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Verfahren zum Herstellen von Formkörpern aus geschäumtem Kunststoff
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Formkörpern aus geschäumtem
Kunststoff im Spritzguß-, Preß- oder Rotationsgußverfahren, wobei während der Formfüllung
bzw. Ausbildung des Formkörpers mittels Gegendruck die Aufschäumung unterbunden
wird und sie danach unter kontrollierter Verminderung des Gegendruckes erfolgt.
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Bei der Herstellung von Formkörpern aus geschäumtem Kunststoff waren
oft ihre Struktur und die Oberflächenglätte nicht zufriedenstellend.
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Untersuchungen haben gezeigt, daß die optimale Temperatur zum AuSschäumen
einer treibmittelhaltigen Kunststoffschmelze nur wenig oberhalb der Erweichungstemperatur
liegt. Bei diesen Temperaturen liegt die Fließfähigkeit und die Zähigkeit der Schmelze
in einem Bereich, der eine maximale Aufschäumung erlaubt. Unter der Wirkung des
Treibmittels können sich viele Zellen bilden und wachsen, ohne daß Zellwände gleich
zerreißen und es dadurch zu Störungen in der Schaumstruktur kommt.
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Für den FormfUllvorgang oder das Ausbilden des Formkörpers wird eine
wesentlich höhere Temperatur der Kunststoffschmelze verlangt, damit sie eine geringe
Viskosität und ein gutes Fließverhalten hat. Bei soliden Formkörpern erhöht man
hierzu die Temperatur oft, bis sie wenig unterhalb der Zersetzungstemperatur liegt.
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Bei der bisherigen Herstellung von Formkörpern aus geschäumtem Kunststoff
wählte man als Kompromiß eine dazwischenliegende Temperatur, bei der die Formfüllung
bzw. Ausbildung des Formkörpers schon möglich und die Aufschäumung mit akzeptierbarer
Struktur noch möglich war.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das Verfahren zur Herstellung
von Formkörpern aus Kunststoff dahingehend zu verbessern, daß sowohl eine gute Formfüllung
bzw. Ausbildung des Formkörpers als auch eine optimale Aufschäumung erreicht wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die treibmittelhaltige
Kunststoffschmelze bei optimaler Verformungstemperatur in die Form eingefüllt bzw.
dort der Formkörper ausgebildet wird und daß sie nach dem Abkühlen auf die optimale
Aufschäumungstemperatur durch kontrollierte Verringerung des Gegendruckes aufgeschäumt
wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren bezieht sich auf die Herstellung von
Formkörpern aus geschäumtem Kunststoff, die beispielsweise im Spritzguß-, Preß-
und Rotationsgußverfahren gefertigt werden.
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E3 ist bekannt, das Aufschäumen einer treibmittelhaltigen Kunststoffschmelze
dadurch zu unterbinden, daß der Raum, in dem sich die Schmelze befindet, mit einem
Druck beaufschlagt wird, der höher als der jeweilige Treibmitteldruck ist. Bei der
Lösung der Erfindungsaufgabe wurde von dieser Möglichkeit, mit Hilfe eines Gegendruckes
die Formfüllung bzw. die Ausbildung des Formkörpers von dem Aufschäumvorgang zu
trennen, Gebrauch gemacht, um für den jeweiligen Vorgang die optimalen Temperaturbedingungen
einzustellen.
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Beim Spritzgießen wird die treibmittelhaltige Kunststoffschmelze im
Spritzzylinder auf die für die Formfüllung optimale Temperatur gebracht und mit
dieser Temperatur in die Form gefüllt, d.h. eingespritzt. Entweder wird durch den
in der Form herrschenden Gegendruck eines flüssigen oder gasförmigen Druckmediums
die Aufsch-umung in der ersten Phase verhindert, oder durch den Druck des Materials
selber, wenn die Spritzgußform anfänglich vollständig mit der treibmittelhaltigen
Kunststoffschmelze gefüllt wird. Während der die Aufschäumung verhindernde Druck
aufrecht erhalten wird, kuhlt man über die Formwandung die Kunststoffschmelze aktiv
oder läßt sie sich selbst abkühlen,bis die optimale Aufschäumungstemperatur erreicht
ist. Dann läßt man das gasförmige oder flüssige Druckmedium kontrolliert entweichen
oder zieht entsprechend viel Kunststoffschmelze aus der Form, die anfänglich vollständig
gefüllt war, ab, bzw. vergrößert das Formvolumen so, daß die Aufschäumung bei der
nun herrschenden optimalen Aufschäumungstemperatur erfolgen kann.
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Beim Preßverfahren wird treibmittelhaltiges Kunststoffpulver oder
-granulat, treibmittelhaltige Kunststoffpaste oder auch entsprechende Komponenten
in eine Form gegeben, deren Oberteil mit dem Preßstempel einer Presse verbunden
ist. Formunter- und Formoberteil sind beheizt und kühlbar. Unter dem Druck der Presse
in Verbindung mit der äußeren Beheizung geliert der Kunststoff. Nach der Erfindung
wird die Preßform auf die 9emperatur aufgeheizt, bei der der Kunststoff schnell
geliert und zu fließen beginnt, und so den Formkörper bis in den letzten "winkel
hinein ausbildet. Ist dies geschehen, kühlt man die Preßform herunter, um die optimale
Aufschäumungstemperatur der Schmelze zu erreichen. Dann wird der Preßstempel mit
dem Formoberteil kontrolliert angehoben. Hierdurch wird der durch den Druck des
Formoberteils erzeugte Gegendruck kontrolliert vermindert, so daß die Aufschäumung
einsetzen kann.
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Beim Rotationsgußverfahren werden Hohlkörper mit definierter, äußerer
Form hergestellt, indem in eine Rotationsform, die um zwei senkrecht zueinander
angeordneten Achsen gedreht wird, Kunststoffpulver, -granulat oder -paste, oder
auch entsprechende Komponenten, gegeben werden und diese Rotationsform dann von
außen aufgeheizt wird. Die Kunststoffrohprodukte gelieren an der Wand an, und der
Formkörper bildet sich aus. Will man nun Formkörper aus geschäumtem Kunststoff fertigen,
so müssen die in die Rotationsform gefüllten Kunststoffrohprodukte Treibmittel enthalten.
Damit durch die Aufschäumung die Ausbildung der Form während des Gelierprozesses
nicht behindert wird, wird die Rotationsform mit einem Druck beaufschlagt, der nach
der Ausbildung des Form körpers, hier des Hohlkörpers, kontrolliert abgelassen und
gegebenenfalls auf einen niedrigeren als den Atmosphärendruck vermindert wird.
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Nach der Erfindung heizt man während des Gelierens und der Ausbildung
des Formkörpers die Rotationsform derart auf, daß der Kunststoff seine optimale
Verformungstemperatur erhält, wobei der Druck des gasförmigen oder flüssigen Druckmediums
eine Aufschäumung sicher verhindert. Zum anschließenden Aufschäumen wird die Form
gekühlt und nach Erreichen'der optimalen Aufschäumungstemperatur der Druck des Druckmediums
kontrolliert gesenkt und so die Aufschäumung bewirkt.
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Durch dieses neue Verfahren lassen sich in vorteilhafter Weise Formkörper
aus geschäumtem Kunststoff herstellen, die sich durch eine gut ausgebildete Form
und eine glatte Oberfläche auszeichnen und die zudem eine gleichmäßige Schaumstruktur
aufweisen.