DE1429035B1

DE1429035B1 - Verfahren zur Herstellung von Werkstuecken aus thermoplastischen Kunststoffhohlfaeden

Info

Publication number: DE1429035B1
Application number: DE19601429035
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dr Peters; Paul Dipl-Landw Thielmann
Original assignee: Kapillar Plastik & Co Deu GmbH
Current assignee: Kapillar Plastik & Co Deu GmbH
Priority date: 1960-10-14
Filing date: 1960-10-14
Publication date: 1969-12-11
Also published as: DE1434190A1

Description

Die nachfolgend beschriebene Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Werkstücken aus thermoplastischen Kunststoffhohlfäden, die über die gesamte Werkstücklånge sich erstrekkende Zellen bilden. Derartig hergestellte Werkstücke können Werkstoff- und Bauelemente, Halbfertigerzeugnisse und Fertigteile der verschiedensten Art sein. Ihre besonderen Eigenschaften sind sehr geringes Raumgewicht und dennoch hohe Festigkeit.
Es ist bekannt, Werkstücke und Bauelemente aus im Spritz-Spinn-Verfahren gewonnenen Hohlfäden aus thermoplastischen Stoffen dadurch herzustellen, daß diese Fäden gleichgerichtet aneinandergelegt und miteinander verklebt; verkettet oder in ein vorübergehend flüssiges oder plastisches Medium eingebettet wurden, welches später zu einem Stützgerüst erstarrt.
Auf diese Weise kann man bisher Blöcke, Platten und ähnliche Gebilde erzeugen, die von feinen Röhrchen durchzogen sind, wobei der Raum zwischen diesen Röhrchen von einer mehr oder weniger festen Masse ausgefüllt ist.
Grundsätzlich haben die im Spritz-Spinn-Verfahren aus thermoplastischen Kunststoffen gewonnenen Hohlfäden eine vorteilhafte Eigenschaft gegenüber anderen röhrchenartigen Strukturbildnern, wie Strohhalme u. dgl.: Bei dem Spritz-Spinn-Prozeß erfahren die Hohlfäden während des Überganges vom schmelzflüssigen zum festen Zustand eine allseitige Dehnung ihrer Wände, insbesondere eine Verstreckung. Dies hat eine nach der Wandausdehnung orientierte Ordnung der Kunststoffmoleküle zur Folge, die im Hohlfaden eine Spannung erzeugt, welche nach dem Erstarren des Kunststoffes gewissermaßen konserviert ist. Durch die Ordnun'g-« der faclenförmigen Makromoleküle des Kunststoffes in ganz bestimmte Richtungen wird die spezifische Festigkeit des Kunststoffes erheblich erhöht.
Die Herstellung solcher Werkstücke mit zusätzlichem Bindemittel, das die Zwischenräume zwischen den einzelnen Röhrchen anfüllt, verteuert jedoch die Werkstücke und führt dazu, daß sie einen Anteil von für ihre : Festigkeit w'flqsem Rainngewicht haben.
Außerdem kommen infolge der eingelagerten Bindemittel die oben erörterten guten Eigenschaften der in Rede stehenden Hohlfäden nicht voll zur Geltung, weil zumindest die Umfangsspannung verlorengeht.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Werkstücke aus im Spritz-Spinn-Ver--fahren von thermoplastischen Kunststoffen gewonnenen Hohlfäden zu schaffen, die bei feiner Zellenstruktur ein geringes Raumgewicht und dennoch hohe Festigkeit haben Dabei sollen die Hohlfäden so miteinander verbunden sein, daß die durch den Spritz-Spinn-Prozeß gewonnenen vorteilhaftenEigenschaften der Hohlfäden voll zur Wirkung kommen.
Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß die gebündelten Hohlfäden in einer Form unter Erhitzen aufgeweitet werden, bis ihre Wände zu einheitlichen Trennwänden eines wabenartigen Gebildes verschmelzen, worauf das Abkühlen erfolgt. Die durch die unmittelbare feste Verschmelzung der benachbarten Hohlfäden gegebene Möglichkeit der vollen Ausnutzung der den Fäden innewohnenden Molekularspannung ergibt zusammen mit der besonders günstigen, durch die Erfindung geschaffenen holzartigen Struktur ein Werkstück von sehr hoher Verspannung und Festigkeit bei sehr geringem Raum- gewicht. Das erfindungsgemäße Verfahren kann in verschiedener Weise ausgeführt werden.
Nach einer einfachen Ausführungsart werden die gebündelten Hohlfäden vor dem Erhitzen in der Form an beiden Stirnenden zugeschmolzen und das Aufweiten durch den inneren Überdruck in den Hohlfäden beim Erhitzen unter Verdrängen der Luft zwischen ihren Außenflächen bewirkt, bis die Verschmelzung der Hohlfäden an ihren Oberflächen erfolgt ist. Die in den Hohlfäden eingeschlossene Luft erweitert bei ihrer Ausdehnung infolge der Erhitzung die Zelleninnenräume der Hohlfäden und verdrängt damit die zwischen den Hohlfäden liegenden Zwischenräume. Nach vollständiger Verschmelzung der Hohlfädenaußenwände öffnet man die Zellen an einer Stirnseite und läßt die Füllung erkalten. Diese Ausführungsart des erfindungsgemäßen Verfahrens ist besonders geeignet für die Verwendung von Thermoplasten mit verhältnismäßig hoher Schmelztemperatur, da man hierbei infolge der hohen Temperaturspanne bis zum Schmelzpunkt des Materials einen genügend großen Überdruck in den Zellen erreichen kann.
Eine weitere Möglichkeit zur Ausführung des Verfahrens besteht darin, daß die gebündelten Hohlfäden in einer gasdichten Form erhitzt werden und während des Erhitzens die Luft zusätzlich zwischen den Hohlfäden abgesaugt wird. Vor dem Einbringen der Hohlfäden in die Form oder vor dem Verschließen der Form werden die Enden der Hohlfäden wiederum zugeschmolzen. Nach dem Schließen der Form wird die Füllung unter dem inneren Überdruck in den Hohlfäden bei gleichzeitigem Absaugen der zwischen den Zellen befindlichen Luft erhitzt, bis die Außenflächen der Hohlfäden miteinander verschmelzen. Ist der Verschmelzungsvorgang beendet, so läßt man die Füllung nach Öffnen der Hohlfäden an mindestens einem Stirnende erstarren.
Eine Abwandlung der erstgenannten Ausführungsart des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß das Hohlfädenbündel auf seinem Umfang mit einer zugleich als Form dienenden, die Außenform des Werkstücks aufweisenden Hülle fest verbunden wird. Hinsichtlich des Aufweitens und Verschmelzens der Wandungen der Hohlfäden verfährt man ebenso wie bei der vorbeschriebenen Ausführungsart. Jedoch bleibt die Füllung auch nach der Erstarrung in der Form, die dann die Oberfläche des Werkstücks ergibt. Man kann in diesem Fall die Hülle mit einem geeigneten, an sich bekannten Mittel auskleiden, das beim Eindringen des Fädenbündels in die Form, z. B. dessen Einziehen in ein Rohr, als Gleitmittel und nach dem Erstarren der Füllung als Bindemittel zwischen der Hüllenwand und der Füllung dient.'~ Durch eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, die bei allen beschriebenen Ausführungsarten des Verfahrens möglich ist, ber steht darin, daß in den Zonen mit statischer Spitzenbeanspruchung in Form von Rippen gruppierte, flachgedrückte Hohlfäden in das Bündel eingelagert werden. Dadurch kann man beliebige Partien eines aus Hohlfäden gebildeten Werkstücks verstärken. Zu diesem Zweck läßt man vorzugsweise die diese Partien und deren unmittelbare Nachbarschaft durchziehenden Hohlfäden offen oder öffnet sie wieder, nachdem man die Fäden des ganzen Bündels, z. B. durch Abschneiden mit einem heißen Draht, zugeschmolzen hat. Wenn sich nun beim Erhitzen die geschlossenen Hohlfäden ausdehnen, werden die offenen zusammengedrückt, so daß an den gewünschten Querschnittsstellen eine gegenüber den übrigen Partien wesentlich größere Menge von Hohlfäden angeordnet und damit auch eine größere Festigkeit erzielt werden kann.
Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens bezieht sich auf die Herstellung von Stäben, Leisten und dergleichen Gegenständen aus Hohlfäden, an denen Beschläge z. B. durch Eindrehen von Schrauben befestigt oder andere Bearbeitungen vorgenommen werden sollen, die eine verhältnismäßig große Materialdichte erfordern. Erfindungsgemäß werden die Hohlfäden an solchen Stellen in eine flüssige oder plastische Masse eingebettet, die nach dem Ausformen des Gegenstandes erstarrt.
Hierdurch läßt sich an den erforderlichen Stellen ohne Verkleinerung des Gesamtquerschnitts eine größere Materialdichte erzielen.
Durch das Verfahren nach der Erfindung wird einerseits die Möglichkeit geschaffen, Werkstücke in mancherlei Formen aus derartigen Hohlfäden zu schaffen; andererseits werden die vorgenannten vorteilha£ten Eigenschaften der im Spritz-Spinn-Verfahren gewonnenen thermoplastischen Hohlfäden nicht nur erhalten, sondern noch verstärkt. Während man die Längsspannung der Hohlfäden durch einfaches Festhalten an beiden Enden an sich leicht erhalten kann, läßt sich durch das Aufweiten der Hohlfäden zum Verschmelzen ihrer Wände nun die Umfangsspannung sogar noch vergrößern. Das in den'Hohlfäden eingeschlossene Luft- oder Gaspolster stützt nicht nur die Hohlfäden von innen ab, sondern erweitert sie noch, wenn der Verschmelzungsvorgang bei genügend hoher Temperatur oder im Vakuum vorgenommen wird.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zum Herstellen von Werkstücken aus im Spritz-Spinn-Verfahren erzeugten Kunststoffhohlfäden, die in ganzer Werkstücklänge par- allel aneinanderliegend unter sich verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die gebündelten Hohlfäden in einer Form unter Erhitzen aufgeweitet werden, bis ihre Wände zu einheitlichen Trennwänden eines wabenartigen Gebildes verschmelzen, worauf das Abkühlen erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gebündelten Hohlfäden vor dem Erhitzen in der Form an beiden Stirnenden zugeschmolzen werden und das Aufweiten durch den inneren Überdruck in den Hohlfäden beim Erhitzen unter Verdrängen der Luft zwischen ihren Außenflächen bewirkt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gebündelten Hohlfäden in einer gasdichten Form erhitzt werden und während des Erhitzens die Luft zusätzlich zwischen den Hohlfäden abgesaugt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlfädenbündel auf seinem Umfang mit einer zugleich als Form dienenden, die Außenform des Werkstücks aufweisenden Hülle fest verbunden wird.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den Zonen mit statischer Spitzenbeanspruchung. in Form von Rippen gruppierte, flachgedrückte Hohlfäden in das Bündel eingelagert werden.
6. Verfahren nach AnspruchS, dadurch gekennzeichnet, daß die flachzudrückenden Hohlfäden in dem Bündel an ihren Stirnenden offenbleiben oder nach dem gemeinsamen Zuschmelzen aller Stirnenden wieder geöffnet werden, worauf das Flachdrücken durch das Aufweiten der übrigen Hohlfäden erfolgt.
7. Verfahren nach einem oder mehreren- der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlfäden des Bündels an Stellen des Werkstücks, die für das Eindrehen von Schrauben od. dgl. vorgesehen sind, in eine flüssige oder plastische Masse eingebettet werden, die später erstarrt.