DE20303199U1 - Kunststoffvollkugel mit variablen mechanischen und physikalischen Eigenschaften - Google Patents
Kunststoffvollkugel mit variablen mechanischen und physikalischen EigenschaftenInfo
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Description
1. Titel und Beschreibung der Erfindung
„Kunststoffvollkugel mit variablen mechanischen und physikalischen Eigenschaften"
Bei der nachfolgend beschriebenen Erfindung handelt es sich um Vollkugeln aus Kunststoff, die durch ihren Aufbau bestehend aus einem Kern und einer oder mehrerer umgebender Schalen (Ummantelungen) bei gleichen Gesamtvolumen unterschiedliche Eigenschaften wie spezifisches Gewicht, Oberflächenhärte und Elastizität besitzen. Durch ihren mehrschaligen Aufbau können diese Kugeln mit in Grenzen variabel definierbaren mechanischen und physikalischen Eigenschaften bei konstanten Außenmassen hergestellt werden und so für verschiedenste Einsätze mit unterschiedlichen Anforderungen verwendet werden.
2. Aufgabenstellung
In manchen Bereichen der Industrie werden Kunststoffkugeln mit speziellen Anforderungen benötigt. Für Einsätze in Hydranten werden z.B. Kugeln mit speziellen spezifischen Gewicht sowie bestimmten Forderungen an Druckfestigkeit, Oberflächenhärte und Elastizität benötigt. Weitere besondere Anforderungen gelten für die Materialqualität, für bestimmte Parameter bei Zulassungen für Einsätze in Anlagen und Geräten der Lebensmittelindustrie und bei Trinkwasseranwendungen.
Kunststoffkugeln, die relativ einfach und wirtschaftlich zu produzieren sind und die in ihren Eigenschaften flexibel den o.g. Anforderungen angepaßt werden können, sind am Markt nicht verfügbar.
Die Aufgabe bestand darin, eine Vollkugel zu entwickeln, die durch ihren gesamten Aufbau die Möglichkeit bietet, bei konstanten Volumen die Eigenschaften der Gesamtkugel wie spezifisches Gewicht, Oberflächenhärte und Elastizität variabel in gewissen Grenzen für den jeweiligen Bedarfsfall anzupassen.
3. Stand der Technik
Am Markt sind heute eine Menge von Kunststoffkugeln verfügbar, die sich im Aufbau dadurch unterscheiden, dass sie entweder Vollkugeln sind, Hohlkugeln die nur aus einem Mantel bestehen oder Hohlkugeln mit einem Innenaufbau aus Hohlkammern sind.
Wolfgang Staude J
Patentanmeldung KunststoffvoinA/gel* * * *
23.02.2003
Diese drei Varianten unterscheiden sich bei gleichen Außenmaßen und gleichen Material hauptsächlich durch das unterschiedliche Gewicht und eine unterschiedliche Druckfestigkeit.
Die Vollkugeln sind zwar relativ einfach zu produzieren, haben aber den Nachteil, dass die mechanischen und physikalischen Eigenschaften durch das verwendete Rohmaterial praktisch vorbestimmt und festgelegt sind.
Die Hohlkugeln sind, zumindest was dickere, somit stabilere und vor allen gleichmäßige Wandstärken angeht, nicht ganz so einfach zu fertigen wie die Vollkugeln. Neben den bereits o.g. Nachteilen muß hier zusätzlich meist noch das Problem eines kleinen produktionsbedingten Loches (z.B. bei Gasinnendruckverfahren) in Kauf genommen und evtl. durch einen zusätzlichen Produktionsschritt beseitigt werden.
Die Hohlkugeln mit einem Innenaufbau erlauben im Gegensatz zu den beiden erstgenannten Ausführungen eine relativ große Bandbreite für das spezifische Gewicht der Gesamtkugel und unterschiedliche Druckfestigkeiten. Der Nachteil dieser Kugeln ist aber der deutlich höhere Produktionsaufwand. Diese Kugeln werden häufig als Halbschalen mit innenliegenden Stegen oder wabenförmigen Versteifungen im Spritzgießverfahren gefertigt und anschließend verklebt oder verschweißt. Zusätzlich ist meistens noch eine Nachbearbeitung der Fügenaht erforderlich. Die Größe, Anzahl und Lage der Hohlräume bestimmen die Eigenschaften der Kugel so maßgeblich mit.
Durch die Anforderung von speziellen Eigenschaften an die Kugeln in bestimmten Anwendungsfällen wie spezifisches Gewicht, Druckfestigkeit, Elastizität und Oberflächenhärte können bisher häufig nur die Hohlkugeln mit Innenaufbau zum Einsatz kommen. Neben den erwähnten deutlich höheren Produktionskosten sind hier auch noch aufwendigere und kosten intensivere Spritzgießwerkzeuge erforderlich.
4. Neuheit der Erfindung
Bei der Erfindung handelt es sich um einen Aufbau für eine Kunststoffvollkugel, die aus einem Kern und mindestens einer Ummantelung besteht und komplett in mehreren Schritten im Kunststoff - Spritzgießverfahren ohne weitere Nachbearbeitung produziert werden kann.
Die grundlegende Überlegung besteht darin, dass durch unterschiedliche Materialien für den Kern und für einen oder mehrere darüberliegende Mäntel die Eigenschaften
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Patentanmeldung KunststoffvolflAJfcjel··
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des Gesamtsystems variiert werden können. Durch Kombination von unterschiedlich schweren, auch geschäumten Kunststoffen, mit ihren jeweils eigenen spezifischen Eigenschaften wie Elastizität, Oberflächenhärte und Druckfestigkeit kann daraus resultierend eine Kugel mit neuen Eigenschaften für das Gesamtsystem definiert werden.
Um die Vollkugel bei gleichen Gesamtvolumen bzw. gleichen Durchmesser mit unterschiedlichen Eigenschaften wie Gewicht, Oberflächenhärte, Elastizität und Druckfestigkeit auszustatten, wird der Aufbau wie folgt gewählt:
1. Der Kern der Kugel ist ein Kunststoffkern, der je nach Anforderung aus einem Material oder Materialmix mit bestimmten spezifischen Gewicht besteht. Um eine größere Bandbreite beim spezifischen Gewicht für den Kern realisieren zu können, werden auch geschäumte Kunststoffe eingesetzt.
2. Die Kugel hat mindestens eine Kunststoffummantelung. Mindestens eine besteht aus einem Material oder Materialmix, das ein anderes spezifisches Gewicht als das für den Kern verwendete Material aufweist. Die weiteren mechanischen und physikalischen Eigenschaften dieses Ummantelungsmaterials können, müssen aber nicht vom Kemmaterial abweichen.
3. Für die Herstellung von Kern und Ummantelung(en) können beliebige Kunststoffe mit und ohne Zusatzstoffen, wie z.B. Glasfaser, Kohlefaser, Schäummittel, etc., verwendet werden und miteinander kombiniert werden.
Durch diesen Aufbau sind z.B. Vollkugeln mit bestimmten spezifischen Gewicht und entsprechender Festigkeit bei gleichzeitig vorhandenen elastischen Außenmantel zu produzieren.
Die Variationsmöglichkeiten durch o.g. unterschiedlichen Aufbau ergeben ein breites Spektrum von Kunststoffvollkugeln mit jeweils eigenen Eigenschaften und eröffnen vielfältige Einsatzmöglichkeiten.
Kugeln mit einem hohen Anspruch an die Oberflächengüte, an die Druckfestigkeit und die Langlebigkeit werden u.a. in Hydranten und somit bei Trinkwasseranwendungen eingesetzt. Neben den Ansprüchen und Anforderungen an das verwendete Material wegen des Einsatzes im Trinkwasserbereich müssen aber gleichzeitig bestimmte
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Eigenschaften wie Schwimmfähigkeit oder Eintauchtiefe in Wasser durch ein bestimmtes spezifisches Gewicht der Kugel sichergestellt werden. Durch die hier vorgestellte Erfindung sind gegenüber den bisherigen Lösungen deutliche wirtschaftliche Vorteile vorhanden.
Die Erfindung mit dem mehrschaligen Aufbau profitiert auch in der Zukunft durch die Weiterentwicklung von Kunststoffmaterialien mit neuen Eigenschaften. Der Kugelkern oder einzelne Ummantelungen können problemlos mit neu verfügbaren Materialien produziert werden und bieten so immer die Möglichkeit von bedarfsorientiert veränderten mechanischen und physikalischen Eigenschaften der Gesamtkugel.
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Claims (3)
1. Kunststoffvollkugel mit variablen mechanischen und physikalischen Eigenschaften dadurch gekennzeichet, dass die Vollkugel aus einem Kunststoffkern und mindestens einer Kunststoffummantelung besteht dadurch gekennzeichet, dass
2. Kunststoffvollkugel mit variablen mechanischen und physikalischen Eigenschaften dadurch gekennzeichet, dass der Kugelkern und mindestens eine Ummantelung unterschiedliche mechanische oder physikalische Eigenschaften besitzen dadurch gekennzeichet, dass
3. Kunststoffvollkugel mit variablen mechanischen und physikalischen Eigenschaften dadurch gekennzeichet, dass der Kunststoffkern der Vollkugel und/oder eine/mehrere Ummantelungen aus geschäumten Kunststoff bestehen
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