DE1604693C3

DE1604693C3 - Verfahren zum Herstellen eines zwei- oder mehrschichtigen Formkörpers aus Kunststoff

Info

Publication number: DE1604693C3
Application number: DE1604693A
Authority: DE
Inventors: Arthur Hugh New York N.Y. Roberts (V.St.A.)
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1965-05-14
Filing date: 1966-05-13
Publication date: 1979-01-25
Also published as: DE1604693A1; FR1518614A; DE1604693B2; IL26168A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines zwei- oder mehrschichtigen Formkörpers aus Kunststoff, bei dem eine äußere Schicht aus einem flexiblen Material an der Innenwand einer mit Hinterschneidungen versehenen Form gebildet und eine Hülle mit einer öffnung geformt wird, worauf durch diese öffnung ein verfestigbares Material in die Hülle eingebracht, die Innenseite der Hülle damit ausgekleidet und das Material zur Versteifung und Hinterlegung der Hülle verfestigt wird, wobei die Hülle ihre ursprüngliche Form beibehält

Ein solches Verfahren zur Herstellung von mehrschichtigen Formkörpern aus Kunststoff, die auch mit Hinterschneidungen versehen sein können, beispielsweise zur Herstellung von Stiefeln, Wärmflaschen u. dgl., beschreibt die DE-AS 10 30 017. Danach wird thermoplastischer Kunststoff in eine Form zur Ausbildung einer flexiblen, porenlosen äußeren Hülle in eine Form eingegossen und anschließend ein weiteres, mit einem Treibmittel versetztes Material in die Hülle eingebracht, die Innenseite der Hülle damit ausgekleidet und das Material unter Ausbildung einer porigen Innenschicht verfestigt. Anschließend wird der fertige Formkörper aus der Form entfernt. Die porige Innenschicht in Verbindung mit der Hülle gibt dem Formkörper zwar auch eine gewisse Steifheit; wirklich steife Formkörper mit Hinterscheidungen lassen sich jedoch mit diesen Verfahren nicht fertigen.

Ein solches Verfahren beschreibt die FR-PS 12 21 126. Zur Herstellung von Armlehnen und anderen gepolsterten Gegenständen wird dort die Form nach den angegebenen Verfahrensschritten geöffnet, wodurch der hergestellte Kunststoff-Formkörper aus der Form entnommen werden kann. Das notwendige öffnen der Form bedingt aber einen zusätzlichen Arbeitsschritt. Außerdem sind die dort verwendeten Formen relativ kompliziert, weil Mittel vorgesehen sein müssen, um die Formen an den geeigneten Stellen öffnen zu können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art vorzuschlagen, mit dem steife Formkörper der eingangs beschriebenen Art mit einfachen Verfahrensschritten und unkomplizierten Formen hergestellt werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle aus der Form entfernt wird, bevor das verfestigbare Material eingebracht wird.

Es ist jetzt möglich, die Hülle in einer einteiligen Form zu bilden, wie dies eine bevorzugte Ausführungsform des Gegenstands der Erfindung ist. Die aus flexiblem Material bestehende Hülle kann nämlich nach ihrer Bildung in der Form aus dieser entfernt werden, ohne daß die Form der Hülle hierzu verändert werden muß. Dies ist trotz der Hinterschneidungen möglich. Das verfestigbare Material wird erst anschließend in die bereits geformte Hülle eingebracht und bildet dann eine Versteifung und Hinterlegung der Hülle.

Beim Formen kann die Hülle mit einem Oberflächendekor versehen werden.

Die vorgeformte Hülle kann beim Bilden der Versteifung als einzige Stütze dienen.

Es ist auch möglich, daß die vorgeformte Hülle beim Bilden der Versteifung durch eine Stützform abgestützt wird.

Nach dem neuartigen Verfahren lassen sich fast beliebig geformte Formkörper herstellen, die beispielsweise auch mehr als zwei Schichten aus Kunststoff haben, deren Charakteristika an den jeweils gewünschten Verwendungszweck angepaßt sind. Das Verfahren wird daher vorteilhaft weiterhin dadurch ausgebildet, daß die Hülle und die Versteifung zusammen einen zweiten inneren Hohlraum ausbilden.

Hierbei kann ein Hilfsverstärker an wenigstens einem Teil der Innenfläche des zweiten Hohlraumes angewendet werden. Ein solcher Hilfsverstärker besteht beispielsweise aus einem flexiblen Epoxyharz oder einem flexiblen Polyesterharz.

Für das verfestigbare Material werden Materialien mit Zellstruktur, z. B. starre Polyuretanschäume, bevorzugt

Zur Herstellung der Hülle aus flexiblem Material ist eine große Anzahl von Kunststoffen geeignet, vorzugsweise weichgemachtes Polyvenilchlorid, Mischpolymere und Vinylchlorid in weichgemachtem Zustand und Äthylenpolymere. Die Vinylchlorid in polymerem Zustand enthaltenden Polymeren werden vorzugsweise in Form von Piastisolen angewendet. Plastisole sind besonders geeignete Materialien zur Herstellung der Hülle.

Die Hülle kann aus anderen Materialien, wie vulkanisiertem Naturkautschuk oder Synthesekautschuk, hergestellt werden. Diese Materialien können nach bekannten Verfahren der Kautschukindustrie verarbeitet werden.

Andere geeignete Materialien, die zur Herstellung der Hülle geeignet sind, sind z. B. Methylmethacrylatpolymere, Äthylcellulose, Polycarbonate, Polyurethanelastomere, »flexible« Epoxyverbindungen und Polyester.

Die Hülle kann durch verschiedene Formverfahren hergestellt werden. Das ausgewählte Verfahren hängt von dem gewählten Material ab und von Form und Größe der Hülle, die geformt werden soll. Zur Erläuterung werden einige Beispiele angeführt: Gießen, wie das Gießen von Hohlkörpern oder Rotationsgießen, kann für Plastisole »flexible« Polyester und Epoxyharze, Methylmethacrylat, Polycarbonate aus Lösungen und Kautschuk aus Latex, Spritzgußverfahren oder Strangpreßverfahren können bei Plastisol, Polycarbonat, Äthylcellulose, Polyäthylen, Celluloseacetat, Celluloseacetabutyrat, Vakuumverformung kann bei Polyäthylen, Polycarbonat, Polyallomeren, Blasverformung kann bei Polycarbonaten, Polyäthylen, Polyallomeren, Äthylcellulose, Celluloseacetat und Heißschmelzverfahren können bei Äthylcellulose, Plastisol oder anderen weichgemachten Polyvinylchloridverbindungen und Polyäthylen angewendet werden.

Ob eine ein-, zwei- oder mehrteilige Form notwendig ist, hängt von dem ausgewählten Hüllenmaterial ab und, bis zu einer gewissen Grenze, von der Form des herzustellenden Gegenstandes. Das Verformungsverfahren beeinflußt ebenfalls die Auswahl der Form. Plastisol ist ein Beispiel für ein Material, das die Verwendung einer einteiligen Form erlaubt, auch wenn die Hülle viele Hinterscheidungen in ihrer Form aufweist.

Die Angabe, daß die Hüllen flexibel, biegsam und federnd sind, ist im Vergleich zu der inneren Versteifungskomponente gemeint. Die innere Schichtkomponente, die der Versteifer ist, versteift die flexiblen Hüllen und verbessert die Abwehr gegen Hitzeverformung. Die Hüllen schützen die Versteigungskomponente vor Bruch und verbessern ihre Schlagfestigkeit. Diese gegenseitig verbessernde Wirkung zwischen Hülle und Versteifungsmaterial ist unerwartet und überraschend. Die zusammengesetzten Gegenstände sind verhältnismäßig steif und haben eine verbesserte Festigkeit.

Es gibt eine große Anzahl verschiedenartiger Materialien, die für den Versteifer geeignet sind. Ihre gemeinsamen Eigenschaften bestehen darin, daß sie in flüssiger Form bei Temperaturen verwendet werden können, bei denen die vorgeformten Hüllen nicht deformiert werden, und daß sie nach der Anwendung zu einem steifen Material erhärten. Wenn es sich um ein Material handelt, das in geschmolzenem Zustand verwendet wird, kann die Versteifung durch Abkühlung auf Lagertemperatur eintreten, während besonders vorteilhaft eine zweite Verstärkungsform während der Anwendung des Verstreifers verwendet wird, um eine mögliche Warmverformung der Hülle zu vermeiden.

Asphalt ist beispielsweise ein Versteifer, der in geschmolzenem Zustand angewendet wird. Die meisten Asphalte haben eine gute Adhäsion an die Materialien, die zur Bildung der Hülle eingesetzt werden. Asphalte können in Mischungen mit Zusatzstoffen verwendet werden, die die Warmverformungseigenschaften verbessern. Diese beigemischten Zusatzstoffe können auch die Schlagfestigkeit des Asphalts verbessern.

Auch Gips wird in Mischung mit Wasser als Versteifer verwendet und erstarrt nach einem kalten Härtungsverfahren. Bei Gips paßt die Hülle wie ein glatt sitzender Handschuh und macht dadurch die Verwendung von Klebstoff unnötig. Jedoch kann die Adhäsion durch Zusatz von Klebstoffen zu der Gips-Wassermischung verbessert werden oder auch durch das Auftragen eines Klebstoffs auf die innere Oberfläche der Hülle. Bei beiden Versteifern, Asphalt und Gips, ist die Anwendung eines Hilfsverstärkers von Vorteil. Metalle und steife Polyurethanschäume sind Beispiele dafür. Hilfsverstärker werden angewendet, wenn die Schale und der Versteifer zusammen einen Hohlraum bilden. Zement, beispielsweise Portlandzement, der sich

ίο mit Wasser verfestigt, kann ebenso wie Gips verwendet werden, um den Versteifer zu bilden.
Beispiele bevorzugter Versteifungsmischungen sind:

(1) eine steife Mischung, die einen Füllstoff enthält, der durch die elastomeren Feststoffe eines Latex gebunden ist;

(2) ein steifes synthetisches Material mit Zellstruktur und

(3) eine steife synthetische Harzmischung, die ein Polyesterharz oder ein Epoxyharz enthält. Diese Versteifergruppen werden nachfolgend im Einzelnen beschrieben.

(1) Steife Mischungen, die einen Füllstoff

enthalten, der durch die elastomeren Feststoffe

eines Latex gebunden ist

Diese Gruppe von Versteifern wird aus einer Mischung gebildet, die ein Bindemittel, einen Füllstoff, Wasser, und in den meisten Fällen Hilfsmaterialien, die benötigt werden, um das Bindemittel zu festigen oder die Mischung zu stabilisieren oder helfen, den Füllstoff zu dispergieren.

Die verwendeten Bindemittel sind Latices entweder natürlichen oder synthetischen Ursprungs. Der Latex, wie der Ausdruck hier gebraucht wird, ist eine Wasserdispersion eines Elastomeren. In den meisten Fällen ist die dispergierte Phase des Latices fest. Die meisten synthetischen Latices sind durch Emulsionspolymerisation der Monomeren oder der Monomerenmischung hergestellt. Andere synthetische Latices können wäßrige Dispersionen von Elastomeren sein, die durch andere Polymerisation vor der Emulgierung erhalten wurden. Zu den hier geeigneten Latices gehören Emulsionen, bei denen das dispergierte Bindemittel noch flüssig ist. Der Latex bindet die Füllstoffe und bildet mit ihnen eine feste und steife Schicht. Zusätzlich stellt es einen Klebstoff zwischen der inneren Oberfläche der Hülle und dem Versteifer dar. Während der Bildung des Versteifers verdunstet das Wasser und das Elastomere bleibt übrig. Der Latex sollte eine gute Benetzungsfähigkeit für die Füllstoffe bei der Bildung des Versteifers haben. Außerdem können oberflächenaktive Mittel zugegeben werden, um die Netzkraft zu unterstützen oder den Latex zu stabilisieren. Ein konzentrierter Latex ist von Vorteil, vorausgesetzt, daß er gute Benetzungseigenschaften hat, da er weniger Wasserverdunstung während der Festigungsperiode benötigt. Der praktische Gehalt an Latexfeststoffen ist z. B. ein Bereich von etwa 40 bis 65%. In einigen Fällen

w) kann auch ein niedrigerer oder höherer Feststoffgehalt verwendet werden. Natürlicher Latex hat einen Feststoffgehalt von etwa 30% bis etwa 75%.

Die folgenden Latices sind für die Herstellung des Versteifers geeignet: Natürlicher Kautschuklatex, wie

h'i zentrifugierter natürlicher Hevea-Latex; Guttapercha-Latex; Balata-Latex; Latex von Mischpolymerisaten aus Styrol-Butadien unterschiedlicher Monomerenverhältnisse; Polyisoprenlatex; Polychloroprenlatex; Butadien-

Acrylnitril-Latices verschiedener Monomerenverhältnisse; Butylkautschuklatex; Polyvinylchlorid-Latices, entweder innerlich oder durch Hinzufügung einer Weichmacheremulsion weichgemacht; Polyvinylidenchloridlatex; Latices von Mischpolymerisaten aus Vinylchlorid-Acrylsäure; Latex eines Mischpolymerisats aus Äthylen-Propylen; emulgiert als Zement nach erfolgter Polymerisation; und Latices von Mischpolymerisaten aus Acrylsäure und verschiedenen Monomerenmischungen und andere.

Die Füllstoffe eines latexgebundenen Versteifers können verschieden sein. Pigmente, wie Titandioxyd, Lithopone, Zinksulfid, Zinkoxyd, und andere, die in Farbanstrichemulsionen benutzt werden, können verwendet werden, Streckmittelpigmente und grobe Füllstoffe können ebenso verwendet werden. Verschiedene Arten von Tonerde oder Kaolin, Calciumcarbonat (natürlich oder ausgefällt), wie Tünche, und gröberes Material wie Feuerstein (SiO₂) kann verwendet werden. Eine Kieselerde einer Siebweite von 0,25 mm ist beispielsweise gröberes Material. Talkum und Magnesiumsilikat, Bariumsulfat, farbige Pigmente wie Eisenoxyde, Ocker usw. können verwendet werden. Zusätze kleiner Mengen Fasermaterial zum Füllstoff können helfen, den Versteifer zu unterstützen. Asbestfasern und kurze Glasfaserstapelfasern werden als Beispiel genannt.

Andere Beispiele von Füllstoffen sind: Muschelmehl, Ruß, Diatomeenerde, Aluminiumhydroxyd, wäßrige Tonerde, Bauxitpulver, Magnesiumcarbonat, Dolomitpulver (Calcium-Magnesiumcarbonat), Glimmer usw. Für Bestandteile grober Teilchengröße können vulkanische Glaslavasteine verwendet werden. Mit entsprechender Sorgfalt kann Portlandzement als Füllstoff zugeführt werden.

Es ist günstig, wenn in der gesamten Füllstoffmenge der Versteifer bildenden Mischung der Anteil der Füllstoffe mit grober Teilchengröße mehr als 50% beträgt. Als geeigneter Anteil der Füllstoffe mit grober Teilchengröße kann 40% bis 70% des Gesamtfüllstoffes angegeben werden. Dieser Bereich beruht auf der Voraussetzung, daß die Teilchengröße des groben Füllstoffes etwa 0,25 mm Siebweite beträgt. Das genaue Verhältnis würde sich ändern, wenn die Beziehung der Teilchengröße (Durchmesser) zur Gesamtoberfläche sich von »grob« zu »fein« verschiebt.

Als Hilfsmittel der .Latexmischung kann eines oder mehrere der folgenden Mittel verwendet werden: Latexstabilisierer, oberflächenaktive Mittel, um die Dispersion von Füllstoffen oder Pigmenten zu erleichtern, Vuikanisierungsmittel und/oder Vulkanisierungsaktivatoren, Vulkanisationsbeschleuniger oder Antioxydationsmittel.

Bei dieser Art Versteifer liegt die Dicke zwischen 10 und ungefähr 500 mm, und bei den meisten praktischen ^r)5 Anwendungen ist seine Dicke wenigstens gleich der der Hülle des herzustellenden Gegenstandes. Diese Dicke kann durch einen einzigen Überzug gebildet werden oder kann aus einer Vielzahl von Überzügen aufgebaut werden. no

Während sich in den meisten Fällen der steife Schaum eng an die Hülle anlegt, ist es doch in einigen Fällen günstiger, eine Klebstoffschicht zwischen die Hülle und den Schaum zu legen, um die möglicherweise entstehenden Auswirkungen durch übermäßige Schrumpfung zu '■■> vermeiden. Eine Vielzahl von Klebstoffen kann verwendet werden. Geeignete Klebstoffe werden weiter unten beschrieben. Die Klebstoffe bewirken, daß die Hülle entweder mit dem Schaum mitschrumpft, oder die Klebstoffe veranlassen, vorausgesetzt die Hülle ist fest genug, daß der Schaum an der Oberfläche der Hülle anhängt und dadurch verhindert wird, daß der Schaum sich durch Schrumpfung von der Oberfläche zurückzieht.

Zur Vermeidung von Verformung durch übermäßigen Druck kann der Schaum in aufeinanderfolgenden Lagen eingebracht werden, um die erforderliche Dicke des Versteifers zu erreichen. Eine andere Wirkung kann erreicht werden, indem ein Kern in das Innere der Hüllenhöhlung plaziert wird und durch Schaumbildung am Anwendungsort der Versteifer zwischen dem Kern und der inneren Oberfläche der Hülle gebildet wird. Der Kern kann aus Kunststoffhaut oder Kartonschnipseln oder dergleichen bestehen. Wenn bei dem Formentwurf der Hülle eine verhältnismäßig große Öffnung zu seiner Höhlung vorgesehen wird, so wird dadurch auch eine übermäßige Druckbildung herabgesetzt. Das Ausfüllen der Höhlung durch fortlaufend zusätzliche waagerechte Schaumlagen kann auch angewendet werden.

Die steifen Schäume können entweder die Höhlung voll ausfüllen oder innerhalb der Hülle so geformt werden, daß sie eine Höhlung bilden. In diesem letzteren Fall kann ein Hilfsverstärker eingesetzt werden. Solche Elemente werden weiter unten beschrieben. Dichten von 25 bis 100 kg/m³ werden bevorzugt. Steife Schäume höherer Dichte können ebenfalls verwendet werden, besonders bei der vielschichtigen Schaumverwendung. Die zuerst angewendeten Schaummischungen haben in solchen Fällen eine Dichte von 320 bis 400 kg/m³, denen Schaumlagen geringerer Dichte folgen.

Steife Polyurethanschäume können auch als Hilfsverstärker mit anderen Versteifern verwendet werden.

(3) Steife synthetische Harzmischungen als

Versteifer, die ein Polyesterharz oder

ein Epoxyharz enthalten

Polyesterharze und Epoxyharze können an verschiedenen Stellen verwendet werden. Die flexiblen Harze können Hüllen bilden und Hilfsverstärker. Die »steifen« Harze sind als Versteifer geeignet.

Polyester sind klassifiziert als »steif« und »flexibel« entsprechend dem Grad der Steifheit beim Biegen. Dieses wird durch einen Biegemodul gemessen, der der Elastizitätsmodul der Biegsamkeit ist, ausgedrückt in kg/cm²-Werten. Die »Modem Plastics Encyclopedia« 1966 gibt auf Seite 291 eine Tabelle der Klassifikation. (Veröffentlicht im September 1965, Band 43, Nr. IA) Die »steifen« Polyester haben einen Elastizitätsmodul der Biegsamkeit von wenigstens 2 χ 10⁴ kg/cm². Die meisten »steifen« Polyester besitzen eine Zugdehnung bis zum Bruch von 1 bis 2%, während flexible ungesättigte Polyester Dehnungen bis zu 200% und mehr aufweisen.

Eine Grenze der Bruchdehnung von 10% ist eine vernünftige obere Grenze zur Kennzeichnung der »steifen« Epoxyharze. Die »flexiblen« Epoxyharze haben Bruchdehnungen von über 10%.

Versteifer der »steife« Polyester oder »steife« Epoxyharze enthaltenden Art können durch Fasermaterialien wie Glasfasern verstärkt werden. In den meisten Fällen sind dabei große Eintrittsöffnungen in der Schale erforderlich, um die erforderlichen Werkzeuge aufzunehmen. Sie sind daher nur für größere Objekte praktisch. Glasfaserverstärkungen werden in Form von kontinuierlichen Strängen, Geweben, Matten, zerkleinerten Strängen und anderen Formen zugeführt.

Andere geeignete Faserverstärkungen umfassen Sisal, Baumwolle, Jute, Asbest, synthetische Fasern, Metallfasern u. dgl.

Verfahren zur Herstellung von Glasfaserverstärkungen sind bekannt. Gefüllte (Füllstoffe enthaltende) Polyester und Epoxyharzmischungen werden bevorzugt, da die Füllstoffe die Schrumpfung beim Härten verringern und andere Vorteile haben. Kieselsäure ist z. B. ein geeigneter Füllstoff und geeignete Größen i,ehen durch ein Sieb einer Maschenweite von 0,044 und 0,25 mm.

Einige der »steifen« Polyesterharze und Epoxyharze haben ungenügende Hafteigenschaften an einigen der Hüllenmaterialien, so daß die Anwendung eines Klebstoffs zwischen der Hülle und dem Versteifer erforderlich ist. Die »steifen« Polyester- und Epoxyharzversteifer sind etwas brüchig und ihre Zähigkeit wird durch Faserverstärkung verbessert, sogar wenn sie auf einer Seite gut durch die biegsame Hülle geschützt sind. In den meisten Fällen, besonders bei fehlender Faserverstärkung, empfiehlt es sich, einen Hilfsverstärker vorzusehen, wie eine Haftschicht aus »flexibler« Epoxyharzmischung oder aus »flexibler« Polyesterzusammensetzung.

Das Einbringen der Versteifer geschieht im allgemeinen aus dem flüssigen Zustand. Es stehen verschiedene geeignete Verfahren zur Verfügung. Ein geeignetes Verfahren ist Gießen wie Hohlkörper oder Rotationsgießen oder Schleudergießen. Andere Verfahren umfassen Bürstenaufbringung und Aufsprühen. Die Viskosität der flüssigen Zusammensetzung wird geregelt, um die erforderlichen Fließ- und Entwässerungseigenschaften zu erhalten, die für das besondere ausgewählte Anwendungsverfahren wünschenswert sind.

Wie bereits erwähnt, empfiehlt es sich in vielen Fällen, einen Klebstoff als Zwischenschicht zwischen der Hülle und dem Versteifer anzuwenden, z. B. wenn die Hülle aus Plastisol erzeugt wurde und der Versteifer ein »steifes« Polyesterharz ist. In vielen Fällen können auch Formkörper mit steifen Polyurethanschäumen als Versteifer durch Verwendung einer Klebstoffschicht verbessert werden.

Ein Beispiel für einen geeigneten Klebstoff ist ein Chloropren-Polymerisat-Zement. Er kann aus einer verdünnten Lösung unter Verwendung von 20% der Zementmischung und 80% Methyläthylketon (Gew.-Verhältnis) angewendet werden. Diese Lösung kann be'iii Hohlkörpergießen auf die Innenoberfläche der vorgeformten Plastisolhülle durch deren Zutrittsöffnungen eingebracht werden. Der Niederschlag wird an der Luft getrocknet.

Andere geeignete Klebstoffe umfassen Resorcinklebstoffe, Asphaltklebstoffe, Kautschukemulsionen, Kautschuklösungen (Kautschukzemente), Epoxyharzklebstoffe, besondere Polyesterharze, Latexklebstoffe, latexmodifizierter Zement u. dgl. Weitere geeignete Klebstoffe sind: 1) Lösungen von Vinylite-Harz in Lösungsmitteln wie Methyläthylketon oder in Mischungen von Toluol und Methyläthylketon. Vinylite ist ein Mischpolymeres von Vinylacetat, Vinylchlorid und Vinylalkohol, das mit Alkydharzen und Polyestern verträglich ist, 2.) Polyurethanklebstoffe, 3.) Klebstoff, der Vinylharze, Methyläthylketon, Dioctylphthalat und

Methylen-bis(4-phenylisocyanat) enthält, 4.) Nitrilkautschukklebstoffe und 5.) Nitril-phenol-Klebstoffe.

Hilfsverstärker können hinter dem Versteifer in den Fällen zur Anwendung gelangen, bei denen die Hülle und der Versteifer zusammen einen Hohlraum bilden.

Dies ist besonders angebracht, wenn die zusammengesetzten hergestellten Gegenstände hohen Zug- und/ oder Druckbelastungen ausgesetzt werden. Ein solcher Hilfsverstärker unterstützt die Wirkung des Versteifers, macht den zusammengesetzten Gegenstand zäher und verstärkt seine Schlagfestigkeit. Der Hilfsverstärker kann aus Metall, Papier, Pappe oder aus einer Schicht aus synthetischem Harz oder anderen geeigneten Materialien bestehen. Wenn er den gesamten Hohlraum

ίο im Inneren des Versteifers ausfüllt und aus einer Flüssigkeit gebildet wurde, kann er durch Gießen aufgebracht werden. Materialien, die durch Gießen aufgebracht werden können, sind Metallegierungen mit niedrigem Schmelzpunkt, »flexible« Epoxyharzmischungen, »flexible« Polyestermischungen, »steife« Kunststoffzusammensetzungen mit Zellstruktur (wie Polyurethanschaumzusammensetzungen), Zusammensetzungen, die am Verwendungsort aufgeschäumt werden können und andere. Die steifen Kunststoffschäume sind geeignete Materialien für den Hilfsverstärker, wenn dieser den von der Hülle und dem Versteifer gemeinsam gebildeten Hohlraum füllen soll. Geeignete Hilfsverstärker für die Versteifer vom Typ synthetischer Harze sind die »flexiblen« Epoxyharze und die »flexiblen« Polyesterharze.

Wenn der hergestellte Formkörper eine Faseroberfläche aufweist, kann das Hilfsverstärker ein vorbereitetes Teil wie ein Papierteil, Pappe, Zementstück, Gipsteil, Teil aus Masonit oder anderem geeigneten Material sein. Es kann auch eine mit Glasfasern verstärkte steife Polyesterzusammensetzung als Hilfsverstärker verwendet werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die Zeichnung erläutert:

In Fig. 1 ist ein senkrechter Querschnitt durch eine verwendete einteilige Form 19 dargestellt, die eine Hinterscheidung 19a aufweist. In dieser Form 19 wird eine Hülle 20 geformt (F i g. 2) und durch die Formöffnung aus der Form 19 entfernt (F i g. 3). Besteht die Hülle aus einem Plastisol, so liegt sie in etwas zusammengefallenem Zustand vor; sie erhält jedoch nach Entnahme und Abkühlung ihre ursprüngliche Form wieder.

Fig.4 zeigt einen senkrechten Querschnitt durch einen fertigen zweischichtigen Formkörper. Die Hülle 20 wurde in der Form 19 geformt und ein Versteifer 21 in die innere Oberfläche dieser Hülle eingebracht. Die Hülle 20 und der Versteifer 21 bilden zusammen einen Hohlraum 42.

so Der Formkörper gemäß Fig.5 ist aus mehreren Schichten aufgebaut. Neben der äußeren Hülle 20 weist er drei Schichten 22a, 226, 22c auf die aus starrem Polyurethanschaum bestehen können. Um eine gleichmäßige Verteilung sicherzustellen, werden sie in der Form in aufeinanderfolgenden Stufen durch die Zulaßöffnung 39 der Hülle gegossen und jede Schicht überzieht die Oberfläche des Hohlraums 42, während die Hülle rotiert und die schaumbildende Zusammensetzung noch flüssig ist. Die Schichten 22a, 22b und 22c bilden zusammen den Versteifer. Sie können aus einem Schaum mit einer gleicher oder unterschiedlicher Dichte hergestellt werden.

In F i g. 6 ist ein mit dem Versteifer ausgefüllter Formkörper dargestellt. Sie zeigt einen senkrechten Schnitt durch einen Gegenstand, bei dem der Hohlraum, der von der Hülle 20 gebildet wird, völlig mit einem starren Polyurethanschaum-Versteifer 22 gefüllt ist. Zur Herstellung dieses Produktes kann eine zweite Stütz-

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form erforderlich sein. Eine solche Stützform kann aus einer mehrteiligen oder aus einer einteiligen Form bestehen, die dazu dient, die erforderliche Stützung gegen den Innendruck zu liefern, der durch den in der Form aufschäumenden steifen Polyurethanschaum ausgeübt wird.

Beispielsweise kann eine Gipsform um die Hülle durch Eintauchen oder Aufsprühen vor dem Ausschäumen gebildet werden. Es können auch andere Materialien, z. B. Metalle mit niedrigem Schmelzpunkt, an Stelle von Gips verwendet werden. Die Stützform wird vor dem Ausschäumen erhärten gelassen. Nach beendeter Ausschäumung wird die Stützform entfernt, z. B. durch Zerbrechen, Abziehen oder Schmelzen. Es ist möglich, durch sorgfältige Kontrolle der exothermen Reaktion, den bei der Schaumexpansion entwickelten Druckes auch ohne Stützform den gleichen Gegenstand herzustellen.

In F i g. 7 ist ein senkrechter Querschnitt durch eine Lampe dargestellt. Sie zeigt die Hülle 20 die den Versteifer 21, beispielsweise eine steife Zusammensetzung, die einen Füllstoff enthält, der durch die elastomeren Feststoffe eines Latex gebunden ist umgibt. Ein Hilfsverstärker 23 aus steifem Polyurethanschaum, der teilweise den aus Hülle und Versteifer gemeinsam gebildeten Hohlraum füllt, ein Metallrohr 24, ein Metallampenfuß 25 und eine Lampenfassung 26 für elektrische Glühlampen vervollständigen die Lampe. Das Metallrohr 24 enthält die elektrischen Drähte, die zum Fuß führen.

Die F i g. 8 zeigt einen senkrechten Querschnitt durch eine Kühlschranktür, die in F i g. 8a von vorn gezeigt ist. Sie ist aus der Hülle 20, dem Versteifer 21, der aus einem mit Glasfasern verstärkten starren Polyesterharz bestehen kann, einer Klebstoffschicht 37 und einem aus steifem Polyurethanschaum geformten Hilfsverstärker, der vollständig den Hohlraum füllt, der gemeinsam von Hülle 20 und Versteifer 21 gebildet wird, aufgebaut. Ein Teil der Hülle 20, die die Oberfläche der Vorderseite der Tür bildet, weist ein schmückendes Relief 40 auf. Das schmückende Relief 40 wird bei der Formgebung der Hülle 20 erzeugt.

In F i g. 9 ist ein senkrechter Querschnitt durch einen hohlen Formkörper dargestellt, der gleichfalls aus der Hülle 20 und dem Versteifer 21 besteht. Ein Hilfsverstärker 27 aus Metall verstärkt die engen Halsteile des gebildeten hohlen Formkörpers. Dies ist ein Beispiel für die Verwendung eines Hilfsverstärkers bei einem Teil der inneren Oberfläche des Versteifers.

Die F i g. 10 zeigt die Verwendung eines Hilfsverstärkers über die gesamte innere Oberfläche des Versteifers. Der Formkörper besteht aus der Schale 20, dem Versteifer 21 und dem Hilfsverstärker 28, der aus einer harzartigen Zusammensetzung aus einem flexiblen Epoxyharz oder einem flexiblen Polyesterharz bestehen kann.

Ein senkrechter Querschnitt durch einen Armteil eines Möbelstücks, der aus der Schale 20, dem Versteifer 21, einem Metallrohr 24, das als Hilfsverstärker dient und einer Schicht 41 aus einem mit einem Füllstoff wie Kieselsäure gefüllten Polyester, die in gleicher Weise wirkt, wie der steife Polyurethanschaum bei der in Fig.8 dargestellten Kühlschranktür besteht, ist in F i g. 11 zu sehen.

Die Fig. 12 zeigt einen senkrechten Querschnitt durch einen weiteren Formkörper. Er besteht aus der geformten Hülle 20 und einem Rohr 29, das in den inneren Hohlraum der Hülle 20 eingebracht ist. Das Rohr 29 kann beispielsweise aus Papier oder aus Aluminiummetall bestehen. Den Raum zwischen Hülle 20 und Rohr 29 füllt ein Versteifer 22, der um das Rohr herum geschäumt worden ist. Das Rohr verringert die Neigung des Schaums zum nach innen Schrumpfen und

verringert auch die Menge des erforderlichen Schaums.

Die Fig. 13 zeigt einen Querschnitt durch einen

Formkörper in dreidimensionaler Darstellung. Der

gezeigte Gegenstand hat eine quaderförmige Gestalt.

ίο Die flachen Oberflächen dieser Art Gegenstand haben eine stärkere Neigung beim Ausschäumen in einem einstufigen Schaumfüllungsverfahren nach Außen gedrückt zu werden, wenn der Schaum steigt. Durch ein »Schichtverfahren« beim Füllen mit Schaum wird der übermäßige Druck beim Ausschäumen vermieden und gleichzeitig die Notwendigkeit einer äußeren Schutzform beim Ausschäumen beseitigt. Die Hülle 20 wird hierbei mit den einzelnen Schichten 34 bis 366 in aufeinanderfolgenden Arbeitsgängen ausgeschäumt.

Die Fig. 14 und 15 zeigen senkrechte Querschnitte ähnlicher Formkörper. Eine dünne geformte Haut 30 aus synthetischem Material ragt in den inneren Hohlraum der geformten Hülle 20 hinein. Während des Ausschäumens kann diese dünne Haut 30 durch einen Kolben 31 der nach beendetem Ausschäumen entfernt wird, gestützt werden (Fig. 14). Der Versteif er 22 füllt den Raum zwischen dem mit der Haut 30 überzogenem Kolben 31 und der Hülle 20. Wird der Kolben 31 nach beendetem Ausschäumen entfernt und die dünne Haut 30 aus synthetischem Material als Überzug auf dem Inneren des Versteifers 22 belassen, kann der Formkörper als thermoisolierter Behälter verwendet werden. Wahlweise ist in Fig. 15 gezeigt, daß sowohl die Haut 30 als auch der Kolben 31 entfernt sind und der dadurch gewonnene Raum mit einem Schaum geringerer Dichte gefüllt ist. Bei dieser Ausführungsform trägt der Versteifer 22 die Hülle 20 und hält die innere Schaumschicht 32 während des zweiten Ausschäumungsvorgangs. Die Dichte des Schaums des Verstei-

fers 22 kann bei etwa 100 bis 400 kg/m³ liegen und die der inneren Schaumschicht 32 bei etwa 25 bis 50 kg/m³. Der Schaum mit der höheren Dichte hat im wesentlichen die Versteiferaufgabe und verhindert eine Zerstörung während der zweiten Schäumungsstufe, ohne daß die Verwendung einer Schutzform beim Ausschäumen erforderlich wird. In einigen Fällen kann die Verwendung einer zweiteiligen oder mehrteiligen Form beim Ausschäumungsverfahren vorteilhaft sein.

Die F i g. 16 zeigt eine Modifikation des Hohlkörpers der in F i g. 10 dargestellt ist. Gegenüber diesem weist er zusätzlich eine Klebstoffschicht 37 zwischen der Hülle 20 und dem Versteifer 21 auf.

In Fig. 17 ist ein Querschnitt eines weiteren Formkörpers dargestellt. Diese Art Formkörper hat auf

der Vorderseite eine reliefartige Oberfläche. Das Relief ist in der Hülle 20 geformt, die die Oberfläche des Formkörpers bildet. Der Formkörper besteht weiter aus einem Versteifer 21, einer Klebstoffschicht 37 und einem Hilfsverstärker 38. Die Oberfläche weist Erhöhungen 40 auf.

In Fig. 18 ist ein Querschnitt durch einen anderen Formkörper mit einer reliefartigen Oberfläche gezeigt. Die Hülle 20 wurde zunächst in einer Form gebildet. Der Versteifer 21 wird durchgeformt. Ein Hilfsverstärker 28 wird durch Vergießen einer flüssigen harzartigen Zusammensetzung wie einer flexiblen Epoxyharzmasse in den Versteifer 21 geformt.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

ίο Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen eins zwei- oder mehrschichtigen Formkörpers aus Kunststoff, bei dem eine äußere Schicht aus einem flexiblen Material an der Innenwand einer mit Hinterschneidungen versehenen Form gebildet und eine Hülle mit einer Öffnung geformt wird, worauf durch diese öffnung ein verfestigbares Material in die Hülle το eingebracht, die Innenseite der Hülle damit ausgekleidet und das Material zur Versteifung und Hinterlegung der Hülle verfestigt wird, wobei die Hülle ihre ursprüngliche Form beibehält, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle aus der Form entfernt wird, bevor das verfestigbare Material eingebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle in einer einteiligen Form gebildet wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Formen die Hülle mit einem Oberflächendekor versehen wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgeformte Hülle beim Bilden der Versteifung als einzige Stütze dient.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgeformte Hülle beim Bilden der Versteifung durch eine Stützform abgestützt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle und die Versteifung zusammen einen zweiten inneren Hohlraum ausbilden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hilfsverstärker an wenigstens einem Teil der Innenfläche des zweiten Hohlraumes angewendet wird.