DE1454961B2 - Formwerkzeug zum herstellen von erzeugnissen aus schaumstoff und verfahren zum herstellen eines solchen formwerkzeuges - Google Patents
Formwerkzeug zum herstellen von erzeugnissen aus schaumstoff und verfahren zum herstellen eines solchen formwerkzeugesInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Formwerkzeug zum Herstellen von Erzeugnissen aus Schaumstoff
aus einer Mischung von kleinteiligem, blähfähigem, thermoplastischem Kunststoff und einer Flüssigkeit
mit hohem dielektrischem Verlustfaktor unter Anwendung einer Hochfrequenzheizung, sowie auf ein
Verfahren zum Herstellen eines solchen Formwerkzeuges.
Es ist bekannt, poröse Formkörper aus thermoplastischen Kunststoffen herzustellen, indem man
perlförmiges blähfähiges Kunststoffmaterial in ein Formwerkzeug gibt und erhitzt.
Bekannt ist es auch, zum Erhitzen eine Hochfrequenzheizung heranzuziehen. Dabei wird das periförmige
Kunststoffmaterial vor dem Eingeben in das Formwerkzeug mit einer Flüssigkeit gemischt,
die einen hohen Verlustfaktor hat, wie Wasser, dem auch noch ein geeignetes Oberflächenbehandlungsmittel zugemischt sein kann. Dabei wird bei Anlegen
der Hochfrequenz die den hohen Verlustfaktor aufweisende Flüssigkeit erhitzt und verdampft, wodurch
das gewünschte Aufschäumen erfolgt.
Um Wärmeverluste klein zu halten, muß das Formwerkzeug offensichtlich aus einem Material bestehen,
das eine niedrige Verlustziffer aufweist, damit es nicht unnötig erwärmt wird. Es muß zusätzlich
genügend Steifigkeit und Festigkeit besitzen, um dem beim Aufschäumen erzeugten nicht unbeträchtlichen
inneren Druck standzuhalten.
Bei den bekannten Formen bereitet es Schwierigkeiten, Schaumartikel mit einer Außenfläche herzustellen,
in welcher die die Oberfläche bildenden Perlen völlig expandiert und miteinander zusammengeschmolzen
sind. Die Oberfläche der Formerzeugnisse ist somit im allgemeinen von rauher Art; Feinheiten
im einzelnen können nicht wiedergegeben werden. Besonders die Ecken und Kanten werden leicht
bröckelig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Formen zu schaffen, mit denen bei Anwendung der
Hochfrequenzheizung Schaumerzeugnisse mit glatter Oberfläche und sauberen Kanten bzw. Ecken herstellbar
sind. Die Erfindung bezweckt ferner, Verfahren zum Herstellen der Formen anzugeben.
Die Lösung besteht darin, daß auf den den Formhohlraum umgebenden Flächen eine poröse Schicht
aus Fasern oder Flocken angeordnet ist, wobei die Flocken teilweise in der Form eingebettet sind.
Die porige Lage oder Schicht kann von jeglichem Werkstoff gebildet werden, der hinreichend hitzebeständig
ist, gegen den thermoplastischen Kunststoff inert ist und eine geringe Verlustziffer aufweist. Sie
kann beispielsweise aus Glasgewebe bestehen.
Die poröse Schicht kann aus porösem Stein oder steinähnlichem Material gebildet werden. Ein solcher
Werkstoff kann aber trotz seiner grundsätzlichen Eignung nicht als bevorzugtes Material angesehen
werden, und zwar wegen der Schwierigkeit, es in geeignete Form zu bringen.
Die poröse Schicht kann mittels Naturfasern, einschließlich Mineralfasern, wie Asbest, gebildet werden;
sie kann aber auch aus synthetischen Fasern bestehen. Die ausgewählten Fasern sollen bei der
Temperatur beständig sein, die während des Formprozesses entsteht. Außerdem sollen sie inerten
Charakter besitzen, so daß sie sich weder chemisch, noch physikalisch mit dem zu expandierenden polymeren
Material vereinigen. Außerdem sollen die Fasern solcher Natur sein, daß sie eine niedrige Verlustziffer
aufweisen und der wiederholten Aussetzung der Hochfrequenzheizung ohne Zerstörung standhalten.
Unter den verschiedenen verwendbaren Materialien eignen sich insbesondere Polyamidfasern zur Bildung
der porösen Schicht.
Unter porösem Material wird in vorliegender Beschreibung ein Festkörper verstanden, der häufig
ίο sich wiederholende, untereinander verbundene kleinste
Löcher oder Öffnungen besitzt, die entweder regelmäßig oder unregelmäßig verteilt sind und einer
Flüssigkeit gestatten, durch den wirksamen Porenraum oder jenen Teil des porösen Raumes zu fließen,
*5 der als gesamt poröser Raum bezeichnet wird. Die poröse Schicht kann eine geringe Dicke haben.
Die angegebenen Materialien zum Herstellen der porösen Schicht sind insbesondere zur Verwendung
in Verbindung mit der Hochfrequenzheizung geeignet, sie haben geringe dielektrische Verluste, besitzen
eine Warmveriormungstemperatur von über 93° C, weisen einen niedrigen Ausdehnungskoeffizienten auf,
sind leicht zu bearbeiten, im Lichtbogen beständig, sind für Frequenzen von tausenden von Hertz anwendbar,
sind widerstandsfähig gegen chemische Zusatzmittel und verkleben nicht mit dem Schaumstoff,
haften jedoch an geeigneten Verstärkungsmaterialien.
Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnung erläutert. Dabei zeigt
F i g. 1 eine erfindungsgemäße Form im Anfangsstadium ihrer Herstellung, quergeschnitten,
F i g. 2 die Form nach F i g. 1 auf der folgenden
Fertigungsstufe,
F i g. 3 die Form nach F i g. 1 in ihrem Fertigzustand,
F i g. 4 bis 9 eine abgewandelte Ausführung der Form nach der Erfindung in aufeinanderfolgenden
Fertigungsstufen.
Bei einem Verfahren zur Herstellung des Formwerkzeuges nach der Erfindung wird auf ein Modell
10 des herzustellenden Erzeugnisses ein erster Auskleidungsfilm 12 aus einem erstarrenden viskosen
Material durch Aufbürsten oder Aufspritzen mit der Spritzpistole aufgebracht.
Obgleich das Modell 10 als rechteckiger Körper dargestellt ist, können seine Umrißlinien beliebig sein.
Wenn es für praktisch gehalten wird, kann das herzustellende Erzeugnis selbst das Modell bilden.
Für den Auskleidungsfilm kann eine Menge unterschiedlicher Werkstoffe verwendet werden. Das
filmbildende Material soll von einer Art sein, die rasch erstarrt, sei es durch Verdampfen eines Lösungsmittels,
in dem es sich fein verteilt befindet oder durch Gelbbildung bei Zuführung von Wärme
oder Kälte oder durch einen Härteprozeß oder durch Polymerisation. Es soll allerdings ein Werkstoff sein,
in welchem weder der Formuntergrund noch das Flockenbündel löslich ist; dabei soll es aber leicht
aufgelöst oder auf andere Weise ohne Schwierigkeiten von dem Flockenbündel oder dem Formuntergrund
abgetrennt werden können. Bevorzugte Werkstoffe enthalten Polyvinylalkohol, Gelatine und Aga,
die in der Form konzentrierter wäßriger Lösungen verwendet werden. Andere geeignete Materialien
enthalten Lösungen von Wachs in Kohlenwasserstoffen und Kollodium.
Nachdem die Modelloberfläche sorgfältig mit der ersten Auskleidung versehen worden ist. werden die
behandelten Flächen, solange die Auskleidung noch feucht oder flüssig ist, sorgfältig, beispielsweise mittels
einer Spritz- oder Flockpistole, mit Flocken aus Fasern von etwa 1U bis 1 mm Länge und 15 bis
30 Denier beflockt, so daß auf der feuchten Filmfläche eine Aufsprühung des flockenden Materials
entsteht, das hier somit eine Auflage bildet.
Das Aufbringen der Flocken auf das feuchte Modell wird als »Sanden« bezeichnet. Nachdem das
Modell sorgfältig »gesandeu wurde, wird der Überschuß der Flocken abgeschüttelt oder abgeblasen,
worauf dem Film mit dem Flockenbesatz die Möglichkeit zur Trocknung gegeben wird. Die auf den
feuchten Film aufgebrachten Flocken dringen in den Film ein, so daß sie nach dem Erstarren des Filmes
wirksam an Ort und Stelle gehalten werden.
Das flockige Material wird in hinreichender Menge auf die Oberfläche des Filmes aufgesprüht, so daß
sich eine strohartige Anhäufung des flockigen Materials ergibt, von dem ein Teil in den Film eingedrungen
ist und hier festgehalten wird. Dem Film 12 wird daraufhin die Möglichkeit zur Trocknung und
Erhärtung gegeben, so daß ein dünner plastischer Film mit einer Flockenschicht 14, die im wesentlichen
in ihm eingebettet ist, entsteht.
Nach dem Lufttrocknen des Filmes wird eine Schicht gießbaren Materials auf den Film aufgespritzt
oder in anderer Weise aufgebracht. Diese Schicht, die als Hinterfütterung 16 dient, besteht aus einem
Material mit einem niederen Hochfrequenz-Verlustfaktor,
beispielsweise Polyesterharz, das mit Stapelglasseide verstärkt ist, oder einem Epoxyharz, das
mit Sand verstärkt ist.
Die Hinterfütterung 16 dient dazu, die erforderliche Festigkeit und Steifigkeit an der Form zu erzeugen.
Die Hinterfütterung kann durch Spritzen oder andere geeignete Methoden, wie Gießen, innerhalb
einer Form erfolgen. Die Dicke der Hinterfütterung wird durch den vorerwähnten Druck innerhalb
der Form bestimmt.
Zur Erhöhung der Festigkeit können Versteifungen oder Stege oder Rippen aus dem gleichen oder
aus anderem Material vorgesehen werden. Die Versteifungen oder Stege können ineinandergreifen oder
gekreuzt sein, so daß sie weniger Masse besitzen und sich durch die Form selbst nur geringere Wärmeabsorption
ergibt.
In die Hinterfütterung 16 können Kühlröhren 18 eingebaut werden. Für die Kühlröhren können Polyäthylenrohre
oder andere ähnliche Rohre herangezogen werden.
Das Modell 10 wird sodann dem Formwerkzeug entnommen, wie in F i g. 2 dargestellt ist. Die Form
setzt sich nun aus dem Auskleidungsfilm 12, der Flockenschicht 14 und der Hinterfütterung 16 mit
den Kühlröhren 18 zusammen.
Alsdann wird der Film 12 durch Aufsprühen eines geeigneten Lösungsmittels oder durch Eintauchen des
gesamten Formwerkzeuges in einen Behälter mit einem solchen Lösungsmittel entfernt; die Form geht
dann in den in F i g. 3 dargestellten Zustand über. Sie setzt sich jetzt aus der Rockenschicht 14 mit Unterfütterung
16 und den darin eingebauten Kühlröhren 18 zusammen. Die formende Oberfläche des
Formwerkzeuges wird von der Flockenschicht 14 gebildet und erfüllt die gewünschte Voraussetzung
nach einer porösen Oberfläche.
Selbstverständlich kann das Verfahren auch in umgekehrter Weise ausgeführt werden, wonach zunächst
die »Hinterfütterung« aus starrem Material mit niederem Verlustfaktor gebildet wird. Dann wird das
Innere derselben mit einer dünnen Schicht aus haftendem Material durch Bürsten oder Sprühen versehen,
wonach auf die noch feuchte Schicht Flocken
ίο aufgebracht werden, die sich teilweise in die Schicht
einbetten. Nach dem Härten der Schicht ergibt sich so ein Formwerkzeug mit poröser Formfläche. Die
Formhinterfütterung wird beispielsweise aus Polyesterharz oder Epoxyharz mit geeigneter Verstär-
1S kung, wie Glasfasern, gebildet. Die Innenfläche der
Formhinterfütterung wird dann mit einem dünnen Belag aus Polyesterharz versehen, und dieser Belag
wird mit Polyamidflocken besprüht, worauf man das Harz aushärten läßt, damit sichergestellt wird, daß
die teilweise eingebettete Flockenschicht in der Formhinterfütterung gehalten wird. Das in F i g. 3
gezeigte Formwerkzeug besitzt noch Flansche 20, die über Klammern mit den Flanschen einer Unterform
verbindbar sind.
Die hohlraumbildenden Wände des Formwerkzeuges sind mit antihaftendem Material imprägniert,
das in eine Schicht eindringt, die unmittelbar unterhalb der formenden Oberfläche liegt und so eine
poröse Formoberfläche bildet.
Das Formwerkzeug gemäß der Erfindung gestattet Erzeugnisse mit sehr glatter Formoberfläche herzustellen,
die sich folglich leicht von der Formoberfläche ablösen.
Die poröse Schicht unterstützt das Entweichen ein-
geschlossener Luft, Gase und Dämpfe und trägt insbesondere
zur sorgfältigen Erwärmung und damit Ausdehnung und Verschmelzung solcher Kunststoffperlen
bei, die die Formoberfläche berühren.
Da verlustarmes Material für das Formwerkzeug verwendet wird, bleibt es verhältnismäßig kühl, ungleich
den bisher im Dampfverfahren verwendeten Metallformen, bei welchen der Dampf in der Berührung
mit der Formfläche kondensiert und das Kondenswasser nicht sofort wieder in Dampf verwandelt
wird wegen der fortdauernden Kühlwirkung der Formfläche. Bei Formwerkzeugen nach der Erfindung
wird der Dampf nicht zu Wasser kondensieren, da die poröse Schicht als isolierende Sperre
dient und dem Dampf durch das Hochfrequenzfeld ständig Energie zugeführt wird.
Claims (8)
1. Formwerkzeug zum Herstellen von Erzeugnissen aus Schaumstoff aus einer Mischung von
kleinteiligem, blähfähigem, thermoplastischem Kunststoff und einer Flüssigkeit mit hohem dielektrischem
Verlustfaktor unter Anwendung einer Hochfrequenzheizung, dadurch gekennzeichnet,
daß auf den den Formhohlraum umgebenden Flächen eine poröse Schicht aus Fasern oder Flocken angeordnet ist, wobei die
Flocken teilweise in der Form eingebettet sind.
2. Formwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Formwerkzeug und die
poröse Schicht aus einem starren Material mit einem niedrigen dielektrischen Verlustfaktor bestehen.
3. Formwerkzeug nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Material
der porösen Schicht chemisch und physikalisch gegen den thermoplastischen Kunststoff und die
Flüssigkeit inert ist.
4. Formwerkzeug nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern oder
Flocken aus mineralischem Material bestehen.
5. Formwerkzeug nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern oder
Flocken aus Polyamiden bestehen.
6. Verfahren zum Herstellen eines Formwerkzeuges nach den Ansprüchen 1 bis 5 unter Verwendung
eines Modells, dadurch gekennzeichnet, daß das Modell mit einem Film aus gießbarem,
lösbarem Material überzogen wird, daß auf dem noch feuchten Film Fasern oder Flocken so aufgebracht
werden, daß sie teilweise in dem Film eingebettet sind, daß der Film danach verfestigt
wird, daß anschließend auf dem Film eine Schicht aus gießbarem Material aufgetragen wird und daß
schließlich nach dem Verfestigen dieser Schicht der Film herausgelöst wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Film aus wasserlöslichem,
haftendem Material aufgezogen wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Film mit Polyester, in
den Glasfasern eingearbeitet sind, beschichtet wird.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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Also Published As
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