases könnte prinzipiell in den Innenraum der Form erfolgen. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn die Injektion des Gases über eine Injektionsdüse in einen zur Form fließenden Strom des Kunststoffmaterials erfolgt. Damit wird das Gas durch den Strom des Kunststoffmaterials in den Innenraum geführt und trägt dort zur Ausbildung der Blase in der Materialansammlung bei.
Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass die Injektion des Gases in einem zum Innenraum der Form führenden Einspritzkanal erfolgt, so dass in einfacher Weise eine Zufuhr des Gases über den durch den Einspritzkanal strömenden Strom von Kunststoffmaterial zu der Blase möglich ist.
Besonders günstig ist es ferner, wenn die Blase im Verlauf des Aufschäumens der zusammenhängenden Materialansammlung volumenreduziert wird, wobei der Innenraum der Form beim Aufschäumen der Materialansammlung zur Schaumstruktur vollständig ausgefüllt wird.
Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Schwimmerkörper mit einer für eine den Schwimmerkörper aufnehmenden Flüssigkeit dichten Außenstruktur versehen wird. Eine derartige dichte Außenstruktur erlaubt es, dass der Schwimmerkörper lange in der Flüssigkeit funktionsfähig ist, da ein Vollsaugen der Poren der Schaumstruktur vermieden werden kann.
Vorzugsweise ist dabei die Außenstruktur als verdichteter Film oder Außenhaut ausgebildet, das heißt dass die Außenstruktur eine für die Flüssigkeit dichte Haut bildet, die ein Eindringen derselben in die Poren der Schaumstruktur verhindert.
Eine derartige Außenhaut lässt sich vorzugsweise dadurch erreichen, dass eine Temperaturerhöhung der Form über eine standardmäßig vorgesehene werkstoffspezifische Formwerkzeugtemperatur erfolgt.
Besonders günstig ist es, wenn die Form gegenüber der standardmäßig vorgesehenen werkstoffspezifischen Formwerkzeugtemperatur um mindestens 20° Kelvin, noch besser mindestens 30° Kelvin, erwärmt wird.
Ferner ist es günstig, wenn die Form gegenüber der standardmäßig vorgesehenen werkstoffspezifischen Formwerkzeugtemperatur um maximal 60° Kelvin erwärmt wird.
Ein derartiges Erwärmen ist in unterschiedlicher Art und Weise möglich.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung einiger Ausführungsbeispiele.
In der Zeichnung zeigen:
1 eine Darstellung einer Ausführungsform eines längs eines Führungsdorns geführten Sensorkörper der einen erfindungsgemäßen Schwimmerkörper aufweist;
2 einen Schnitt längs Linie 2-2 in 1 durch den Sensorkörper;
3 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Form zu Beginn eines Einbringzeitraums von mit chemischem Treibmittel versetztem Kunststoffmaterial;
4 eine Darstellung ähnlich 3 während des Einbringzeitraums und nach Beginn eines Injektionszeitraums eines Gases;
5 eine Darstellung ähnlich 4 bei fortschreitender Dauer des Einbringzeitraums und des Injektionszeitraums;
6 eine weitere Darstellung ähnlich 5 nach Beendigung des Injektionszeitraums;
7 eine Darstellung ähnlich 6 nach Beendigung des Einbringzeitraums und zu Beginn eines Aufschäumens der Materialansammlung;
8 eine Darstellung ähnlich 7 nach Beendigung des Aufschäumens der Materialansammlung;
9 ein Zeitdiagramm, welches den Einbringzeitraum für das mit chemischem Treibmittel versehene Kunststoffmaterial und den Injektionszeitraum des Gases zeigt;
10 einen Schnitt längs Linie II-II in 11 mit einem Einspritzkanal und einer Injektionsdüse für Gas zur Ausbildung einer Blase in der Materialansammlung;
11 einen Schnitt längs Linie II-II durch 5;
12 eine Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Form mit aufgeklappten Formkörpern und
13 einen Schnitt ähnlich 4 durch das zweite Ausführungsbeispiel der Form beim Spritzen des Schwimmkörpers.
Ein in 1 dargestelltes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Füllstandsensors 10, insbesondere zum Erfassen eines Ölstandes eines Fahrzeugmotors, umfasst einen als Ganzes mit 12 bezeichneten Führungsdorn, welchen ein Sensorkörper 14 umschließt, der einen Magnetring 16 und außerdem einen den Magnetring 16 einbettenden Schwimmerkörper 20 aufweist, wobei der Magnetring 16 und der Schwimmerkörper 20 den Führungsdorn 12 umschließen und mit inneren Führungsflächen 18 bzw. 22 gleitend an einer Außenfläche 24 des Schwimmerkörpers geführt sind.
In dem Führungsdorn 12 sind Positionserkennungselemente, beispielsweise die Positionserkennungselemente 26a und 26b, vorgesehen, welche in der Lage sind, den Magnetring 16 dann zu erfassen, wenn dieser in Höhe derselben steht.
Die Positionserkennungselemente 26a, 26b können Hallsensoren oder andere Magnetfeldsensoren sein.
Zum Erfassen eines Füllstands eines Mediums, beispielsweise von Öl, ist der Füllstandssensor 10 so in dem Ölbad angeordnet, dass der in dem Ölbad aufschwimmende Sensorkörper 14 aufgrund des Schwimmerkörpers 20 auch den Magnetring 16 im Flüssigkeitsbad schwimmend hält, so dass je nach Pegelstand des Flüssigkeitsbades der Sensorkörper 14 in unterschiedlicher Höhe längs des Führungsdorns 12 steht.
Erreicht dabei der Sensorkörper 14 beispielsweise das Positionserkennungselement 26b, so kann dadurch ein Tiefstand des Pegels des Flüssigkeitsbades erfasst werden oder durch das Positionserkennungselement 26a ein Höchststand, die beide nicht überschritten werden sollen, so dass bei Erreichen sowohl des Höchststandes oder auch des Tiefstandes das jeweilige Positionserkennungselement 26a bzw. 26b ein Signal erzeugt, welches entweder eine Anzeige für eine Bedienungsperson auslöst oder selbsttätig eine festgelegte Funktion einer Funktionseinheit auslöst.
Wie in 2 dargestellt, ist der Schwimmerkörper 20 so aufgebaut, dass er eine poröse Schaumstruktur 30 aufweist, welche von einer eine Außenfläche 32 des Schwimmerkörpers 20 tragenden Außenstruktur 34 umgeben ist, wobei die Außenstruktur 34 vorzugsweise eine Außenhaut bildet, welche ein Eindringen von Flüssigkeit in die poröse Schaumstruktur 30 verhindert, das heißt, dass die als Außenhaut ausgebildete Außenstruktur 34 keine durchgehenden offenen Poren aufweist, durch welche Flüssigkeit in die poröse Schaumstruktur 30 eindringen könnte. Dabei muss die Außenhaut 34 nicht eine völlig glatte, die Außenfläche 32 bildende Fläche sein, sondern kann auch noch ansatzweise Vertiefungen aufweisen, diese dürfen jedoch nicht offenporig sein und somit das Eindringen von Flüssigkeit in die poröse Schaumstruktur 30 zulassen.
Die von der als Außenhaut ausgebildeten Außenstruktur 34 umschlossene poröse Schaumstruktur 30 weist ihrerseits Innenbereiche 36a, 36b in 2 auf, in denen innere Kavitäten 38 vorliegen, die beispielsweise gasgefüllt sind und ein mittleres Kavitätenvolumen aufweisen, welches größer ist als ein mittleres Porenvolumen der sich bis auf die inneren Kavitäten 38 in die Innenbereiche 36 hineinerstreckenden und die Innenbereiche 36 umschließenden und bis zur Außenstruktur 34 reichenden porösen Schaumstruktur 30. Vorzugsweise ist dabei das mittlere Volumen der inneren Kavitäten 38 um mehr als einen Faktor 3, noch besser mehr als ein Faktor 5 größer als das mittlere Porenvolumen der porösen Schaumstruktur 30.
Vorzugsweise ist dabei die poröse Schaumstruktur 30 sowie die Außenstruktur 34 aus demselben Kunststoffmaterial gebildet, mit dem einzigen Unterschied, dass in der Außenstruktur 34 keine offenen und somit ein Eindringen von Flüssigkeit zulassenden Poren vorhanden sind. Vorzugsweise umfasst die Außenstruktur 34 eine im Wesentlichen geschlossene Fläche, die nicht vollständig identisch zu sein braucht mit der Außenfläche 32 und somit aus einer geringfügigen Porenbildung verbleibende Vertiefungen aufweisen kann.
Vorzugsweise ist bei dem erfindungsgemäßen Sensorkörper 14 der Magnetring 16 in den Schwimmerkörper 20 eingebettet, so dass vorzugsweise die inneren Führungsflächen 18 des Magnetrings 16 näherungsweise mit den Führungsflächen 22 des Schwimmerkörpers 20 fluchten.
Die Herstellung eines derartigen Sensorkörpers 14 erfolgt, wie in den 3 bis 8 dargestellt, mittels einer Form 40, welche mit einer einen Innraum 42 umschließenden Formkontur 44 die Außenkontur 24 des Schwimmerkörpers vorgibt, wobei die Form 40 einen ersten Formkörper 46 und einen zweiten Formkörper 48 umfasst, die in dem in 3 bis 8 dargestellten zusammengesetzten Zustand den Innenraum 42 vollständig umschließen.
Die im Innenraum 42 der Form 40 ablaufenden Vorgänge bei dem Verfahren zur Herstellung des Schwimmerkörpers 20 sind schematisch in den 3 bis 8 beschrieben und hinsichtlich des zeitlichen Verlaufs in 9 dargestellt.
Zunächst erfolgt, wie in 3 und 9 dargestellt, zu einem Zeitpunkt T₁ der Start eines Einspritzvorgangs einer Kunststoffmasse, der über einen Einbringzeitraum EZ andauert, durch in dem zweiten Formkörper 48 vorgesehene Einspritzkanäle 52a und 52b, die jeweils auf einer Seite des Innenraums 42, beispielsweise im Bereich einer Stirnfläche 54, vorzugsweise mittig zwischen einen Innenwandfläche 56 und einer Außenwandfläche 58 der Formkontur 44, wobei die erste Stirnfläche 54 einer zweiten Stirnfläche 60 gegenüberliegt.
Dabei formt die Innenwandfläche 56 die spätere Führungsfläche 22 des Schwimmerköpers 20.
Ab dem Zeitpunkt T₁ bis zu einem Zeitpunkt T₂ erfolgt ausschließlich ein Einspritzen von Kunststoffmaterial, welches mit einem zunächst beim Einspritzen wirkungslosen chemischen Treibmittel versetzt ist, so dass sich im Anschluss an die Einspritzkanäle 52a und 52b ausgehend von der Stirnfläche 54 jeweils eine zusammenhängende Materialansammlung 62 bildet, die sich ausgehend von der ersten Stirnfläche 54 bis zur Innenwandfläche 56 und zur Außenwandfläche 58 erstreckt und somit an diesen anliegt, jedoch eine Frontfläche 64 aufweist, welche zunächst von der zweiten Stirnfläche 60 entfernt ist.
Das Einspritzen des mit chemischen Treibmittel versetzten Kunststoffmaterials wird über den Zeitpunkt T₂ fortgesetzt, jedoch wird über die Einspritzkanäle 52 noch während eines Injektionszeitraums IZ zusätzlich ein gasförmiges Medium, beispielsweise mit einem Druck von mehr als 200 Bar, zusammen mit dem mit chemischen Treibmittel versehenen Kunststoffmaterial zugeführt, welches zur Bildung einer ungefähr mittig der Materialansammlung 62 zwischen den Innenwandflächen 56 und den Außenwandflächen 58 liegenden Blase 66 führt, die auch im Abstand von der Frontfläche 64 der Materialansammlung 62 endet.
Ein Fortsetzen des Einspritzens des mit chemischem Treibmittel versehenen Kunststoffmaterials sowie des gasförmigen Mediums führt zu der in 5 dargestellten Ausbreitung der Materialansammlung 62, wobei sich die Frontfläche 64 immer mehr in Richtung der zweiten Stirnfläche 60 bewegt, während die Materialansammlung 62 jeweils an den Innenwandflächen 56 und den Außenwandflächen 58 der Formkontur 44 anliegt. Dabei bleibt die Blase 66 jeweils näherungsweise mittig in der Materialansammlung 62 zwischen der Innenwandfläche 56 und der Außenwandfläche 58 und drückt das Material der Materialansammlung 62 in Richtung der Außenwandfläche 58 und der Innenwandfläche 56.
Zum Zeitpunkt T₆ wird, wie in 6 und 9 dargestellt, die Zufuhr des gasförmigen Mediums durch Abbau des Drucks in der Blase 66, beispielsweise durch vollständige Entspannung, gestoppt, jedoch weiter mit chemischem Treibmittel versehenes Kunststoffmaterial über die Einspritzkanäle 52 bis zum Zeitpunkt T₇ eingespritzt, so dass sich die jeweilige Blase 66 nicht weiter vergrößert, sondern nun näherungsweise mittig zwischen den Innenwandflächen 56 und den Außenwandflächen 58 mit der Materialansammlung 62 mitwandert, so dass die Materialansammlung 62 sich zunehmend auch zwischen der Blase 66 und den Einspritzkanälen 52 von der Innenwandfläche 56 bis zu Außenwandfläche 58 erstreckt und folglich die Blase 66 im Wesentlichen mittig zwischen der Innenwandfläche 56 und der Außenwandfläche 58 sowie zunehmend auch zwischen der ersten Stirnfläche 54 und der zweiten Stirnfläche 60 eingeschlossen verbleibt.
Dabei muss kein vollständiges Ausfüllen des Innenraums 42 der Form 40 erfolgen, sondern das Ausfüllen des Innenraums 42 erfolgt dadurch, dass das chemische Treibmittel in dem Kunststoffmaterial der Materialansammlung, welche die jeweilige Blase 66 im Wesentlichen umschließt, wirksam wird und das Volumen der Materialansammlung 62 durch Ausbildung der Poren 28 vergrößert, so dass dann die mit den Poren 28 versehne Materialansammlung 62 den Innenraum 42 bis zur Formkontur 44 vollständig ausfüllt und dabei auch den Magnetring 16 umschließt, welcher in die Form 40 so eingelegt ist, dass dessen Führungsflächen 18 im Wesentlichen mit der die Führungsflächen 22 bildenden Innwandfläche 56 fluchten.
Der durch das chemische Treibmittel ausgelöste Prozess zur Bildung der Poren 28 führt zu einer weiteren Volumenausdehnung der Materialansammlung 62 in dem Innenraum 42, die, einen Innendruck der Materialansammlung 62 steigert und dadurch die Materialansammlung 62 druckbeaufschlagt sowohl an den beiden Stirnflächen 54 und 60 als auch an den Innenwandflächen 56 und den Außenwandflächen 58 anlegt, und weiter dazu führt, dass sich die Materialansammlung 62 auch in die Blase 66 hinein ausdehnt und zwar ungleichmäßig und dadurch das Volumen der Blase 66 reduziert, jedoch nicht vollständig reduziert, so dass die inneren Kavitäten 38 übrig bleiben, deren mittleres Volumen größer ist als ein mittleres Volumen der Poren 28, die durch das dem Kunststoffmaterial zugesetzten chemischen Treibmittel gebildet werden. Damit wird der innere Druck erhöht und ein Ausdehnen der Schaumstruktur 30 allseits bis zum Erreichen der Formkontur 44 bewirkt.
Somit entsteht, wie in 8 dargestellt, die poröse Schaumstruktur 30 mit den Poren 28, in welcher in dem Innenbereich 36 die inneren Kavitäten 38 eingelagert sind.
Die Bildung der Außenstruktur 34 in Form eines verdichteten Films mit zumindest geschlossenen Poren, die ein Eindringen von Flüssigkeit in die Schaumstruktur 30 verhindern, erfolgt dadurch, dass die Form 40, insbesondere die Stirnflächen 54 und 60 sowie die Innenwandfläche 56 als auch die Außenwandfläche 58 in einen derartigen thermischen Zustand gebracht werden, das heißt beispielsweise derart auf eine Temperatur im Bereich von 20° Kelvin bis 60° Kelvin über die standardmä0ig vorgesehene werkstoffspezifische Formwerkzeugtemperatur die üblicherweise zu dem jeweiligen mit chemischem Treibmittel versetzten Kunststoffmaterial vom Hersteller vorgegeben wird, aufgewärmt werden, dass das mit dem chemischen Treibmittel versehene Kunststoffmaterial aushärtet, bevor das chemische Treibmittel Poren 28 bildet, während im Innern der Materialansammlung 62, also im Abstand von den Stirnflächen 54 und 60 sowie den Innenwandflächen 56 und den Außenwandflächen 58, das Kunststoffmaterial erst erstarrt oder aushärtet, nachdem das chemische Treibmittel wirksam geworden ist, so dass dort die volle Ausbildung der Poren 28 zur Erzeugung der porösen Schaumstruktur 30 erfolgt.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt, wie in 10 und 11 dargestellt, das Einbringen der Blase 66 in die Materialansammlung 62 dadurch, dass in den Einspritzkanal 52, welcher einen Strom 70 von flüssigem Kunststoffmaterial, versetzt mit chemischen Treibmittel, führt, quer zu einer Strömungsrichtung 72 eine Injektionsdüse 74 hineinragt, welche in einem mittigen Bereich des Stroms 70 des Kunststoffmaterials einen Gasstrom 76 injiziert welcher sich dann zusammen mit dem Strom 70 des Kunststoffmaterials und insbesondere umgeben von diesem, in Richtung des Innenraums 42 der Form 40 zur Materialansammlung 62 hin ausbreitet, wobei der Gasstrom 76 der Blase 66 immer mehr Gas zuführt und somit zur Vergrößerung der Blase 66 in der sich im Innenraum 42 ausbreitenden Materialansammlung 62 führt. Wird die Zufuhr von Gas zu der Injektionsdüse 74 unterbrochen, so bricht auch der Gasstrom 76 ab und es wird nachfolgend in dem Einspritzkanal 52 lediglich der Strom 70 des Kunststoffmaterials in Richtung des Innenraums 42 der Form 40 geführt, so dass der Gasstrom 76 sich noch bis in die Blase 66 fortsetzt, dann aber abbricht und nachfolgend, wie in 6 dargestellt, sich die Materialansammlung 62 zwischen die Blase 66 und die Stirnfläche 54 schiebt, so dass nach Beendigung des Einspritzens des mit Treibmittel versehenen Kunststoffmaterials die Blase 66 von der Materialansammlung 62 vollständig umschlossen ist und an keiner Stelle bis zu einer der Stirnflächen 54 oder 60 oder der Wandflächen 56 oder 58 reicht.
Da, wie in 11 dargestellt, der Innenraum 42 der Form 40 torusähnlich ausgebildet ist, erfolgt das Einspritzen des Kunststoffmaterials über mehrere Einspritzkanäle unter Ausbildung mehrerer Materialansammlungen 62, die jeweils zwischen den Innenwandflächen 56 und den Außenwandflächen 58 liegen und an diesen auch anliegen. Die Materialansammlungen 62 sind jedoch in Umfangsrichtung des torusähnlichen Innenraums 42 nicht begrenzt und bilden ihrerseits jeweils einander zugewandte Seitenflächen 78, die sich bei zunehmender Ausdehnung der Materialansammlungen 62 berühren, wobei dann die jeweiligen Materialansammlungen 62 ineinander übergehen und sich ein geschlossener Ring bildet. Das heißt aber nicht, dass sich die Blasen 66 ringförmig vereinigen, sondern die Blasen 66 bleiben in Umfangsrichtung des Innenraums 42 lokal verteilt, beispielsweise in Form einer mehrzähligen Symmetrie um eine Mittelachse des Innenraums 42 angeordnet, so dass sich dann im Bereich der Blasen 66 bei weiterem Aufschäumen des Kunststoffmaterials die inneren Kavitäten 38 bilden, die dann auch in entsprechend lokal verteilten Innenbereichen 36 mit inneren Kavitäten 38 auftreten.
Damit liegt in Umfangsrichtung zu einer Mittelachse des toroiden Schwimmerkörpers 20 kein durchgehender Innenbereich 36 vor, sondern es treten lokal aufeinanderfolgend angeordnete, insbesondere entsprechend der mehrzähligen Symmetrie der Blasen 66 angeordnete, Innenbereiche 36 auf.
Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Form 40', dargestellt in 12, sind ebenfalls die beiden Formkörper 46' und 48' vorgesehen, die in diesem Fall allerdings insgesamt vier Innenräume 42 mit vier Formkonturen 44 bilden, so dass insgesamt vier erfindungsgemäße Schwimmerkörper 20 gleichzeitig hergestellt werden können.
Hierzu sind in dem zweiten Formkörper 48' die Einspritzkanäle 52' vorgesehen, wobei jeweils einer der Einspritzkanäle 52' zu einer Formkontur 44 führt und mit einer Mündungsöffnung 53' in die Außenwandfläche 58 der jeweiligen Formkontur 44 mündet.
Durch diese eine Mündungsöffnung 53' wird nun das die Materialansammlung 62 bildende Kunststoffmaterial eingespritzt und temporär ebenfalls noch Gas zugeführt, wie im Zusammenhang mit 9 beim ersten Ausführungsbeispiel beschrieben, so dass sich in der Materialansammlung 62 ebenfalls eine Gasblase 66' bildet, die allerdings bei dem zweiten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Form 40' ringförmig zwischen der Außenwandfläche 58 und der Innenwandfläche 56 umläuft und sich in diesem Fall ausgehend von der Stirnfläche 60 mit der Materialansammlung 62 in Richtung der Stirnfläche 54, ausbreitet. Hierbei bildet die Materialansammlung 62 wiederum die Frontfläche 64, die bei dem zweiten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Form 40' der Stirnfläche 54 zugewandt ist.
Die Ausbreitung der Materialansammlung 62 in den jeweiligen Formkonturen 44 erfolgt in gleicher Weise wie dies im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben ist, mit dem einzigen Unterschied, dass zwischen den Außenwandflächen 58 und den Innenwandflächen 56 eine im Wesentlichen geschlossen umlaufende Blase 66 vorliegt, die nach Beendigung des Spritzvorgangs und Bildung der Schaumstruktur 30 durch das dem Kunststoffmaterial zugesetzte chemische Treibmittel ebenfalls zu inneren Kavitäten 38 in dem Innenbereich 36 führt, wobei der Innenbereich 36 mit den inneren Kavitäten 38 dann im Wesentlichen ringförmig umlaufend innerhalb des Schwimmerkörpers 20 vorliegt.

Claims

Schwimmerkörper (20) aus geschäumtem Kunststoffmaterial umfassend eine Außenkontur und eine sich innerhalb der Außenkontur erstreckende poröse Schaumstruktur (30), dadurch gekennzeichnet, dass die poröse Schaumstruktur (30) mindestens einen Innenbereich (36) mit inneren Kavitäten (38) aufweist und dass die Schaumstruktur (30) von einer Außenstruktur (34) umgeben ist, welche ein Eindringen von den Schwimmerkörper (20) umgebender Flüssigkeit in die Schaumstruktur (30) unterbindet.
Schwimmerkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenstruktur ein Eindringen von Öl in die Schaumstruktur (30) des Schwimmerkörpers (20) verhindert.
Schwimmerkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in den Innenbereichen (36) die inneren Kavitäten von der Schaumstruktur (30) umgeben sind.
Schwimmerkörper nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaumstruktur (30) aus durch chemisches Treibmittel aufgeschäumtem Kunststoffmaterial gebildet ist.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaumstruktur (30) Poren (28) ein mittleres Porenvolumen von mindestens 50%, maximal 80% aufweist.
Schwimmerkörper nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die inneren Kavitäten ein mittleres Volumen aufweisen, welches größer ist als ein mittleres Porenvolumen in der Schaumstruktur (30).
Schwimmerkörper nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenbereiche (36) mit den inneren Kavitäten (38) lokal auf mehrere Orte verteilt in der Schaumstruktur (30) auftreten.
Schwimmerkörper nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenstruktur (34) Kunststoffmaterial aufweist, welches frei von zur Schaumstruktur (30) offenen Poren (28) ist.
Schwimmerkörper nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenstruktur (34) als verdichteter Film ausgebildet ist.
Schwimmerkörper nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenstruktur (34) aus dem die Schaumstruktur (30) bildenden und mit chemischem Treibmittel versehenem Kunststoffmaterial hergestellt ist.
Verfahren zum Herstellen eines Schwimmerkörpers (20) durch Aufschäumen von mit chemischen Treibmittel versetzten Kunststoffmaterial in einer Form (40), dadurch gekennzeichnet, dass das mit dem chemischen Treibmittel versetzte Kunststoffmaterial während eines Einbringzeitraums (EZ) als zusammenhängende Materialansammlung (62) in die Form (40) eingebracht wird, dass im Verlauf des Einbringzeitraums (EZ) und während eines Injektionszeitraums (IZ) Gas in einen Innenbereich der sich in der Form (40) ausbreitenden Materialansammlung (62) so eingebracht wird, dass sich in dem Innenbereich der Materialansammlung (62) mindestens eine Blase bildet und dass die Materialansammlung (62) in der Form (40) aufgrund des chemischen Treibmittels unter Bildung von Poren (28) zu einer Schaumstruktur (30) aufschäumt, die sich bis zu einer Formkontur (44) der Form (40) ausdehnt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Injektionszeitraum (IZ) des Gases gegenüber dem Beginn des Einbringzeitraums (EZ) zeitverzögert beginnt.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Injektionszeitraum (IZ) des Gases vor einem Ende des Einbringzeitraums (EZ) endet.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass während des Injektionszeitraums (IZ) die Injektion des Gases kontinuierlich erfolgt.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Injektion des Gases über eine Injektionsdüse (74) in einen zur Form (40) fließenden Strom (70) des Kunststoffmaterials erfolgt.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Injektion des Gases in einem zum Innraum (42) der Form (40) führenden Einspritzkanal (52) erfolgt.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Blase (66) im Verlauf des Aufschäumens der zusammenhängenden Materialansammlung (62) volumenreduziert wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwimmerkörper (20) mit einer für eine den Schwimmerkörper (20) aufnehmende Flüssigkeit dichten Außenstruktur (34) versehen wird.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenstruktur (34) als verdichteter Film ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenhaut (34) durch Erwärmen der Form (40) über eine standardmäßig vorgesehene werkstoffspezifische Formwerkzeugtemperatur gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Form (40) bezogen auf eine standardmäßig vorgesehene werkstoffspezifische Formwerkzeugtemperatur um mindestens 20° Kelvin stärker erwärmt wird.
Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Form (40) bezogen auf eine standardmäßig vorgesehen werkstoffspezifische Formwerkzeugtemperatur um maximal 60° Kelvin stärker erwärmt wird.