DE2065728A1

DE2065728A1 - Verfahren zur herstellung von kunststoffhohlkoerpern

Info

Publication number: DE2065728A1
Application number: DE19702065728
Authority: DE
Inventors: Patrick De La Bruniere; Pierre Lescaut; Philippe Luton
Original assignee: ATO Chimie SA
Current assignee: ATO Chimie SA
Priority date: 1969-11-28
Filing date: 1970-11-27
Publication date: 1975-06-19
Also published as: JPS4834385B1; SE379004B; GB1337962A; DE2058473B2; DE2065729B2; CA941245A; DK138678C; ES385960A1; LU62157A1; BE759576A; DE2058473A1; NL7017333A; CH531405A; FR2068150A5; DK138678B; DE2065729A1

Description

MÖNCHEN 21 P 20 65 728.7 GOTTHARDSTR. 81 ATO Chimie, Courbevoie, Tour Aquitaine (Prankreich)

"Verfahren zur Herstellung von Kunststoffhohlkörpern"

Ausscheidung aus P 20 58 473.0-16

Priorität aus der französischen Patentanmeldung 69/41160 vom 28. November 1969

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kunststoffhohlkörpern mit inneren Verstärkungen, Prallwänden und Anschlußarmaturen mittels Sinterformen.

Es ist bekannt. Hohlkörper durch Blasformen von Polyäthylen zu Schlauchfolien oder Rohren herzustellen. Tatsächlich beschränkt sich dieses bekannte Verfahren meist auf die Bildung von Hohlkörpern mit ziemlich geringer Dicke von etwa 2 mm. Wenn man Hohlkörper komplizierter Form herstellen muß, bewirken die Unregelmäßigkeiten des Streckens der Oberflächen, die bei diesem Verfahren auftreten. Unregelmäßigkeiten in der Stärke und machen es notwendig, im ganzen zuviel Material zu verwenden, damit auch an den schwächsten Stellen noch eine genügende Stärke und Festigkeit erreicht wird.

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Es ist weiterhin bekannt. Hohlkörper z.B. auf der Basis von Polyamiden nach dem Rotations-Gießverfahren herzustellen. Diese Hohlkörper haben eine gute mechanische Festigkeit und eine gute Undurchlässigkeit, vor allem für flüchtige Kohlenwasserstoffe von Treibstoffen, indessen ist der hohe Preis dieser Polymeren ein großer Nachteil und oft das größte Hindernis für ihren Einsatz.

Es wurde bekanntlich auch schon vorgeschlagen, Hohlkörper herzustellen durch Füllen einer geheizten Form mit einem thermoplastischen Pulver, wobei der nicht.geschmolzene Überschuß des Pulvers dann wieder entfernt wird. Geht man hierbei von Polyäthylen-Pulver aus, haben die erhaltenen Hohlkörper den Nachteil, daß sie für leichte Kohlenwasserstoffe zu durchlässig sind. Geht man dagegen von einem Polyamid aus, sind die Gestehungskosten zu hoch, da das Polymere zur Erreichung einer genügenden mechanischen Festigkeit ziemlich dick sein muß.

Es sind Versuche bekannt geworden, diese Nachteile zu vermeiden, indem man nach dem Rotations-Gießverfahren Hohlkörper hergestellt hat, die aus einer äußeren Hülle aus Polyäthylen und einer inneren Hülle aus Polyamid bestanden. Man hat festgestellt, daß bei diesem Verfahren die Polyamid-Schicht nicht sehr gut an der Polyäthylen-Schicht haftet. Darüber hinaus läßt sich die Dicke der Polyamid-Schicht nicht weit genug verringern, so daß die so erhaltenen Hohlkörper immer noch recht teuer sind.

Als besonders schwierig hat es sich im übrigen erwiesen, bei solchen Kunststoffhohlkörpern die häufig erforderlichen inneren Verstärkungen, Prallwände, Anschlußarmaturen u. dergl. derart einzuformen, daß einerseits die gewünschte Dichtheit gegenüber Flüssigkeiten, insbesondere flüchtigen Kohlenwasserstoffen, erzielt wird und andererseits eine Schichtentrennung vermieden wird.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, das die Herstellung von Kunststoffhohlkörpern mit eingeformten Verstärkungen, Prallwänden, Anschlußarmaturen u. dergl. gestattet, wobei die Kunststoffhohlkörper hohe Festigkeit und Dichtheit, insbesondere auch gegenüber Kohlenwasserstoffen, aufweisen sollen-.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Sinterform mit Einsatzstücken versehen wird, sodann mit Polyäthylenpulver in der gewünschten Wandungsstärke entsprechender Menge gefüllt und nach dessen Schmelzen eine Beschichtung aus Polyamid, vorzugsweise aus Polyamid-11, aufgebracht wird.

Dabei können die Einsatzteile öffnungen zum Füllen, Entleeren oder Probenehmen, Haltevorrichtungen für Meßeinstrumente, Prallwände u. dergl. bilden.

Eine vorteilhafte Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung besteht darin, daß die in dem Hohlkörper zu verbleiben bestimmten Einsatzstücke gemeinsam mit der Form erhitzt werden.

Eine andere vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, daß diejenigen Einsatzstücke, die keine Verbindung mit dem Hohlkörper eingehen sollen, kalt in die erhitzte Form eingebracht werden.

Das Verfahren nach der Erfindung wird nachfolgend anhand der Hohlkörper mit verschiedenen Einsatzteilen in beispielsweiser Ausgestaltung zeigenden Zeichnung erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen teilweisen Schnitt durch einen geschlossenen Hohlkörper mit Einsatzstücken, der sich noch in den Formen befindet und ■ .

Fig. 2 einen perspektivischen Schnitt, der Möglichkeiten für die Bildung von Prallwänden veranschaulicht.

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In Pig. 1 sind Formen zu sehen, die Flansche 17 haben, die nach der Seite gerichtet sind und ein Einsatzteil 6, das einfach auf den Boden der Form 5 gestellt oder auf einen Stift 7 aufgesteckt sein kann, der seinerseits fest oder demontierbar vorgesehen sein kann, um die Stellung und/oder Befestigung des Einsatzteiles 6 sicherzustellen. Ein anderes Einsatzteil 8 geht durch eine öffnung 9 in der Form 5 nach außen. Die Einsatzteile 6 und 8 sind mit Stopfen 10 aus Teflon oder jedem anderen geeigneten Material, wie man sie an dem Ausgang eines Ofens verwendet,verschlossen. Das Einsatzteil 11 ist einfach so angebracht, wenn es sich z»B. dm ein Rohr handelt, daß seine Achse sich genau in der Verbindungsfläche eines geschlossenen Hohlkörpers befindet. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn der Rand der Form eine leichte Vertiefung zur Aufnahme und Zentrierung des Einsatzteiles 11 hat, ohne im Augenblick der Vereinigung der beiden offenen Hohlkörper eine wesentliche Stauchung der beiden Schichten aus thermoplastischen Materialien zu verursachen.

In Fig. 2 sind zwei Prallwände 12 und 13 dargestellt. Die Wand 12 wird gleichzeitig mit dem übrigen Körper durch Schmelzen von Pulver um ein Profil 15 herum hergestellt, dessen zwei schräge Schenkel die gleiche Stärke haben wie die Wand der Form, damit ihre Wärmekapazität die gleiche ist, wie die der übrigen Form. Die Wand 13 wird von einer Tafel aus thermoplastischem Material oder von einer Metalltafel gebildet, die z.B. mit dem gleichen thermoplastischen Material überzogen ist, aus dem die innere Schicht des Hohlkörpers besteht. Die Oberfläche der genannten Tafel, die mit dem Hohlkörper in Berührung kommen soll, wird erhitzt und auf die innere, noch heiße Schicht des Hohlkörpers gestellt.

Im folgenden wird als Beispiel eine Ausführungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens geschildert: Zwei Formen 5 aus

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Stahl von 5 nun Stärke, die innen mit einem Formentrennmittel versehen sind, werden in einem hier nicht dargestellten, belüfteten Ofen 12 Minuten auf 37O⁰C erhitzt. Die beiden Formen 5 werden dann aus dem Ofen genommen und auf einen Träger gestellt. Man läßt das Pulver 70 Sekunden in den Formen und dreht sie dann um l80°, um den nicht geschmolzenen Überschuß des Pulvers zu entfernen. Die so erzeugte Schicht hat eine Stärke von 2 bis 3 mm. Ein kleiner Teil des Pulvers kann noch an dem geschmolzenen Polyäthylen nach dem Zurückdrehen der Formen haften, abf-'&ieses Pulver schmilzt rasch von selbst oder während des Ofendurchgangs, der zur Glättung und/oder zum Wiederaufheizen der Polyäthylenschicht durchgeführt wird. Dieses zweite Aufheizen, immer in dem Ofen bei 37O°C, wird in 75 Sekunden durchgeführt.

Die beiden Formen 5 werden dann aus dem Ofen gezogen und an einem Träger befestigt, der mit dem Boden verbunden ist. Auf das heiße Polyäthylen sprüht man mit einer elektrostatischen Pistole das Polyamid-Pulver-11 mit einem positiven Potential von 45 000 Volt, wobei es dank des Wärmeübergangs von der Form und dem Polyäthylen sofort vollständig schmilzt, sodaß man eine durchgehende Auskleidung von-·.einer Stärke von 0,2 mm erhält, die nicht mehr nachgeglättet zu werden braucht. Gegebenenfalls kann man die Flanschen durch eine Abdeckung vor dem Besprühen mit dem Polyamid schützen.

Die beiden Formen 5_S die nun aus den zwei geschmolzenen Schichten aus Polyäthylen/Polyamid bestehen, werden einander so gegenübergestellt, daß die Polyamid-Schichten, die sich auf den Polyäthylen-Schichten befinden, sich gegenseitig berühren, ihre seitlichen Flanschen bedecken und so die Verbindung der beiden Hohlkörper sicherstellen.

Während des Abkühlens ist es zweckmäßig, die Positionen der Vorrichtung hin und wieder zu verändern, damit Deformationen

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der thermoplastischen Schichten vermieden werden, solange diese sich noch in einem welchen Zustande befinden. Nach etwa 5 Minuten sind die Schichten soweit fest geworden, daß es möglich ist, das Abkühlen der Formen durch Bespritzen mit Wasser zu vervollständigen. Dann lassen sich die Formen ohne Schwierigkeiten entfernen.

Das erfindungsgemäße Einbringen der Einsatzteile in die Hohlkörper ist außerordentlich einfach. Die Einsatzteile 6 und 8 werden eingesetzt, bevor die Form in den Ofen gelangt. Sie können unter anderem eine Hohlkehle haben, die ihren Einsatz in die Polyäthylenschicht fester macht. Es ist noch zu bemerken, daß ihr Vorhandensein vorteilhaft die Wärmekapazität des Teiles der Form erhöht, in dem sie sich befinden, und daß sie

zur Folge

eine verstärkte Auflage von Polyäthylen/hat und so eine erhöhte Festigkeit genau dort bewirkt, wo sie erforderlich ist. Das Einsatzteil 11 ist bei dieser Ausführungsform ein Rohr aus Kupfer, das wie die Einsatzteile 6 und 8 Hohlkehlen 14 oder Rinnen 16 haben kann, die die Berührungsflächen mit den thermoplastischen Schichten vergrößern. Nach dem Abkühlen des geschlossenen Hohlkörpers beobachtet man, daß die Festigkeit des Einsatzteiles 11 in der Verbindungsfläche und die Dichtigkeit nach außen zu vollständig sind.

Die Formen werden vorteilhaft aus einem Material hergestellt, das hohe Temperaturen aushält und das eine genügende Wandstärke, z.B. 5 bis 10 mm hat, um die Kalorien aufzunehmen, die zum ; Schmelzen der beiden Schichten aus thermoplastischen Materia- · lien erforderlich sind. Es ist zu bemerken, daß die Stärke der ersten aufgetragenen^Schicht in Abhängigkeit von der Stärke der Form in einem bestimmten Gebiet unterschiedlich sein kann, verursacht von der örtlich unterschiedlichen Wärmekapazität der Form, die ja von ihrer Wandstärke abhängt. Die Gestalt der Form soll ihr leichtes Abtrennen ermöglichen, was man z.B. durch eine Konizität von 1 bis 10° erreicht. Man kann

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auch mit den Formen in verschiedenen Teilen eine gegenläufige Konizität erreichen. Das endgültige Aussehen der Oberfläche der Hohlkörper hängt natürlich von der Oberflächenbeschaffenheit der Form ab. Vorteilhaft sind die Verbindungsstücke der Wandfläche der Form stark abgerundet, um Bruchmöglichkeiten der Behälterwände auszuschließen.

Am Ende der Versuche hat man erfindungsgemäß einen Hohlkörper mit einem ungefähren Volumen von 8 Litern hergestellt,

der eine innere Oberfläche von etwa O₃2 m hat und als Einsatzteil an der Verbindungsfläche ein Kupferrohr trägt.

Um das Verhalten bei innerem Druck festzustellen, hat man

ρ den Luftdruck stufenweise um je 0,1 kg/cm erhöht. Bei einem

Druck von 2 kg/cm zerplatzte der Behälter. Die Wandöffnung war unregelmäßig, und man konnte kein Ablösen der Verbindungsfläche feststellen.

Ein gleicher Hohlkörper wurde mit Normalbenzin zu zwei Drittel gefüllt. Die Einfüllöffnung wurde hermetisch verschlossen. Ein auf das Gramm genaues Nachwiegen nach 2 Monaten zeigte keinerlei Gewichtsverlust.

Eine von einem solchen Hohlkörper abgeschnittene Tafel wurde auf ihr Verhalten gegen kochendes Wasser geprüft. Nach einem Eintauchen über 250 Stunden und trotz bedeutender Deformationen der Tafel blieb die Haftung des Polyamid-11 an dem Polyäthylen gut, ohne ein Loslösen oder ein Blasenwerfen beobachten zu können.

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Kunststoffhohlkörpern mit inneren Verstärkungen, Prallwänden und Anschlußarmaturen mittels Sinterformen, dadurch gekennzeichnet, daß die Sinterform mit Einsatzstücken versehen wird, sodann mit Polyäthylenpulver in der gewünschten Wandungsstärke entsprechender Menge gefüllt und nach dessen Schmelzen eine Beschichtung aus Polyamid, vorzugsweise aus Polyamid-11, aufgebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem Hohlkörper zu verbleiben bestimmten Einsatzstücke gemeinsam mit der Form erhitzt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß diejenigen Einsatzstücke, die keine Verbindung mit dem Hohlkörper eingehen sollen, kalt in die erhitzte Form eingebracht werden.

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