DE1704858B2

DE1704858B2 - Verfahren zum Herstellen von Gegenständen aus festem Schaumkunststoff mit glatter AuBenhaut

Info

Publication number: DE1704858B2
Application number: DE1704858A
Authority: DE
Inventors: Fleet E. Alhambra Nuttall; Wallace H. Torrance Shapero
Original assignee: Mattel Inc
Current assignee: Mattel Inc
Priority date: 1967-05-02
Filing date: 1968-01-31
Publication date: 1975-11-06
Also published as: US3541192A; GB1141668A; FR1549678A; DE1991756U; ES346187A1; DE1704858A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiges Verfahren ist aus der US-PS 32 11 605 bekanntgeworden, mit der angestrebt wurde. Kunststoffgegenstände mit holzähnlichen Eigenschaften herzustellen, wobei insbesondere auch die Schwerpunktlage derjenigen eines Holzgegenstandes entsprechen sollte.

Gemäß dem bekannten Verfahren wurde eine geschmolzene Kunststoffmasse mit Blähmittel in einen Formhohlraum eingeführt, dann unter Aufrechterhaltung eines die Blähwirkung unterbindenden Druckes in der Form gekühlt, bis eine Außenhaut von wenigstens Ve" Stärke erstarrt war, und dcnach der Druck des geschmolzenen Kunststoffkernes reduziert, so daß das Blähmittel wirksam werden konnte.

Das Anwendungsgebiet der vorliegenden Erfindung liegt demgegenüber bei der Herstellung von Kunststoffgegenständen, insbesondere Puppen mit einer Außenhaut, die wie die menschliche Haut aussieht und sich auch so anfühlt.

Derartige Gegenstände hat man bisher gemäß US-Patent 28 19 753 beispielsweise aus zwei verschiedenen Gummilagen gefertigt. Dabei wurden die beiden Lagen, eine innere Schaumgummilage und eine äußere, homogene Gummilage, durch Vulkanisation eng miteinander verbunden, und e· war auch nötig, komplizierte Gegenstände aus verschiedenen, dann miteinander zu verbindenden Einzelteilen aufzubauen. Das bedeutet einen erheblichen Arbeitsaufwand und führt auch zu Gegenständen mit unerwünschten Trennfugen.

Aus dem US-Patent JJ Oft 960 ist es bekannt, einen geschäumten I'lastikKegcnsland mit einer glatten Außenfläche herzustellen. Die glatte Außenfläche ist ledoch nicht weuh. In anderen US-Palentschriften, z. B. 29 01 4<U., Jl W) (M und J2 M b J5, wird die Verwendung von Preßformen erläutert, mit deren Hilfe die Schäiirnung des l'laslikmaterials verhindert wird, wenn das· Blähmittel aktiv wird. Auch auf diese Weise haben sich |Cflf)(h keine < icKcnstände mit einer der menschli-858

chen Haut ähnlichen, glatten und weichen Außenhaut herstellen lassen.

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen von Gegenständen aus festem Schaumkunststoff mit glatter Außenhaut und geschäumten Innenbereich zu schaffen, welches zu einer der menschlichen Haut ähnlichen, glatten und weichen Außenhaut führt.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren der eingangs als bekannt vorausgesetzten Gattung gemäß dem Kennzeichnungsmerkmalen des Anspruchs 1 geführt. Vorzugsweise wird dabei die Form in ein Wasserbad eingebracht.

Das Verfahren nach der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß es zu einer weichen, glatten und auch falten- und rillenfrcien Haut führt, die verschleißfest und nicht schmutzend ist und sich auch nicht ablöst. Dabei zeichnet sich das Verfahren auch durch einfache Durchführbarkeit und geringen Vorrichtungsaufwand aus. Es lassen sich auch vergleichsweise komplizierte Formen einstückig ohne unerwünschte Trennfugen herstellen.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung der einzel nen Verfahrensstufen nach der vorliegenden Erfindung;

F i g. 2 ist eine Querschnittansicht einer Form und zugehöriger Anschlüsse, welche im Zusammenhang mit den Verfahren nach Fig. 1 Verwendung finden; in der Darstellung nach F i g. 2 wird das Entstehen der glatten und weichen Außenhaut eines geschäumten Plastikgegenstandes dargestellt;

F i g. 3 ist eine vergrößerte Teil-Schnittansicht von Linie3-3in Fig.2;

Fig.4 ist eine Schnittansicht der Form und der zugehörigen Anschlüsse nach Fig.2, wobei der Plastikgegenstand dargestellt ist, nachdem alle die in Fig. 1 dargestellten Verfahrensschritte durchgeführt wurden;

Fig.5 ist eine vergrößerte Teil-Schnittansicht von Linie5-5in Fig.4und

F i g. 6 ist eine Teil-Schnittansicht der in F i g. 2 dargestellten Form in Kombination mit einer zweiten Ausführungsform der zugehörigen Ausrüstung und eines erfindungsgemäß gefertigten Plastikgegenstandes.

Das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung kann verwendet werden, um einen Plastikgegenstand 10, wie er in Fig.4 dargestellt ist, herzustellen. Der Plastikgegenstand weist eine weiche und glatte Außenhaut 12 und einen geschäumten Innenteil 14 auf. Der Plastikgegenstand 10 ist zum Zwecke der Darstellung, nicht jedoch in begrenzendem Sinne, als Körperglied für eine Spielzeugfigur dargestellt (bei welchem eine genaue Formgebung einer glatten Oberfläche und eine Biegsamkeit des fertigen Produktes von Bedeutung sind) und kann aus einem Plastik-Ausgangsmaterial 15 ( F i g. 2 und 3) gefertigt werden, welches Gas bilden kann. Ein solches Ausgangsmaterial kann aus bekannten Plastikmaterialien bestehen, wie sie in dem US-Patent 32 93 094 beschrieben sind. Dabei werden bekannte Blähmittel verwendet, um das Ausgangsmaterial gasbildend zu gestalten. Bei Verwendung passender Weichmacher und anderer Mittel, welche Fachleuten bekannt sind, wird ein weiches Produkt mit zufriedenstellender Farbe erzielt. Es können auch viele andere Plaslikstoffe bekannter Art mit passenden Blähmitteln verwendet werden, wie sie in den US-Patenten 29 01 446,31 44 493, 31 60 689, 32 00 176, 32 68 635 und 33 06 906 beschrie-

ben sind. Ein Beispiel eines passenden Ausgangsmaterials wird zum Zwecke der Darstellung, nicht jedoch in beschränkendem Sinne, aufgeführt:

Material

Polyvinylchlorid-Harz

Dioctylphthalat

Dioctyl-Sebazat

Polyester-Weichmacher

Epoxy-Weichmacher

Neutrales Kalzium-Petronat

Schaumzellen-Stabilisierer

Farbpigment

Wärmestabilisierer

Azodikarbonamid-Puder

Gewichtsteile

100

53

10

2
2
3
3

35

40

15 bis 200 Gewichtsteile Weichmacher pro 100 Teilen Harz können verwendet werden, während Gemische von zwei, drei oder mehreren eingesetzt werden können, um jeweils eine der bestimmten Eigenschaften zu erzielen. Dies gilt auch für das Harz und alle anderen Zusätze bekannter Art.

Eine passende GuB- bzw. Druckform 16 ist in den Fig.2, 4 und 6 dargestellt und kann teilweise mit dem Ausgangsmaterial 15 gefüllt werden. Dieses wird dann in der weiter unten beschriebenen Weise behandelt, um den Plastikgegenstand 10 zu erhalten. Der Ausdruck »teilweise gefüllt« bedeutet, daß beträchtl-che Leerstellen /wischen den Körnern eines granulalförmigen Ausgangsmaterials ein Gas- oder Luftvolumen in der Form 16 erzeugen. Obwohl keine weiteren Körner in die Form 16 eingebracht werden können, ist diese trotzdem nur »teilweise gefüllt«.

Die Form 16 besteht aus einer umhüllenden Seitenwand 18, aus einer geschlossenen Unterseite 20 und aus einer geöffneten Oberseite 22. Die Form bildet einen Hohlraum 24 von bestimmter Form, um einen Plastikgegenstand 10 einer bestimmten Gestalt und Größe anzupassen.

Die in den Fig. 2 und 4 dargestellte Form 16 kann mit Hilfe eines Deckels 26 geschlossen werden. Dieser wird auf die offene Oberseite 22 so aufgelegt, daß auf diese Weise ein im wesentlichen gasdichter Behälter 27 gebildet ist. Im Deckel bzw. Verschluß 26 befindet sich ein Druckminderventil bzw. Sicherheitsventil 32 und ein Abschlußventil 34, welches über einen T-förmigen Anschluß 36 mit dem Hohlraum 24 in Verbindung steht. Der Anschluß 36 besteht aus einem Arm 38 mit einer keramischen Stange 40 innerhalb des Hohlraumes 24, wenn der Deckel 26 sich in seiner Lage auf der Oberseite 22 befindet. Die Stange 40 ist genügend porös, um das Eindringen bzw. Austreten eines entsprechenden Gases zu ermöglichen, obwohl gleichzeitig verhindert wird, daß das Ausgangsmaterial 15 aus dem Hohlraum 24 entweicht. Der Druck in dem Hohlraum 24 wird mit Hilfe eines Anzeigegerätes 28, welches über einen Stutzen 30 an den Anschluß 36 angeschlossen ist, abgefühlt.

Die in Fig.6 dargestellte Form 16 wird mit Hi'fe eines Deckels 42 verschlossen, um einen gasdichten Behälter 43 zu bilden. Der Deckel 42 trägt einen T-förmigen Anschluß 44 mit einem Seitenarm 46, welcher mit dem Hohlraum 24 in Verbindung steht. Dieser Seitenarm 46 trägt ein Bündel schraubenförmig gewundener Drähte 48 und zwischen den Drähten ist genügend Abstand, um das Eindringen oder Austreten von Dampf oder Gas zu ermöglichen, während

55 gleichzeitig verhindert wird, daß das Ausgangsmaierial aus dem Raum 24 entwe>cht. Der Anschluß 44 weist auch einen Arm 49 auf, an welchem ein Dn-ckentlastungsventil 50 vorgesehen ist, während ein Dampfgenerator 54 über eine Leitung 56 an einen weiteren Arm 52 des Anschlusses angeschlossen ist. Der Dampfgenerator bzw. Dampferzeuger 54 enthält eine entsprechende Menge von Wasser 58 oder einer anderen passenden Flüssigkeit, mit welcher ein Gasdruck im Raum 24 erzeugt werden kann.

Nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung kann die Form 16 teilweise mit Ausgangsmaterial 15 aufgefüllt werden. Das Ausgangsmaterial i5 kann dann in bestimmter Weise behandelt werden, um die Bildung des Außenhautteils 12 einzuleiten und um das Ausgangsmaterial gasbildend zu gestalten, während ein Gasdruck in der Form 16 aufrechterhalten bleibt, um das Entweichen des Gases vom Ausgangsmaterial zu beschränken.

Beispiel

20 Gramm eines Ausgangsmaterials der genannten Zusammensetzung wurden in eine Kupferform 16 mit einem Kaum 24 von 80 ecm eingefüllt.

Die Form 16 wurde dann zur Bildung eines gasdichten Behälters 27 abgeschlossen, indem der Deckel 26 und das zugehörige Meßgerät 28, das Druckminderventil 32 und das Abschlußventil 34 auf die geöffnete Oberseite 22 der Form aufgesetzt wurden.

Die Form 16 und das Ausgangsmaterial wurden einer Behandlung unterzogen, indem der Behälter 27 in einen Umwälz-Warmluftofen 60 ( Fi g. 2) mit einer Temperatur von 149°C eingelegt wurde. Der Behälter 27 wurde vier Minuten lang in Umdrehung versetzt, um das Ausgangsmaterial 15 zu gelieren. Die Form 16 und die zugehörige Ausrüstung wurden aus dem Ofen 60 entnommen, wonach Druckluft über das Ventil 34 in die Form 16 eingeleitet wurde, bis der Druck im Raum 24 4,9 kp/cm² betrug. Die Form wurde dann in ein Bad geschmolzenen Salzes (nicht dargestellt) eingetaucht und bei einer Temperatur von 191°C während vier Minuten in diesem gehalten. Zu diesem Zeitpunkt betrug der Druck innerhalb des Raumes 24 etwa 9,8 kp/cm². Der Behälter 27 wurde dann aus dem Salzbad herausgenommen und in einen Wasserbehälter 62 ( F i g. 4) bei einer Temperatur von 21°C eingetaucht. Dabei wurde der Behälter etwa 6 Sekunden abgeschreckt, um den Außenhautbereich 12, wo dieser an der Form 16 anliegt, abzukühlen. Der Innendruck in der Form 16 wurde zu diesem Zeitpunkt reduziert, indem das Ventil 34 geöffnet wurde. Die Aktivierung oder Expansion des Gases durch das Blähmittel im Ausgangsmaterial 15 schritt voran, wobei sich der geschäumte Innenbereich 14 bildete.

Wegen des kühleren Zustandes des Hauiteiles 12 ist die Blähentwicklung in der Haut weniger kräftig, wobei sich eine ebene und glatte Außenfläche bildet. Das erstarrende Ausgangsmaterial ist nicht sehr leitfähig, so daß der Innenteil des Materials wesentlich heißer ist als die an den Formwänden anliegenden Teile. Das entwichene Gas wurde durch das Ventil 34, welches geregelt werden kann, abgelassen. Es hat sich herausgestellt, daß ein langsames Ablassen des Gases eine besser geschäumte Masse bewirkt als ein plötzliches Ablassen. Das Ablassen des Gases innerhalb einer Minute kann als langsames Ablassen bezeichnet werden.

Der Behälter 27 wurde einige Minuten im Tank bzw. Behälter 62 gelassen, um die Bildung des Außenhautteiles 12 zu vervollständigen und um den Innenteil 14 abzukühlen. Dann wurde die Form geöffnet, um den Plastikgegenstand 10 herausnehmen zu können. Der Außenhautteil 12 erwies sich ah weich und glatt und hatte eine verhältnismäßig hohe Dichte. Der Innenteil 14 war ausreichend geschäumt und flexibel.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche: 17

1. Verfahren zum Herstellen von Gegenständen aus festem Schaumkunststoff mit glatter Außenhaut und geschäumten Innenbereich aus einer expandierbaren blähmitielhaltigen Plastisolmasse durch Einbringen der Plastisolmasse in eine Form, Kühlen der Form auf eine unterhalb der Aktivierungstemperatur des Blähmittels liegende Temperatur und Absenken des Druckes in der Form unter Aufrechterhaltung der Kühlung, um das Plastisol im Innenbereich aufschäumen zu lassen und Entnehmen des erzeugten geschäumten Gegenstandes aus der Form, dadurch gekennzeichnet, daß man zunächst eine Schicht der Plastisolmasse an der Forminnenwand bei Umgebungsdruck und bei einer zur Aktivierung des Blähmittels nicht ausreichenden Temperatur geliert und die gelierte Schicht unter einem die Freisetzung von Gas aus dem Blähmittel verhindernden Innendruck erhitzt

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Form in ein Wasserbad einbringt.