-
Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus Additions-Produkten
von Polyester-Isocyanat Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen
von Formkörpern aus Additions-Produkten von Polyester-Isocyanat, bei dem der Werkstoff
nur bis zum Erreichen der Formhaltigkeit in der Form verbleibt und dann außerhalb
der Form einer die Verfestigung abschließenden Wärmebehandlung unterworfen wird.
Solche Kunststoffe lassen sich zwar im Gießverfahren verarbeiten, zeigen dabei jedoch
den erheblichen Nachteil, daß Formkörper mit Blasen anfallen. Diese Blasenbildung
ist insbesondere bei Anwendung eines Preßdrucks - auch bei dem Arbeiten nach dem
Schleuderverfahren - unvermeidbar.
-
Diese Blasenbildung kann von der in der Form eingeschlossenen Luft
herrühren. Es ist jedoch auch zu beachten, daß bei der Vernetzung des Isocyanatpolyesters
mit Wasser, wie dies zur Bildung geeigneter Formkörper erforderlich ist, Kohlensäure
frei wird, so daß in der Literatur die Ansicht vertreten wird, daß jeder massiv
gegossene Formkörper aus einem solchen Material blasig werden muß.
-
Die Erfindung schafft nun ein Verfahren zur Herstellung von blasenfreien
Formkörpern bzw.
-
Formkörpern, die nur zu vernachlässigende Mengen Blasen enthalten.
-
Nach der Erfindung werden aus der dichtgeschlossenen Form zunächst
die Luft abgesaugt, dann die Form durch Einfließenlassen des unter Atmosphärendruck
stehenden flüssigen Werkstoffes hoher Viskosität vollständig gefüllt und hierauf
der Werkstoff in der Form bei einer für dessen Vernetzung erforderlichen Temperatur
unter Überdruck gesetzt.
-
Bei anderen Materialien ist es bekannt, die Füllung der Form während
der Wärmebehandlung unter Druck zu setzen, jedoch ist bei diesem Vorschlag nicht
die Rede von dem vorherigen Absaugen der Luft aus der dicht geschlossenen Form und
dem Einfließenlassen des Werkstoffes hoher Viskosität zur vollständigen Füllung
der Form.
-
Es ist der Vorschlag bekanntgeworden, Glasfasern in einer Form zu
tränken dadurch, daß die Glasfasern auf die Patrize aufgebracht werden, die Patrize
auf die Matrize abgesenkt wird und eine entsprechende Menge Harz in eine umlaufende
Harzrinne gegossen und die Form unter Vakuum gesetzt und dadurch das Harz eingesaugt
wird. Nach Einsaugen des Harzes in die mit Faserstoff gefüllte Form wird dann die
Vakuumleitung geschlossen. Andererseits ist der Vorschlag bekanntgeworden, bei der
Tränkung von Glasfasern zur Herstellung von Werkstücken das Harz in die mit Glasfasern
gefüllte Form von unten einzudrücken und die Form bis zum
Überlaufen zu füllen. Mitgeteilt
worden ist auch, daß beide Verfahren vereinigt angewendet werden können, derart,
daß das eingesaugte Harz nicht unter Atmosphärendruck, sondern unter leichtem Überdruck
steht, wodurch die Tränkungszeit etwas verkürzt werde. Bei diesen Vorschlägen für
die Tränkung von Faserstoffen in einer Form ist nicht davon die Rede, daß - wie
bei der Erfindung - eine geschlossene Form zunächst unter Unterdruck gesetzt und
dann unter Abstellen des Saugstromes die Form gefüllt wird, und es ist weiter davon
nicht die Rede, daß das Härten des Harzes in der Form unter Überdruck geschieht
- ganz davon abgesehen, daß es sich bei der Erfindung nicht um das Tränken von Faserstoffen
in einer Form handelt, sondern um die Vermeidung der Blasenbildung bei einem speziellen
Harz, bei dem diese Blasenbildung bisher unvermeidbar schien.
-
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt nach
Aussetzen der Absaugung zu Beginn des Füllens noch ein ein- oder mehrmaliges kurzes
Absaugen während des Füllens der Form und während des Verdichtens des in der Form
befindlichen Werkstoffes.
-
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das während
des Verdichtens beim Vernetzungsvorgang frei werdende Kohlendioxyd durch Adsorption
an feinverteilte Aktivstoffe gebunden. Dabei werden vorzugsweise die Aktivstoffe
dem zu verarbeitenden Werkstoff beigemischt bzw. werden die Aktivstoffe an der Formwand
oder an Teilen derselben aufgebracht.
-
Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Einrichtung zur Durchführung
dieser Verfahren, die aus
einem Formhohlraum besteht, der durch
Leitungen mit Absperrorganen einerseits an eine Saugpumpe und andererseits an einen
den Füllbehälter beeinflussenden Druckerzeuger angeschlossen ist.
-
Nach einer bevorzugten Ausführungsform weisen alle oder einzelne
Wandungen des Formhohlraumes einen aus porösem Material bestehenden, mit dem Absaugkanal
in Verbindung stehenden, gegebenenfalls auswechselbaren Mantel auf, wobei vorzugsweise
der poröse Mantel an seiner dem Formhohlraum zugewendeten Oberfläche mit zur Bindung
von Kohlendioxyd geeigneten Aktivstoffen versehen ist.
-
Die Zeichnung zeigt bevorzugte Ausführungsformen der für das Verfahren
der Erfindung mit Vorteil benutzbaren Einrichtungen und veranschaulicht die Durchführung
des Verfahrens der Erfindung, wobei die Gestalt der Preßform kreisringförmig angenommen
ist.
-
Fig. 1 und 6 zeigen vollständige Radialschnitte; F i g. 3 zeigt eine
Draufsicht auf den Teilschnitt nach Fig. 2.
-
Eine erste Möglichkeit ist in der schematischen Darstellung nach
F i g. 1 veranschaulicht. Die Formhälften 1, 2 der Preßform ergeben den Formraum
3.
-
Dieser Formraum ist über einen in der Form vorgesehenen Absaugkanal
6 und über eine mit einem Absperrhahn 9 ausgestattete Leitung 7 mit einer Saugpumpe
5, vorteilhaft unter Zwischenschaltung eines Vakuumkessels 4, verbunden. Die beiden
Formhälften 1, 2 sind beim Ausführungsbeispiel durch eingeschliffene Flächen 8 dicht
aneinandergeschlossen.
-
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist die anderen bezug auf die
Formachse 37 - Formseite einen Füllkanal 11 auf, der über eine ein Absperrorgan
13 tragende Fülleitung 12 mit einem Füllbehälter 10 verbunden ist, der mit dem Ausgangsmaterial
14 teilweise gefüllt ist. Das im Füllbehälter 10 vorhandene Füllmaterial kann durch
ein Druckorgan beeinflußt werden, z. B. durch einen Preßstempel 15, der in der Richtung
des Pfeiles 16 zur Erzielung eines Preßdruckes bewegt werden kann.
-
Das Verfahren geht folgendermaßen vor sich: In den Füllbehälter 10
wird das warme Ausgangsmaterial eingefüllt, der Absperrhahn 13 ist geschlossen,
der Arbeitsraum 3 der Form leer. Bei geöffnetem Absperrhahn 9 wird nun durch die
Absauganlage 4,5 der Arbeitsraum 3 der Form auf Unterdruck gebracht. Dieser Unterdruck
kann beispielsweise 0,05 ata oder weniger betragen. Nun wird der Hahn 9 geschlossen
und durch Öffnen des Hahnes 13 das Füllmaterial 14 aus dem Füllbehälter 10, in dem
es unter normalem Luftdruck steht, in die Form eingelassen, bis der Arbeitsraum
3 der Form vollkommen vom Ausgangsmaterial 14 erfüllt ist. Nun wird bei weiter geöffnet
bleibendem Hahn 13 auf das im Arbeitsraum 3 der Form befindliche Material 14 über
den in der Richtung 16 bewegten Preßstempel ein Überdruck ausgeübt, welcher zu einer
Verdichtung des im Arbeitsraum 3 befindlichen Materials führt.
-
Die Form wird auf einer Temperatur gehalten, die für den Vernetzungsvorgang
des Ausgangsmaterials erforderlich ist, beispielsweise auf l00 bis 1400 C.
-
Die Höhe der Temperatur hängt im einzelnen von der Zusammensetzung
des Ausgangsmaterials ab.
-
Um das in der Form beim Vernetzungsvorgang gebildete Kohlendioxyd
möglichst vollständig ab-
zuführen und eine Blasen bildung durch Kohlendioxyd zu
verhindern, kann während des Formpressens ein ein- oder mehrmaliger Absaugvorgang
unter gleichzeitiger sinngemäßer Öffnung des Hahnes 9 erfolgen. Dieser einzelne
Absaugvorgang kann beispielsweise unter plötzlich starker Druckänderung erfolgen.
um auf diese Weise möglichst große Mengen der gebildeten Kohlensäure aus dem zu
verpressenden Material herauszureißen.
-
Die Unschädlichmachung der beim Vernetzungsvorgang gebildeten Kohlensäure
kann auch dadurch erfolgen, daß in der Formungsphase des zur Bildung des Formkörpers
in der Form befindlichen Materials Aktivstoffe, wie feinstkörniger Aktivkohle, Kieselgel
od. dgl. vorliegen die das beim Vernetzungsvorgang frei werdende Kohlendioxyd durch
Adsorption fein verteilt binden. Die Aktivstoffe können dem Ausgangsmaterial beigemischt
werden oder am Formmantel oder an Teilen desselben vorgesehen werden.
-
Das Ausgangsmaterial kann als solches aus dem Füllbehälter 10 schon
erhitzt in den Arbeitsraum 3 der Form zum Einfließen gebracht werden.
-
Zum Dichtschluß der Formhälften 1, 2 kann gemäß einer der F i g.
2 bis 5 oder 7 ein Dichtungsring 19 von beliebigem Querschnitt, beispielsweise wie
in den F i g. 2, 3 und 4 dargestellt. mit runden oder wie in F i g. 5 und 7 dargestellt
mit quadratischem oder rechteckigem Querschnitt verwendet werden. Hierbei können
die Dichtungsringe 19 innerhalb des eigentlichen Form körpers oder am Rand der Form
bei 27 angebracht sein. Bei den Ausführungsbeispielen nach den F i g. 2 bis 4 sind
Dichtungsringe beiderseits des Arbeitsraumes 3, bei den Ausführungsbeispielen nach
F i g. 7 nur einerseits vorgesehen. In diesem Falle muß natürlich auf der anderen
Seite des Arbeitsraumes der Dichtschluß auf andere Weise, beispielsweise durch Einschleifen
hergestellt sein, oder es können auch dort entsprechende Dichtungsorgane vorgesehen
sein.
-
Die Abdichtung kann auch durch Stufenbildung, wie in F i g. 8 angedeutet.
mit oder ohne weiteres Dichtungsorgan erfolgen.
-
Um das Absaugen des mit Material 14 gefüllten Hohlraumes während
des Preßvorganges zu ermöglichen, kann insbesondere am Außenmantel der Form ein
geeigneter poröser Mantel 17 vorgesehen sein; dieser poröse Mantel steht mit der
Absaugleitung 6 und dem Absaughahn 7 in Verbindung.
-
Der poröse Mantel 17 kann auch den Arbeitsraum 3 der Form ringsum
auskleiden, wie in F i g. 4 dargestellt. F i g. 5 zeigt eine weitere Variante, wobei
der poröse Mantel 17 von Absaugringkanälen 18 umgeben ist, die in der Form umfangsgeschlossen
vorgesehen sind und mit der Absaugleitung 6, 7 in Verbindung stehen.
-
Für das technische Arbeiten ist eine Einrichtung gemäß F i g. 6 vorteilhaft.
Sie unterscheidet sich von der Einrichtung gemäß Fig. 1 dadurch, daß in den Füllbehälter
10 zwei Leitungen einmünden, deren eine mit einem Dreiweghahn 23 für eine Füllstoffzuleitung
21 und einen Außenluftanschluß 22 versehen ist und deren zweite zum Füllbehälter
10 mit einer Druckpumpe 26 über einen Druckbehälter 24 unter Zwischenschaltung eines
Absperrhahns 25 verbunden ist.
-
Der Füllbehälter 10 kann von einer beispielsweise durch Dampf erhitzten
Heizspirale 20 oder einer elektrischen Heizspirale umgeben sein.
-
Auch diese Einrichtung wird in Aufeinanderfolge der drei Arbeitsphasen,
des Absaugens der Luft aus dem Formraum 3, des Füllens des Formraumes 3 mit dem
zu verarbeitenden Material unter Normaldruck und des darauffolgenden Verdichtens
des Materials im Formhohlraum 3 betrieben. Als vierte Arbeitsphase kann sich vorteilhaft
ein ein- oder mehrmaliges nachfolgendes Absaugen und Nachverdichten der Formfüllung
anschließen.
-
In den Fig. 7 bis 9 sind einige praktische Ausführungsbeispiele für
den Formraum dargestellt.
-
So zeigt Fig. 7 einen abgefahrenen Reifen 28, dessen Runderneuerung
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgenommen werden soll. Die übliche für das
erfindungsgemäße Material vorgesehene Bindungslage 29 aus polyfunktionellen Isocyanaten
wie Desmodur oder hydroxy-gruppenartigen Polyestern wie Desmophen ist in F i g.
7 angedeutet, ebenso der Heißwasser-Heizschlauch 30. Das Runderneuerungsmaterial
14 wird nach den erfindungsgemäß vorgesehenen Arbeitsphasen, wie beschrieben, behandelt.
-
F i g. 8 veranschaulicht beispielsweise einen Gummi-Metallring, der
aus dem eigentlichen Metallkörper 33, einer Bindungslage 29 und dem an die Stelle
von Gummi tretenden erfindungsgemäßen Material 14 besteht.
-
Wie F i g. 9 veranschaulicht, können infolge des erfindungsgemäßen
Absaug- und Nachverdichtungsvorganges auch Formteile komplizierter Art einwandfrei
hergestellt werden. Für einen derartigen Formkörper weisen die Preßformteile 1 und
2 beispielsweise Ausnehmungen 34 und 36 auf; der Preßformteil 2 weist überdies Vorsprünge
35 auf, die in die Ausnehmungen 34 des Teiles 1 teilweise eindringen und dazwischen
die Bildung des Formkörpers gestatten.
-
Es wurde erkannt, daß die aus dem angegebenen Material herzustellenden
Formkörper im Arbeitsraum 3 der Form nur während einer verhältnismäßig kurzzeitigen
Formungsphase verbleiben müssen. Es wurde gefunden, daß beispielsweise schon 10
bis 30 Minuten genügen, um bei einer Temperatur von 1200 C eine ausreichende Teilvernetzung
zu erreichen, so daß nach dieser kurzen Formungsphase der aus der Form entnommene
Körper bereits formhaltig ist. Er wird dann in einen Warmraum gebracht, in dem bei
entsprechender Temperatur, beispielsweise 1000 C, eine Fortsetzung des Vernetzungsvorgangs
bis zur Erzielung der notwendigen Strukturverfestigung erfolgt. Diese Stabilisierungsphase
ist jedoch langfristig und beansprucht beispielsweise 24 Stunden.
-
Mit Rücksicht auf die an sich gießfähige Grundkonsistenz des verwendeten
Ausgangsmaterials und seine Homogenität ist die Anwendung des für die Verdichtung
erforderlichen Preßdruckes nur in verhältnismäßig beschränkter Größe, beispielsweise
2 bis 3 atü, erforderlich. Solche Beanspruchungen halten auch Formen aus, die nicht
aus Stahl zu bestehen brauchen, sondern z. B. aus Leichtmetall oder auch aus Kunststoff.
-
Die nur kurzzeitige Besetzung der Form für die Herstellung des Formkörpers
ermöglicht es, mit
einem verhältnismäßig geringen Formenpark eine industrielle Erzeugung
laufend durchzuführen.