DE202005007584U1

DE202005007584U1 - Vorrichtung zum Rotationssintern

Info

Publication number: DE202005007584U1
Application number: DE200520007584
Authority: DE
Original assignee: Rehau AG and Co
Current assignee: Rehau Automotive SE and Co KG
Priority date: 2005-05-13
Filing date: 2005-05-13
Publication date: 2005-07-28
Anticipated expiration: 2015-05-14

Abstract

Vorrichtung zum Rotationssintern 1 von Hohlkörpern 17 aus Polymermaterial, dadurch gekennzeichnet, dass an der Stelle, an welcher der erzeugte Hohlkörper 17 eine Öffnung 18 aufweisen soll, in der Vorrichtung 1 ein Einsatz 13 eingefügt ist, der über eine Wärmedämmung 16 thermisch von den Formhälften 11, 12 getrennt ist und der einen über die Öffnung 18 entlang des Umfangs überstehenden Rand 19 von 2 bis 20 mm Breite aufweist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung für das Rotationssintern zur Herstellung von Hohlformteilen aus Polymermaterial mit einer oder mehreren Öffnungen.
Zur Herstellung von Hohlkörpern aus polymeren Werkstoffen wird neben dem Extrusionsblasformen auch das Rotationssinterverfahren seit vielen Jahren eingesetzt.
Während das Extrusionsblasformen sich bei der Herstellung mannigfaltigster Hohlkörper, wie Surfbretter, Luftführungen oder Kraftstofftanks im PKW-Bau, Getränkeflaschen, Behälter für Medikamente oder für Waschmittel, etabliert hat, ist dies dem Rotationssinterverfahren bisher nur in wenigen Fällen gelungen. Beispiele hierfür sind die Herstellung von PVC-Bällen, Kraftstofftanks für LKW oder Heizöltanks.
Beim Rotationssinterverfahren wird das Polymer – als Paste, Pulver oder Granulat – in eine Formhöhlung, die üblicherweise aus Metall besteht, eingebracht und anschließend die Formhöhlung einer Kombination von Rotations- und/oder Taumelbewegungen unterworfen. Dabei "klebt" das Polymere zunächst an der Innenseite der beheizten Formhöhlung an, im weiteren Verlauf des Verfahrens schmilzt es auf, verteilt sich schließlich gleichmäßig auf der Innenoberfläche der Formhöhlung und bildet so eine die Innenseite der Formhöhlung komplett auskleidende, homogene Polymerschicht.
Anschließend wird die Formhöhlung abgekühlt, wodurch die Polymerschicht, also der rotationsgesinterte Hohlkörper, die erwünschte Festigkeit erhält. Nun öffnet man die – üblicherweise zweiteilige – Formhöhlung und entnimmt den Hohlkörper.
In vielen Fällen werden nun durch separate Bearbeitungsschritte eine oder mehrere Öffnungen mittels Sägen, Fräsen oder Schneiden erzeugt. Nachteil des Fräsens oder Sägens der Öffnungen ist, dass Polymermaterial zu zerspanen ist.
Wegen der Erwärmung der Schnittwerkzeuge ist die Säge- und Fräsgeschwindigkeit begrenzt, was den Fertigungsausstoß einschränkt. Außerdem fallen beim Sägen und Fräsen in großem Maße feine Späne an, was zur Verschmutzung der Teile führt. Die Späne können auf Grund der elektrostatischen Aufladung beim Schnittvorgang am Teil haften und sind zu entfernen, was weiteren Aufwand verursacht. Zudem verschmutzen die Späne die gesamte Fertigungsstätte, was Aufwand für die Reinhaltung, Entsorgung und eine Belastung des Personals bis hin zur Unfallgefahr darstellt.
Beim Schneiden kann die eindringende Klinge den Hohlkörper verformen, da dieser auszuweichen versucht. Er ist deshalb aufwendig in einer bestimmten Lage zu halten.
In der Regel wird ein Trennschnitt deswegen nicht völlig eben und ist oftmals nachzuschneiden.
Gegebenenfalls werden anschließend Rohre, Schläuche, Formteile oder dergleichen durch Schweiß- oder Klebevorgänge angebracht.
Das Rotationssintern ist gekennzeichnet durch geringe Entwicklungs- und Werkzeugkosten einerseits, durch wesentlich höheren Zykluszeiten und damit deutlich höhere Verfahrenskosten andererseits. Somit ist es nach dem Stand der Technik hauptsächlich für große Teile in kleiner Stückzahl geeignet oder generell für Teile, die in kleiner bis mittlerer Stückzahl hergestellt werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Vorteile des Rotationssinterverfahrens grundsätzlich beizubehalten, durch eine geeignete Modifikation der bekannten Vorrichtungen jedoch deutlich kostengünstiger zu gestalten, um konfektionierte Teile mit Öffnungen werkzeugfallend herzustellen, die oben genannten Fertigungsnachteile und Aufwendungen zu vermeiden und dem Rotationssinterverfahren eine breitere Anwendung zu erschließen.
Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Schutzanspruchs 1 gelöst.
Bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen finden sich in den Unteransprüchen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung erlaubt es, dass bereits beim Urformprozess eine oder mehrere Öffnungen in den rotationsgesinterten Hohlkörper eingebracht werden können, ohne dass nachfolgend spanlose oder spanabhebende Schneidverfahren erforderlich sind.
Dies gelingt erfindungsgemäß dadurch, dass in der Formhöhlung, in welcher der herzustellende Hohlkörper erzeugt wird, jeweils an den Stellen ein Einsatz eingebracht ist, an denen eine Öffnung vorgesehen ist. Dieser Einsatz weist einen über die Öffnung entlang des Umfangs überstehenden Rand von 2 bis 20 mm Breite auf.
Der jeweilige Einsatz ist vom beheizten Teil der Formhöhlung thermisch isoliert. So können die Polymerteilchen nicht auf der Oberfläche des Einsatzes anhaften und dort keinen Polymerfilm ausbilden.
Zur Verstärkung des polymerabweisenden Effektes kann der Einsatz an seiner Innenoberfläche mit einer Antihaftbeschichtung versehen sein und/oder zusätzlich gekühlt werden.
Die Art der Antihaftbeschichtung richtet sich nach dem zu sinternden Polymeren.
Im Falle von Polyolefinen als Sinterpolymere hat sich eine Antihaftbeschichtung aus PFA besonders bewährt.
Der in der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzeugte polymere Hohlkörper verfügt im Bereich des jeweiligen Einsatzes verfahrensbedingt über keine Wandung, es ist also in einem Arbeitsgang ein Höhlkörper mit einer oder mehreren Öffnungen entstanden.
Die jeweilige Öffnung entspricht der Kontur der Formhöhlung, sie ist gratfrei und frei von Spänen.
Die Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergibt für das Rotationssinterverfahren vor allem folgende Vorteile:
Ein Entfernen der Hohlkörperwand im Bereich der Öffnungen entfällt, dadurch entsteht kein verfahrenstechnischer und personeller Aufwand für das Scheiden oder Fräsen der Öffnungen, weiterhin entfällt die Notwendigkeit, die Schneid- oder Fräsrückstände vom Hohlkörper zu entfernen, diese zu granulieren und sie mit dem entsprechenden Logistikaufwand dem Urformprozess wieder zuzuführen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung senkt also die Verfahrenskosten des Rotationssinterverfahrens um so mehr, je mehr Öffnungen der herzustellende Hohlkörper aufweist.
Nachfolgend wird die Vorrichtung für das Rotationssinterverfahren zur Erzeugung eines Hohlkörpers mit einer Öffnung am Beispiel eines LDPE-Behälters detailliert erläutert.
1 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung 1;
2 zeigt den mittels der Vorrichtung 1 hergestellten Behälter 17.
1 zeigt die Rotationssintervorrichtung 1 aus Stahl, bestehend aus den heiz- und kühlbaren Formhälften 11 und 12, welche die Kavität 10 bilden, sowie eine Wärmedämmung 16, welche die thermische Trennung zu dem Einsatz 13 bewirkt.
Der gekühlte Einsatz 13, der eine Anti-Haftbeschichtung 14 aufweist, verschließt die Öffnung der Rotationssintervorrichtung 1.
Der Einsatz 13 ist mit einer Wärmedämmung 16 thermisch von den Formhälften 11, 12 getrennt.
Dazu kann die Wärmedämmung 16, wie in 1 gezeigt, den Formhälften 11, 12 zugeordnet sein, in einer anderen Ausführung kann der Einsatz 13 aber auch so gestaltet sein, dass die Wärmedämmung 16 am Einsatz 13 angeordnet ist.
Der Einsatz ist so ausgeführt, dass er einen über die Öffnung 18 entlang des Umfangs überstehenden Rand 19 von 2 bis 20 mm Breite aufweist.
Zur Befüllung der Kavität 10 mit Polymermaterial ist eine Einfüllöffnung 15 vorgesehen.
2 zeigt einen Behälter 17, der eine Öffnung 18 aufweist.
Der Behälter 17 ist in der Rotationssintervorrichtung 1 hergestellt worden.
Die Herstellung des Behälters 17 wird wie folgt vorgenommen:
Die Vorrichtung 1 wird auf 180°C vorgeheizt, dann das LDPE in Form eines groben Pulvers mit einer mittleren Korngröße 0,5 mm über die Einfüllöffnung 15 in die Kavität 10 eingebracht. Nun wird die Formhöhlung mittels einer Vorrichtung (hier nicht gezeigt) in Drehbewegungen versetzt, die über die 3 Raumachsen verlaufen.
Nach ca. 10 Minuten hat sich an der Innenoberfläche der Formhöhlung, mit Ausnahme des Bereiches des Einsatzes 13, die gewünschte homogene Schicht aus LLDPE – der Behälter aus LDPE – gebildet.
Die Vorrichtung 1 wird anschließend auf ca. 15°C abgekühlt, dann der Einsatz 13 entfernt und die Formhälften 11 und 12 getrennt. Der LDPE-Behälter 17 mit der integrierten Öffnung 18 kann nun entnommen werden.
Der LDPE-Behälter 17 weist gemäß der vorliegenden Erfindung eine nacharbeitsfreie Öffnung 18 auf.

Claims

Vorrichtung zum Rotationssintern 1 von Hohlkörpern 17 aus Polymermaterial, dadurch gekennzeichnet, dass an der Stelle, an welcher der erzeugte Hohlkörper 17 eine Öffnung 18 aufweisen soll, in der Vorrichtung 1 ein Einsatz 13 eingefügt ist, der über eine Wärmedämmung 16 thermisch von den Formhälften 11, 12 getrennt ist und der einen über die Öffnung 18 entlang des Umfangs überstehenden Rand 19 von 2 bis 20 mm Breite aufweist.
Vorrichtung 1 nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz 13 kühlbar ist.
Vorrichtung 1 nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz 13 an der der Kavität 10 zugewandten Seite mit einer Antihaftbeschichtung 14 versehen ist.
Vorrichtung 1 nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmedämmung 16 am Einsatz 13 oder an den Formhälften 11, 12 angeordnet ist.