DE1479115B1

DE1479115B1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von kunststoff-formkoerper

Info

Publication number: DE1479115B1
Application number: DE19651479115
Authority: DE
Inventors: Peter Derek John Dicks; William Melville Hill
Original assignee: SPRAYMOULD BAHAMAS Ltd
Current assignee: SPRAYMOULD BAHAMAS Ltd
Priority date: 1963-07-01
Filing date: 1965-07-02
Publication date: 1971-07-08
Also published as: GB997277A; GB947277A; NL6508669A; FR1438861A; US3278656A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoff-Formkörpern aus einem pulverförmigen, elektrisch isolierenden Kunststoffmaterial, wobei auf einer geerdeten Form elektrostatisch aufgeladene, feinzerstäubte Kunststoffteilchen als Überzug niedergeschlagen werden, dieser Überzug verfestigt und der entstehende Formkörper von der Form entfernt wird.
Bei einem bekannten Verfahren (britische Patentschrift 995 019) wandern die elektrostatisch aufgeladenen Kunststoffteilchen in horizontaler Richtung zu der geerdeten Form. Dabei besteht keine Möglichkeit, örtliche Zusammenballungen der Kunststoffteilchen zu entfernen. Es entsteht also kein gleichmäßiger Auftrag, so daß die Kunststoff-Formkörper ungleichmäßige Wandstärken aufweisen. Vor allen Dingen sind die Ränder dicker, da sich an den Randbereichen mehr Kunststoffmaterial sammelt als an den übrigen Formwandungen. Ungleichmäßige Wandstärken sind insbesondere bei der Herstellung von Kunststoffbehältern nachteilig, und zwar können sie einen Fehler darstellen, der später nicht mehr ausgeglichen werden kann.
Dieses bekannte Verfahren ist außerdem unwirtschaftlich, da die verfestigten Formkörper einer arbeitsintensiven Nachbearbeitung unterzogen werden müssen. Es sind nämlich keine Mittel vorgesehen, gratfreie Ränder herzustellen. Dementsprechend ist es erforderlich, jeden Behälter nachträglich zu entgraten. Schließlich bietet das bekannte Verfahren keine Möglichkeit, die verfestigten Formkörper schnell und leicht von der Form zu trennen.
Es ist weiterhin bekannt (französische Patentschrift 1 338 913), elektrostatisch aufgeladene Isolierstoffteilchen mit Druckluft aufzuwirbeln und von unten nach oben gegen geerdete Gegenstände wandern zu lassen, jedoch handelt es sich bei diesem Verfahren nicht um das Ausformen von Kunststoffbehältern, sondern vielmehr um das Aufbringen eines Überzugs auf zu beschichtenden Gegenständen.
Abgesehen davon, daß dieser Vorgang grundsätzlich anderer Art ist, tritt der Nachteil auf, daß sich ungleichmäßige Schichtdicken ausbilden, da sich Pulverüberschuß auf den oberen Flächen der Gegenstände ablagern kann.
Schließlich ist es noch bekannt (deutsche Patentschrift 711 565), Formlinge durch Druckluft von den zugehörigen Formen abzublasen, jedoch handelt es sich bei diesen Formen um Tauchformen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Herstellung offener Kunststoffbehälter bei vorteilhafter Anwendung des elektrostatischen Sprühverfahrens derart weiterzuentwickeln, daß in wirtschaftlicher Weise und ohne Nachbehandlung Behälter mit durchgehend gleichmäßiger Wandstärke und gleichmäßigen, glatten Rändern entstehen.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist das eingangs erwähnte Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung offener Kunststoffbehälter die elektrostatisch aufgeladenen Kunststoffteilchen von unten nach oben gegen die nach unten weisende Innenwandung der Form gesprüht und auf einen den Konturen der gewünschten Behälterform genau entsprechenden geerdeten Abschnitt niedergeschlagen werden und der nach der Verfestigung des Überzugs entstandene Kunststoffbehälter mittels Druckluft von der Form abgehoben wird.
Der Niederschlag der elektrostatisch aufgeladenen Teilchen erfolgt also von unten nach oben. Die Schwerkraft tritt dabei nicht mehr als Störfaktor auf, sondern wirkt sich vielmehr positiv aus, da überschüssige Kunststoffteilchen nach unten aus der Form herausfallen können. Es entstehen dabei Behälter von äußerst gleichmäßiger Wandstärke.
Da nur derjenige Abschnitt der nach unten weisenden Formwandung geerdet ist, der den Konturen der gewünschten Behälterform genau entspricht, können sich keine über den fertigen Behälter hinausragende Kunststoffteilchen absetzen. Der Behälter entsteht also gratfrei und muß anschließend nicht erst einer gesonderten Entgratungsbehandlung unterzogen werden. Die Verfestigung erfolgt dabei vor allem durch Anwendung von Wärme ohne Druckeinwirkung.
Entsprechend verwendbare Kunststoffe sind beispielsweise Polyäthylene, Polyamide und Polyvinylchloride. Das Verfahren nach der Erfindung ist dementsprechend wirtschaftlich. Gegenüber dem Spritzgießen von Gegenständen wird erheblich an Kosten gespart, da keine teuren Vorrichtungen und Präzisionsformen erforderlich sind.
Zur Erhöhung der Wirtschaftlichkeit trägt weiterhin bei, daß die verfestigten Kunststoffbehälter mittels Druckluft von der Form abgehoben werden.
Das Freimachen der Form erfolgt dementsprechend rasch.
Das Verfahren nach der Erfindung ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung mehrschichtiger Kunststoffbehälter nacheinander unterschiedliche Kunststoffe ähnlicher Schmelz-, Fließ-und Schrumpfeigenschaften aufgesprüht werden. Auf diese Weise ist es möglich, robuste Kunststoffbehälter aus einer dicken Schicht billigen Kunststoffs herzustellen, die mit einer dünnen Schicht teuren, besonders wünschenswerte Eigenschaften aufweisenden Kunststoffs ausgekleidet ist. Man kann das erfindungsgemäße Verfahren auch dazu verwenden, die verschiedenen Dichten von Polyäthylenen zu schichten, wobei man die Eigenschaften der verschiedenen Dichten kombiniert. Auch kann man Polypropylen mit irgendeinem Polyäthylen beschichten.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens mit einer geerdeten Form ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungskanten der Form aus einem Isoliermaterial bestehen. Dadurch wird in vorteilhafter Weise dafür gesorgt, daß lediglich die Abschnitte der Formwandung geerdet sind, die den Konturen der gewünschten Behälterform genau entsprechen. Auch verhindert man, daß elektrostatisch aufgeladene Kunststoffteilchen um die Ränder der Form herumwandern und sich auf der Rückseite der Form niederschlagen.
Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine perspektivische Ansicht der verschiedenen Lagen von Form- und Sprühpistole während des Sprühvorgangs, F i g. 2 einen Schnitt durch die Form und den darauf befindlichen Formkörper während des Aushärteprozesses, F i g. 3 einen Schnitt durch die Anordnung zur Wiedergabe des Auswerfens des Gegenstandes.
Nach Fig. 1 ist eine FormlO, die vorzugsweise aus Aluminium oder Kupfer besteht, unmittelbar oberhalb einer elektrostatischen Pulversprühpistole 12 angeordnet und durch einen Erdungsdraht 11 geerdet. Eine Anzahl von Mulden 14, im vorliegenden Falle 4 Mulden, ist in der nach unten weisenden Oberfläche 16 der Form 10 vorgesehen, wobei jede Mulde 14 einen Außenumfang entsprechend der Kontur des zu formenden Gegenstandes aufweist.
Längs der Begrenzungskanten 18 jeder Mulde ist ein aus Keramik oder Silikongummi bestehendes Isoliermaterial vorgesehen, so daß die Mulde in einzelne elektrostatisch zu besprühende Einheiten unterteilt ist. Die den Begrenzungskanten 18 der Mulden 14 entsprechenden Ausnehmungen 20 sind in der oberen Oberfläche 22 der Mulde vorgesehen. Luftlöcher 24 verlaufen durch diese obere Oberfläche 22 und öffnen sich in die Mulden 14. Ein dünner Überzug aus einem Entformungsmittel, beispielsweise Silikon, der auf die Oberflächen der Mulden 14 aufgebracht ist, verhindert das Ankleben des Kunststoffs an der Form. Im Betrieb sprüht die elektrostatische Pulversprühpistole 12 elektrisch geladene Pulverteilchen in Richtung der nach unten weisenden Oberfläche 16 der Form, wobei der Sprühdruck im Bereich von 0,1 kg/cm liegt. Die Pulverteilchen werden, weil sie eine elektrische Ladung tragen, von der Form angezogen und füllen die Mulden unter Bildung einer gleichmäßigen Schichtdicke aus.
Die Schichtdicke, die allgemein zwischen 0,12 und 1,3 mm liegt, läßt sich durch Anderung der von den Teilchen getragenen elektrischen Ladung steuern.
Dies ist jedoch verhältnismäßig unwirksam, und es ist deshalb zur Erzielung einer größeren Wandstärke üblicher, die Formgesenke vorzuwärmen. Eine gleichmäßige Schichtdicke innerhalb der Mulden erzielt man dadurch, daß man überschüssigem Pulver erlaubt. aus der Mulde herauszufallen. statt sich an der Grundfläche oder an der Kante zu sammeln, wie es der Fall sein würde, wenn die Form nach oben weisen oder an einem Ende aufgehängt sein würde.
Durch eine Isolation ausreichender Dicke, die proportional der von den Pulverteiichen getragenen Ladung ist, haftet das Pulver nicht an den Begrenzungskanten der Mulden 14. Das Pulver bleibt nunmehr für eine beträchtliche Zeit fest an seinem Platz. Dies ist jedoch nicht erforderlich, weil die Form unmittelbar der Aushärtungsstufe, und zwar innerhalb eines kurzen Zeitraums nach Beendigung des Sprühverfahrens, zugeführt werden kann. In der Aushärtestufe, wie sie in Fig. 2 wiedergegeben ist, ist ein Anzahl von Infrarotstrahlern so angeordnet, daß sie auf die Oberfläche 16 des in den Mulden 14 befindlichen Pulvers und auf die Oberfläche 22 der Form abstrahlen, um das Pulver auf die Schmelztemperatur des Kunststoffs zu erwärmen.
Der Formkörper wird dann dadurch gekühlt, indem man Luft auf die Oberfläche des Formkörpers bläst oder ihn und die Form in Wasser eintaucht.
Die vierte Verfahrensstufe umfaßt das Abnehmen des fertigen Formkörpers aus den Mulden 14. Wie aus Fig. 3 zu ersehen ist, paßt ein äußerer Deckel 26 über die obere Oberfläche der Form und liefert eine luftdichte Hülle, in die Druckluft eingepreßt wird. Sobald sich der Luftdruck ausbildet, drückt die durch die Luftlöcher 24 wirkende Luft den fertigen Formkörper aus der Mulde 14.
Durch die Erfindung wird im Vergleich zu dem üblichen Spritzgußverfahren ein verhältnismäßig einfaches Verfahren vorgeschlagen. Selbstverständlich kann man das vierstufige, im vorstehenden beschriebene Verfahren auch so ausbilden, daß es sich für eine automatische Maschine eignet.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung von Kunststoff-Formkörpern aus einem pulverförmigen, elektrisch isolierenden Kunststoffmaterial, wobei auf einer geerdeten Form elektrostatisch aufgeladene, feinzerstäubte Kunststoffteilchen als Überzug niedergeschlagen werden, dieser Überzug verfestigt und der entstandene Formkörper von der Form entfernt wird, d a d u r eh g e k e n n -z ei eh n e t, daß zur Herstellung offener Kunststoffbehälter die elektrostatisch aufgeladenen Kunststoffteilchen von unten nach oben gegen die nach unten weisende Innenwandung der Form gesprüht und auf einen den Konturen der gewünschten Behälterform genau entsprechenden geerdeten Abschnitt niedergeschlagen werden und der nach der Verfestigung des Überzugs entstandene Kunststoffbehälter mittels Druckluft von der Form abgehoben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung mehrschichtiger Kunststoffbehälter nacheinander unterschiedliche Kunststoffe ähnlicher Schmelz-, Fließ- und Schrumpfeigenschaften aufgesprüht werden.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 mit einer geerdeten Form, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungskanten (18) der Form (10) aus einem Isoliermaterial bestehen.