DE2263704A1 - Vorrichtung zum formen von verschmolzenem thermoplastischem material - Google Patents
Vorrichtung zum formen von verschmolzenem thermoplastischem materialInfo
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Description
DlpL-lng. P. WIRTH · Dr. V. SCHMIED-KOWARZIK
Dipl.-Ing. G. DANNENBERG · Dr. P. WEINHOLD · Dr. D. GUDEL
281134 6 FRANKFURTAM MAIN
TELEFON (0611)
287014 GR. ESCHENHEIMER STRASSE
Case - 8710-G
28. Dezember 1972 UNION CARBIDE CORPORATION
Gu/gm 270 Park Avenue
New York, N.Y. 10017
USA
Vorrichtung zum Formen von verschmolzenem thermoplastischem Material.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Formen von verschmolzenem thermoplastischen
Material.
Bekannte Vorrichtungen dieser Art machen die Anwendung von Hochdruck zur Durchführung
des Formens von verschmolzenem thermoplastischen Materialien erforderlich. Wegen des Erfordernisses derartiger
Drücke und weil in derartigen Vorrichtungen zyklisch geformt wird, stellen diese Vorrichtungen hochkomplexe Maschinerien
dar; abgesehen von der Komplexität dieser Vorrichtungen sind diese gewöhnlich nicht in der Lage, in einem einzigen Formungsschritt
geformte Artikel mit
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expandierten Querschnitten von komplexen Geometrien,z.B. nach
Art von Honigwaben herzustellen.
Die Erfindung schlägt daher eine Vorrichtung zum Formen von verschmolzenem
thermoplastischem Material unter Anwendung von Niedrigdrucken vor, mittels derer Artikel mit expandierten Querschnitten
und komplexen Geometrien herstellbar sind. Die Vorrichtung nach der Erfindung ist gekennzeichnet durch ein Paar von Platten,
deren Berührungsflächen einen Schmelzpunkt von 7O0C oder mehr
aufweisen?'die sich über Heissverleimung/thermisch/formbarem
Material verbinden ,wobei eine oder beide der Platten während des Expandierens des thermisch formbaren Materials zwischen den
Platten belüftbar sind, indem die Platten auseinandergezogen werden, während das thermisch verformbare Material durch Heissverleimung
mit den Platten verbunden wird. Weiterhin ist eine Einrichtung vorgesehen, die die Platten bis auf 700C oder weniger
erwärmt sowie eine Einrichtung zum Auseinanderziehen der Platten, während das thermisch verformbare Material mit den Platten verbunden
wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung vorzuschlagen,
mittels derer thermisch verformbare Materialien unter niedrigem Druck und im wesentlichen in einem einzigen Formungsschritt geformt werden können.
Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
zum Expandieren der Form und thermisch verformbaren Materialien vorzuschlagen, so daß geformte Objekte mit komplexen
Querschnittsgeometrien in einer einzelnen Formungsstufe herstellbar sind.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht weiterhin das Expandieren
des Querschnitts von thermisch verformbaren Materialien ohne die Verwendung von ' Bläh - bzw. Verschäumungsmitteln,
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so daß geformte Artikel herstellbar sind, die expandierte Querschnitt
sausdehnungen von geringem Gewicht aufweisen.
Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
zum Formen von expandierten Strukturen aus thermisch verformbarem Materialien in einer einzelnen Forinungsstufe vor-
wobei die Vorrichtung
zuschlagen, / Perforationen in ihren Flächen aufweist, welche Perforationen hinterschnittene lückenartige Elemente um ihre Peripherie besitzen.
zuschlagen, / Perforationen in ihren Flächen aufweist, welche Perforationen hinterschnittene lückenartige Elemente um ihre Peripherie besitzen.
Darüber hinaus liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Expandieren des Querschnitts an thermisch verformbaren
Materialien vorzuschlagen, und zwar in einer einzelnen Formungsstufe, so daß ein Querschnitt mit einem vorbestimmten
Muster und regelmäßig gestaltete und voneinander unter Abstand vorgesehenen Lücken bzw. Zellen entsteht.
Weitere wichtige Merkmale der Erfindung werden in den nun folgenden
Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine Ansicht eines weitmaschigen Metallnetzes, das
als herausnehmbare Formplatte in der Vorrichtung nach der Erfindung verwendet wird;
Fig. 2-4 eine Abfolge der notwendigen Schritte zum Vergrößern der Querschnittsfläche eines Rohlings aus thermisch verformbarem
Material gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, wobei zwei Bogen eines weitmaschigen Metalls gemäß
Fig. 1 als herausnehmbare Formplatten in der Vorrichtung nach der Erfindung verwendet sind;
Fig. 5 eine expandierte Struktur, die nach dem Verfahren der Figuren 2-4 hergestellt ist;
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Pig. 6 eine zweite Art eine" herausnehmbaren Formplatte mit
einer perforierten Fläche, die in der Vorrichtung nach der Erfindung verwendet wird;
Pig. 7 eine expandierte Struktur, die mit einer der herausnehmbaren
Formplatten nach Fig. 6 hergestellt ist und in der Vorrichtung nach der Erfindung verwendet wird;
>Fig. 8 eine Vergrößerung des rippenartigen Elements der expan-,
dierten Struktur nach Fig. 7;
Fig. 9 eine perspektivische Ansicht eines weiteren Typs einer
Formplatte zur Verwendung in der erfindungsgemäßen
Vorrichtung;
Fig.10 eine Ansicht und Fig. 11 einen Schnitt durch ein mit der
Formplatte nach Fig. 9 hergestellten Gegenstand;
Fig.12 eine Ansicht und Fig. 13 einen Schnitt durch eine perforierte
Formplatte zur Verwendung in der erfindungs-. gemäßen Vorrichtung;
Fig.14 zwei der Formplatten nach den Figuren 12 bis 13 , und
zwar in nicht miteinander fluchtender Anordnung zur Verwendung in der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig.15 eine Ansicht und Fig. 16 einen Schnitt durch einen mit
den nicht miteinander fluchtenden Formplatten nach Fig. 14 hergestellten Rohling;
Fig.17 perspektivisch eine teilweise Ansicht, Fig.18 eine teilweise Ansicht von der Rückseite und
Fig.19 .einen teilweisen Schnitt durch eine weitere perforierte
Formplatte zur Verwendung in der erfioidungsgemäßen
Vorrichtung ;
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Eig.2O eine Draufsicht und Fig.21 einan Schnitt aurch einen mit den
Formplatten nach Fig. 17-19 hergestellten Rohling;
Fig.22 eine weitere Formplatte;
Fig.23 eine Draufsicht auf die Formplatte nach Fig.22 zusammen mit
einer Formplatte nach Fig. 12 und 13;
Fig.24 eine Draufsieht,Fig.25 eine Ansicht von unten und Fig.26
einen Schnitt durch einen weiteren expandierten Rohling.
Im folgenden werden in der Beschreibung und den Patentansprüchen verwendete. Fachausdrücke definiert:
"Thermisch verformbar" bedeutet, daß das damit beschriebene Material bei 250C fest ist und bei
Temperatur neu geformt werden kann.
Material bei 250C fest ist und bei einer höher liegenden
"Thermoplastisch" bedeutet, daß das Material bei 250C fest
ist und über einer etwas höheren Temperatur erweicht bzw. fließbar wird.
"Duroplastisch" bedeutet, daß das Material bei 250C fest
ist und unter höheren Temperaturen weder weicher noch fließbar oder neu verformbar ist.
"Kristallin" bedeutet, daß das Material ein bestimmtes Röntgenmuster für mindestens 50$ der Struktur seiner Polymerisate
beslwlfin es einer Röntgenanalyse ausgesetzt ist.
"Amorph" bzw. nichtkristallin" bedeutet, daß das Material
für mehr als 50$ seiner Polymerisate kein bestimmtes
bzw. ein gegensinniges Röntgenmuster darstellt, wenn es einer Röntgenanalyse ausgesetzt ist.
"Ta" ist die Temperatur, bei welcher ther—. moplastisches Material heiß verleimbar ist.
"Tm- " ist der Schmelzpunkt eines kristallinen Polymerisats.
"Tg" ist bei einem amorphen . - - : · Polymerisat die Temperatur, bei welcher dieses
Polymerisat sich von einer brüchigen in eine gummiartige Be-
309835/ 1 Q7:1 - - . , '..'
"6" eingegangen am.....i..i..I.3._
schaffenheit verändert. Bei einem kristallinen Polymerisat
ist dies die Temperatur, bei welcher das Polymerisat glasig wird "bzw. die kristallinische Beschaffenheit verschwindet.
"Kunststoff» "bezieht sich auf natürliche oder synthetische Harze.
"Normalerweise fest" bedeutet fest bei 250C .
"Nass ","Feucht" oder "nässend" bedeutet die relative Fähigkeit
eines Materials, eine Flächenberührung mit einem enderen Material einzugehen.
"Heißverleimung" bedeutet die Fähigkeit eines Materials,
an ein zweites Material anzuhaften, während das erste Material über seiner Tm oder Tg in geschmolzenem Zustand ist.
"Shhmelzpunkt" bedeutet die Temperatur, bei welcher ein Material
erweicht oder schmilzt.
"Zähe Fliesseigenschaften" bedeutet die Eigenschaft eines MaterialSj im gegossenen Zustand durch die Einwirkung äusserer
Kräfte ohne weiteres derart verformbar zu sein, daß die geometrische Querschnittsfläche eines derartigen Materials
sich unter Einwirkung dieser Kräfte wesentlich verändert.
"Wärme- Verzerrungspunkt" bedeutet die Temperatur eines Materials gemessen nach ASTMD-648.
Die meisten thermisch verformbaren Materialien besitzen eine Ta, das heißt eine Temperatur, bei welcher sie mit anderen Materialien
heißverleimbar sind. Handelt es sich dabei
um ein kristallines Polymerisat, so "wird die Ta bei etwa 5-1O0C
- 7 30983S/ 107 1
----- ■ · 22 637 (H
- 7 über der Tm eines derartigen Polymerisats erreicht. ·
Im Falle von amorphen Materialien variiert die Ta "beträchtlich,
und zwar je-nach Struktur und Molekulargewicht des Materials. Bei amcrphen Polymerisaten kann daher die Ta etwa 3o bis 15o°C
über der Tg von derartigen Polymerisaten liegen.
Die Tm oder Tg variiert:bei bestimmten Polymerisatsstrukturen je
/ Molekulargewicht und Dichte des Polymerisats .
Im folgenden wird ein Überblick über die Polymerisate gegeben, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden könnenjund
zwar mit einer Aufstellung ihrer jeweiligen Tm oder Tg und ihrer Ta in Grad Celsius. Die hier aufgeführten Ta-Werte wurden
speziell im Hinblick auf diejKlebefähigkeit des Polymerisats an ein
Aluminium substrat bestimmt./wesentlic^d.ieselben Ta-Werte können
erreicht werden, wenn das Poliymerisät mit anderen Substraten verleimt wird.
Polymerisat Tg ■ Tm Ta
1. Polyäthylen - 126 135-140 Dichte =0.96
Schmelzindex = 3-5
2. Polyäthylen - 122 130-135 Dichte =0.94
Schmelzindex = 12-15
3. Polyäthylen Dichte = 0.924 Schmelzindex = 1.2
4. Polyvinylchlorid
5. Nylon-6
6. Nylon-6,6
7. Polycaprolacefcon
8. Polyurethan (Polyäther)
100-108 | 120 | |
• 5 | — | 155 |
60 | 215-220 | 240 |
65 | 260 | 270 |
- | 58 | 60 |
130-170 | 160-180 |
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Polymerisat Tg Tm Ta
9. Polysulfon 185 - 300
10. | Polypropylen | -5 to 0 | 165-170 | 170 |
11. | Polycarbonat | 150 | - | 225 |
12. | Polymethylmethacrylat | 90 | - | 160 |
13. | Polystyrol | 100 | - | 185 |
14. | Polystyrol (schlagfeste Sorte) |
100 | - | 180 |
15. | Pölyacetal | -60 | 165 | 170 |
16. | 90/10 Mol-$ Copolymerisat eines Polymethacryl nitril & Styrol |
115 | — | 240 |
17. 70/30 Mo3># Copolymerisat 50-60 - 120-130
eines Polyvinylalkohol
u. PolyvinylacetatS
18. 94.2/5.7 M0I7.76 Copoly- 20 - 110
merisat von Äthylen und
Xthylacrylat
19'. 91.8/8 2 Mol-# Copoly- 18 - 110
merisat von Äthylen und
Acrylsäure
Acrylsäure
20. 82/18 Gew.% Copolymerisat -15 - 120
von Äthylen und Vinylacetat Schmelzindex =2.3
21. Styroljbutadien 90 - 19O
Copolymerisat
22. Styrolacrylnitril- 100 - 19O
Copolymerisat
23. Hydroxypropyl - 100 - 110
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Polymerisat Tg Tm Ta
Gemisch einer
24. Lösung aus Polystyrol 115-120 - 235 und Polyphenyloxid
25. Celluloseacetat 170 - 180-190
26. Acryl->nitrilbutadien- ' 100-104 - 180 styrol-Terpolymerisat
27. Copolym'erisat von Äthylen - 98 130 und Natriumsalz aus Methacrylsäure
Nun hat sich herausgestellt, daß der Querschnitt eines thermisch
verformbaren Materials ohne weiteres zu expandieren ist, so daß eine große Anzahl von Fertigprodukten entsteht, die über eine
breite Auswahl von expandierten ,Querschnittsgeometrien verfügen, und zwar durch Expandierendes Querschnitts eines Rohlings
von derartig thermisch verformbarem Material:in einer Vorrichtung,
die über Formplatten verfügt, mittels derer die übereinstimmende Ausbildung von einer oder mehreren Zellen von reduziertem
Druck innerhalb des expandierten Querschnitte eines derartigen Rohlings,^una daß JBelüftungseinrichtungen zum Belüften
der Zellen während des Expandierens dieses Querschnitts vorgesehen
sind, so daß der Druck innerhalb der Zellen mit dem Druck außerhalb des Rohlings ausgeglichen wird und dadurch die Einheitlichkeit
und Integrität der entstehenden Querschnittsgeometrie
hergestellt wird.
des expandierten Rohlings^ Das Expandieren des Rohlings wird durchgeführt,
während der Rohling erwärmt ist, so daß das Material in einen thermisch verformbaren Zustand gebracht wird, d.h.,. der
Rohling wird auf eine Temperatur erwärmt, die nicht größer ist, als der Schmelzpunkt des thermisch verformbaren Materials. Das
Material wird in der Vorrichtung nach der Erfindung expandiert
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und belüftet zwischen einem Paar von voneinander trennbaren,
luft-^durchlässigen Formplatten, deren Trennung
die gewünschte Expansion und Belüftung des Rohlings aus thermisch verformbarem Material erlaubt, während der Rohling an die
Oberflächen dieser Formplatten angelegt ist, und zwar, wie
weiter unten näher beschrieben, während des Expandierens.
Die Verwendung der Vorrichtung nach der Erfindung basiert auf den Eigenschaften verschiedener Materialien, insbesondere von
thermoplastischen Polymerisaten, um eine Heiß·
verleimung mit praktisch allen Substraten auszuüben, und zwar
"bei einer Temperatur Ta, die gewöhnlich über der Tg bzw.
der .Tm des thermoplastischem Polymerisates liegt.
In geschmolzenem oder gegossenem Zustand befeuchten daher die thermoplastischen Polymerisate praktisch alle Substratoberflächen
und ermöglichen dadurch eine Verleimung, In einigen Fällen geht dieses Adhäsionsphänomen verloren , wenn das thermoplastische
Polymerisat abkühlt, und zwar unterhalb seiner Tm oder Tg.
Wenn daher ein Rohling aus thermoplastischen Polymerisaten zwischen zwei Formplatten einer erwärmten Form gelegt wird, so
daß die Temperatur der Formplatten etwa 5 - 100C über der Ta
des Polymerisats des Rohlings beträgt, und die Formplatten mechanisch voneinander getrennt werden, so ist die Haftfähigkeit
des Polymerisats an die Oberflächen der Formplatten größer als die klebenden Fließeigenschaften des Polymerisats selbst, und
in zwar während der Trennung der Platten bzw./der Expandierstufe.
Infolgedessen ist es möglich, die Formplatten über einen bestimmten
Abstand voneinander mechanisch zu trennen, wobei die PoIy-
der Platten merisate^.noch mit . den. Oberflächen Verbunden sind, ohne daß
eine Unterbrechung der Adhäsionsfähigkeit zwischen diesen Oberflächen und dem geschmolzenen Material eintritt.
Wenngleich sich die Masse des expandierten, schmelzbaren Materials
nicht verändert, so wird die Querschnittskonfiguration
des schmelzbaren Materials in Richtung auf die beiden voneinander getrennten Platten expandiert, und zwar infolge der Adhäsions-
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kräfte zwischem dem geschmolzenen thermisch verformbaren Material
und den Oberflächen der Platten. Der Grad, "bis zu welchem die
Quertschnittsfläche des geschmolzenen Materials auf diese Weise expandiert werden kann, ist daher in erster Linie bestimmt
durch die Festigkeit der Adhäsionsverbindung zwischen dem geschmolzenem Material und den Oberflächen der Formplatten, sowie
der Menge von thermoplastischem Harz in den Rohlingen^in gegossenem
Zustand. Je stärker diese Adhäsionsverbindung ist, umso größer ist der Betrag des Kohäsionsflusses, der in das gegossene
Harz eingelassen werden kann, ohne daß eine Zerstörung der Adhäsionsverbindung auftritt. Die Festigkeit der Verbindung ist
daher abhängig von der Beschaffenheit des thermoplastischen Harzes
in dem Rohling, der Beschaffenheit des Materials der Formplatten, des Ausmasses, in dem der Oberflächenbereich der Formplatte in
Berührung mit dem geschmolzenem Rohling steht und der Klebefestigkeit und Fließeigenschaften des Polymerisats.
Die Verwendung als Formflächen von Materialien,die ohne weiteres
durch den geschmolzenen Kunststoffrohling zu befeuchten sind,
erlauben daher einenbreiterqi Abstand äer Formflächen von dem
damit verbundenen geschmolzenen'Kunststoffm als dies bei
solchen Formflächen der Fall ist, die aus Materialien hergestellt sind, die nicht ohne weiteres von dem geschmolzenen Rohling zu
befeuchten sind. Bei der Verwendung von Rohlingen in Gestalt von kontinuierlichem Bogen- bzw. Bahnmaterial ist es daher möglich,
einen größeren Bereich·der Oberflächen der Formplatten
zu befeuchten, so daß stärkere Adhäsionskräfte zwischen geschmolzenem Rohling und Formplatten erreicht werden.
Wenn die Formplatten, mit denen das erwärmte thermisch verformbare
Material verbunden j st, voneinander getrennt werden, so entstehen Lücken bzw. Zellen von reduziertem Druck.innerhalb des
expandierten Teils des Kunststoffes. Obgleich die Masse des
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Kunststoffs sich dadurch nicht verändert, erhöht sich jedoch das
Volumen des expandierten Querschnittes des Kunststoffs.Die Frequenz
mit der fliese Zellen gebildet werden, sowie ihre Große und Form, das heißt das Muster der Zellen, wird zu einem großen Teil determiniert
durch das Muster der Stellen bzw. der Berührungsflächen, die zwischen den Formflächen und den expandierten
Kunststoff während des Expandierens bestehen. Um das gewünschte Muster dieser Zellen aufrecht zu erhalten, ist es
notwendig, die Zellen während des Expandierens zu belüften, so daß der Druck innerhalb der Zellen mit dem Druck außerhalb des
expandierten Materials ausgeglichen ist.
Das Muster der Berührungsflächen bzw. Berührungsstellen zwischen
den Formflächen und dem thermoplastischem Rohling kann ohne weiteres variiert werden. Beispielsweise können die Berührungsflächen
der Formplatten und/oder des Rohlings mit unterschiedlichen
geformten Ausnehmungen bzw. Erhebungen ausgebildet sein, so daß, wenn die Berührungsflächen der Formplatten und des Rohlings mit
ihren jeweiligen Vorderseiten aneinander gelegt werden, nur erhabene Flächen der Formplatten und des Rohlings tatsächlich einander
berühren. Weiterhin können Muster .
von Berührungsflächen hergestellt werden, indem Formplatten und Rohling Verwendung finden, deren Berührungsflächen eine
sieb, - gitter -oder netzartige Konfiguration aufweisen. Hierbei berühren sich nur die Stränge der Siebe, Gitter oder
Netze. Die offenen Flächen in den Sieb, - gitter- bzw. netzartigen Konfigurationen bieten keine Kontaktfläche zwischen den Formplatten
und den Rohlingen. Diese verschiedenen Arten von Flächenausführungen in den Formplatten und/oder den Rohlingen stellen
daher wenigstens einige Berührungsflächen zwischen den Flächen der Formplatten und den Flächen des Rohlings her. Wenn der Rohling
beispielsweise die Form eines Bogen- bzw. Bahnmaterials besitzt, das glatte und1 flache Berührungsflächen aufweist, so können
Kontaktflächen zwischen den Flächen des Rohlings und der Formplatten hergestellt werden, indem Formplatten benutzt werden,
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die eine erhabene Berührungsfläche besitzen, die so ausgebildet ist, daß nur erhabene Flächen die Flächen des Rohlings berühren,
oder indem Formplatten verwendet werden, die siebartige Berührungsflächen aufweisen. Umgekehrt, wenn die Formplatten
flache glatte Flächen aufweisen, kann der Rohling mit derselben ausgewählten Art von erhabenen oder siebartigen Flächenbereichen
versehen sein, die das gewünschte Muster für die Berührungsfläche herstellen.
Vorzugsweise· kann das gewünschte Kontaktmuster zwischen den Formflächen
und dem thermoplastischem Rohling ganz allgemein als Perforationselement ausgebildet sein, welches ein Muster von
einzelnen und getrennten Perforationen an den Berührungsflächen zwischen dem oberen und unteren Flächen des Rohlings und den
Berührungsflächen der beiden Platten herstellt, wenn der'Rohling
in der Form zwischen den beiden Formplatten eingesetzt ist.
Diese Perforationen können in der Ebene der Berührungsfläche zwischen den Formplatten und dem Rohling bogenförmig, beispielsweise
in Gestalt eines '.'Kreises oder einer Ellipse oder winkelig,
beispielsweise in Gestalt eines Dreiecks, Rechtecks, Sechsecks, oder planar, mit bogenförmigen und winkeligen Seiten, zum Beispiel
als Halbkugel oder als Teil eines Kreises ausgebildet sein.
Die an jeder der Berührungsflächen zwischen den Formplptten
und dem Rohling vorgesehenen Perforationen besitzen im allgemeinen während des Expandierens eines Rohlings dieselbe Größe
und Form, dies ist jedoch nicht unbedingt erforderlich. Perforationen von unterschiedlicher Größe und/oder Form können auf
einer oder auf beiden Seiten der beiden Berührungsflächen verwendet werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist
der zu expandierende Rohling aus thermisch verformbarem Material
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zwischen ein Paar von Formplatten eiagejetzt, vcn denen eine
sich über dem Rohling befindet, die als obere Formplatte bezeichnet werden kann, und die andere Formplatte befindet sich
unterhalb des Rohlings und wird als untere Formplatte bezeichnet. In dieser Ausführungsform wird der Rohling zwischen den beiden
Formplatten expandiert, und zwar in einer vertikalen Ebene oder Richtung. Der Rohling kann jedoch auch in einer wagerechten
Ebene oder Richtung expandiert werden, indem die beiden Formplatten auf jeder Seite des Rohlings vorgesehen sind und im übrigen
sich so verhalten, wie es im Zusammenhang mit dem Expandieren
in vertikaler Richtung beschrieben wurde. In einem derartigen Expandierprozess in horizontaler Richtung könnte eine der
Formplatten als die untere Formplatte und die andere als die obere Formplatte dienen.
Die an der Berührungsfläche zwischen der oberen Formplatte und
der oberen Fläche des Rohlings vorgesehenen Perforationen sind obere Perforationseinrichtungen und die Perforationen,
die an der Berührungsfläche zwischen der unteren Formplatte
und der unteren Fläche des Rohlings vorgesehen sind, sind untere Perforationseinrich- n§fi.neiner bevorzugten Ausführungsform
der Vorrichtung nach der Erfindung fluchten die oberen Perforationen nicht in einer vertikalen Ebene mit den unteren
Perforationen; d.h., daß obere und untere Perforationseinrichtungen nicht dieselbe Größe und Form besitzen,oder,sofern
sie in Größe und Fora überein-
stimmen, daß das Muster der Perforationen in der oberen Formplatte
der vertikalen Ebene so angeordnet ist, daß großenteils nur ein teilweises Fluchten jeder einzelnen oberen
Perforation mit jeder einzelnen unteren Perforation möglich ist. Die beiden perforierten Teile können daher so angelegt und
positioniert sein, daß in der vertikalen Ebene zwischen jeder einzelnen oberen und jeder einzelnen unteren Perforation
überhaupt kein Überlappen eintritt. In einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung
sind die beiden perforierten Teile jedoch so angelegt und positioniert, daß in der vertikalen Ebene jede Perforation in jedem
der perforierten Teile zwei oder mehr Perforationen in dem anderen
perforierten Teil überlappt.
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In einer weiteren vorzugsweisen Ausgestaltung des Gegenstandes der Erfindung sind perforierte Platten als Perforationseinrichtung
/'/endet, um das Muster der Berührungsfläche zwischen den Flächen
des Itohlinge und den Flächen der Formplatten herzustellen. Die
perforierten Platten ermöglichen die Berührung mit den diese Platten berührenden Flächen des Bogens in den Bereichen, in denen
keine Perforationen in den Platten vorgesehen sind.
Das gewünschte Huster des Berührungsbereiches für die Berührungsflächen
der beiden Formplatten bzw. des Rohlings kann auch durch andere Perforationseinrichtungen hergestellt werden. Beispielsweise
kann ein Negativ des gewünschten Musters verwendet · und nuf die Berührungsfläche des Bogens aufgebracht werden, welche
die Formplatten berührt bzw. das'Negativ kann auf die Berührungsfläche
der Formplatten selbst aufgebracht v/erden, und zwar in Form von Abdeckeinrichtungen, beispielsweise kreisförmige
,elliptische, sechseckige, rechteckige, dreieckige usw. Ausschnitte aus Dichtband, Packpapier, "ilylar"-Folie, einer von
der Fa.üupont hergestellten Folie bzw. anderen Materialien, die das .Ankleben des geschmolzenen thermoplastischen Materials an
die ^'lachen der Formplatten verhindert. Auf diese Weise haftet
der geschmolzene Kunststoff nur . ... an den Berührungsflächen zwischen den Formplatten
und dem Bogen an, an denen keine Abdichteinrichtung vorgesehen ist.
Diese Negative funktionieren daher, wenn sie als Perforationseinrichtung
in der Vorrichtung nach der Erfindung verwendet werden, in einer Art und Jeise, die der Funktion der perforierten
Fornplatten entgegengesetzt ist, die weiter oben näher beschrieben
i"urde · Diese Negativ-Perforationseinrichtungen verhindern
daher Kontakte an den Berührungsflächen zwischen den Flächen dos Roh lings und der Berührungsfläche der beiden Formplatten
an ei on Stellen der Berührungsfläche, v/o derartige Negativ-Perfo:rv:tionzeir.irichtungen
vorhanden sind. Andererseits wird durch die V';i'v/eii(!ung von perforierten Formplatten kein Kontakt an derar-i,JT:n
Berührungsflächen hergestellt, v/o die leeren Berührungsflächen der Fo3?mplatten nicht vorhanden sind, d.h. in den Be-
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-.«ΤΑ
reichen der Berührungsflächen, die den Perforationen in den
Formplatten gegenüberliegen. Grundsätzlich funktionieren jedoch beide der genannten Perforationseinrichtungen auf dieselbe
"Weise, d.h. in jedem Fall v/ird ein Perforationsmuster in der Berührungsfläche
zwischen den Berührungsflächen der Formplatten und den Flächen des Rohlings hergestellt.
los kann also gesagt werden, daß die Querschnittsgeometrie des
expandierten Rohlings von der Anlage der Berührungsflächen abhängt,
die in den Kontaktflächen der Formplatten hergestellt
wird, bzw. den Flächen der Negativ-Perforationseinrichtung, die
den Rohling berührt. Diese Anlage bestimmt, bis zu welchem Grad die Kontaktflächen der Perforationseinrichtung und des Rohlings
während des Expamerens in dem Verfahren nach der Erfindung miteinander
in Verbindung stehen, und das Ausmaß der Berührungsflächen andererseits .bestimmt das Muster der
Zellen in dem expandierten Rohling oder Bogen, und somit in der Querschnittsgeometrie des so entstehenden expandierten Rohlings.
Die während des Expandierens in dem Bogen erzeugten Zellen v/erden durch eine oder beide der Formplatten belüftet
bzw., wenn Negativ-Perforationseinrichtungen verwendet werden,
werden vdie.Zellen außerhalb des Rohlings zwischen dem Negativ und der Formplatte belüftet. Das Belüften
der Negativ-Perforationseinrichtung kann durch eiS Belüftungsöfferfolgen,
die über der Negativ-Perforationseinrichtung angeordnet ist, wobei die gehaltene Luft durch die Formplatten
in die Atmosphäre gegeben wird.
Die Geschwindigkeit, mit welcher die Formplatten voneinander
während des Expandierens des Rohlings getrennt werden, ist nicht kritisch. Diese Geschwindigkeit wird durch die kohäsiven
Fließeigenschaften des thermisch formbaren Materials bestimmt, das in dem geschmolzenen Rohling verwendet v/ird. Ist der Rohling
ein Bogen mit einer otärke von etwa 10 bis 300 mils
( = 0,254 bis 7,62 mm ), so kann dieser Rohling gemäß
der vorliegenden Erfindung etwa bis zur zwei- bis zwanzigfachen
seiner
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Stärke expandiert werden, und zwar durch Expandieren dss geschmolzenen
Rohlings durch Trennung der Formplatten in einer Rate von etwa 10 - I50 mils ( = 0,254 bis 3,81 mm )
pro Sekunde.
Der Betrag des zum Λuseinanderzieheη der Platten in der Form
notwendigen Druckes gemäss dem Verfahren nach der Erfindung
ρ pro ist etwa 1-10 psi ( = 0,07 - 0,70 kg/cm ) kontinuierlichem
!Flächenbereich· an der Kontaktfläche der Platten und des
Rohlings.
Nachdem ein gewünschter Trennabstand erreicht ist, wird der
expandierte 'Rohling gekühlt, und zwar auf eine Temperatur, die unterhalb der Formbeständigkeit des Kunststoffs liegt; anschliessend
wird die Form geöffnet und der expandierte Rohling daraus entfernt. Zu diesem Zeitpunkt kann der expandierte Rohling
noch an den Flächen der Formplatten anhaften, je nach der Beschaffenheit von Formflächen und " Polymerisaten, wie weiter
unten noch näher beschrieben ist.
Der expandierte Rohling wird auf eine Temperatur unterhalb ■
seiner Formbeständigkeit gekühlt, und zwar bevor dieser aus der Form entfernt wird, so daß die Konfiguration des expandierten
Rohlings gewissermaßen eingefroren wird, wodurch eine Entstellung der Konfiguration verhindert wird.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Vorrichtung nach der Erfindung zum Expandieren des Querschnitts eines Rohlings aus thermisch verformbarem Material besitzt ein Paar von Perforationseinrichtungen, von denen jede Perforationen benachbart der Berührungsfläche
zwischen den Perforationseinrichtungen und dem Rohling aufweist, wobei die Perforationen in jeder der Perforationseinrichtungen
nicht mit den Perforationen . ■ der anderen Perforationseinrichtung fluchten, und wobei eine Belüftungseinrichtung
vorgesehen ist, um während des Expandierens des Rohlings in diesem erzeugte Zellen zu belüften. ■ Das Expandieren
des Rohlings in dieser Vorrichtung erfolgt gleichzeitig mit"i
der Ausbildung von einer oder mehreren Zellen von reduziertem Druck innerhalb des Querschnitts eines expandierten Rohlings,
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. ·- 22G3704V
wobei das Schema des Auftretens dieser Zellen dem der Perforationen in de Perforationseinrichtung entspricht. Die Zellen werden
während des Expandierens des Rohlings belüftet, und zwar durch
die Belüftungseinrichtung,, so daß der Druck innerhalb der Zellen mit dem Druck ausserhalb des Rohlings ausgeglichen wird, wodurch
die Einheitlichkeit und Integrität der Querschnittsgeometrie des so erhaltenen expandierten Rohlings reguliert wird.
Vorzugsweise sind die Perforationseinrichtungen perforierte Formplatten,
mit denen der Rohling in Haftverbindung -vorzugsweise durch Heißverleimung an die nicht perforierten Flächen dieser
perforierten'Formplatten - während des Expandierens bzw. des Auseinanderziehens steht. . ->■
In der bevorzugten Anwendung der Vorrichtung nach der Erfindung mit den zwei perforierten Formplatten ist das Fluchten der Perforationen
in den beiden Formplatten derarivdaß während des Expandierens
ein Überlappen durch die Perforationen in jeder der Formplatten bezüglich mindestens einer, im allgemeinen zwei oder mehr
der Perforationen in der anderen Formplatte erfolgt. Dieses Überlappen erfolgt in der vertikalen Ebene, in der die Formplatten
übereinander gelegt werden und in der sie in vertikaler Richtung
expandiert werden; oder in der horizontalen Ebene, in der die
Formplatten an einer der Seiten des Rohlings verwendetund in
der die iOrmplatten in einer horizontalen Richtung expandiert
werden. Das Belüften der Zellen erfolgt dabei durch die perforierten
Formplatten.
Die-verwendeten Formplatten können von der Anordnung getrennt
werden, die dazu verwendet wird, sie während des Expandierens - wie weiter oben beschrieben - voneinander zu trennen. Eine oder
beide der Formplatten kann auch mehr oder weniger fest an diese Anordnung angeordnet sein, in welchem Fall das expandierte thermisch
formbare Material von der Anordnung getrennt wird, an die anschliessend die Formplatte bzw. Formplatten befestigt werden.
Wenn der expandierte Rohling auf eine Temperatur unterhalb Ta
oder sogar unterhalb Tm und/oder Tg heruntergekühlt wird, so
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verliert dieser nicht notwendigerweise in allen Fällen automa-
Ober tisch seine Adhesionsfähigkeit an die/flächen der Formplatten.
Die expandierten Rohlinge, die aus Materialien mit nicht polaren Eigenschaften hergestellt sind, wie beispielsweise Polyolefinharze
verlieren im allgemeinen rasch ihre Adhesionsfähigkeit
Ober
an die/flächen aller anderen Arten von Formplatten, die mit der erfindungsgomässen Vorrichtung verwendet werden, und die weiter unten noch näher beschrieben sind.
an die/flächen aller anderen Arten von Formplatten, die mit der erfindungsgomässen Vorrichtung verwendet werden, und die weiter unten noch näher beschrieben sind.
■^ie expandierten Rohlinge, die aus polaren Materialien bestehen,
beispielsweise Materialien mit Bestandteilen mit einem
elektrischen Moment, z.B. BolysUlfonharze und Harze, die Karboxyl,
Hydroxyl und Ester enthalten, neigen dazu, die Verbindung mit dem grössten Teil - wenn nicht dem gesamten Teil -
Ober
der flachen der Formplatten, die zur Verwendung gelangen, aufrechtzuerhalten.
Selbst v/o jedoch die Adhäsion zwischen dem expandierten Rohling
und den Formplatten nicht automatisch nach der Abkühlung des expandierten Kohlings verloren geht, kann dieser
Rohling - falls erwünscht - auf mechanische Y/eise von den Formplatten abgezogen werden, ohne dass die Einheit bzw. die
Konfigurationen des expandierten Rohlings dabei zerstört
wird.
Die Neigung von polaren wie auch von nicht polaren Materialien,
weiter an den Formplatten anzuhaften, nachdem der damit hergestellte expandiert Rohling auf eine Temperatur
unterhalb seiner Formbeständigkeit abgekühlt ist, kann verstärkt werden, indem Formplatten mit gerauhten Berührungsflächen
verwendet werden. Jg rauher eine darartige Berührungsflä-
- 20 -
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226370^"
ehe ist, umso "besser wird die Adhäsionsverbindung mit dem gekühlten
Kunststoff.
Zusätzlich zu der Anwendung einer Heißverleimung können andere
Einrichtungen verwendet werden, um das thermisch verformbare Material an den Formplatten während der Expansion des Querschnitts
des Materials zu befestigen. So kann beispielsweise das thermisch verformbare Material mit einem Füllmittel aufgefüllt werden,
das leicht zu magnetisieren ist, wie beispielsweise pulverisiertes Eisen und Bariumferrit,umd dann kann das so gefüllte,
thermisch verformbare Material an den Formplatten während des Expandierens befestigt werden, und zwar in jeder gewünschten
Ausgestaltung der Berührungspunkte bzw. Berührungsflächen zwischen
dem Füllmaterial und Platten, indem ein magnetisches Feld auf ausgewählte Teile der Berührungsflächen der Formplatten angewandt
wer .Das thermisch verformbare Material kann auch an die Flächen der Formplatten befestigt werden, und zwar während
des Expandierens durch die Anwendung von elektrostatischen Kräften zwischen dem expandierenden Material und ausgewählten Be-
Ob er
rührungsflachen der/flächen der Formplatten. Unabhängig von der Art der Einrichtung, die zum Befestigen des Materials an die Formplatten während des Expandierens verwendet werden muß das thermisch verformbare Material auf einen geschmolzenen bzw. schmelzflüssigen Zustand während des Expandierens erwärmt werden.
rührungsflachen der/flächen der Formplatten. Unabhängig von der Art der Einrichtung, die zum Befestigen des Materials an die Formplatten während des Expandierens verwendet werden muß das thermisch verformbare Material auf einen geschmolzenen bzw. schmelzflüssigen Zustand während des Expandierens erwärmt werden.
Die Vorrichtung nach der Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert:
In Fig. 1 ist eine Art einer Formplatte 1 gezeigt, die in der
Vorrichtung nach der Erfindung verwendet wird. Die Formplatte 1 besteht aus expandiertem Stahldraht mit
diamantartigen Metallführungen. Das Muster des Stahldrahts
muli nicht diamantförmig sein, es kctnn selbstverständlich
andere weitmaschine Konfigurationen auf-
Oher
weisen, ^ie /flachen des Metalldrahts stellen die kontaktflächen
der Form her, die mit dem Rohling aus Kunststoff in Verbindung stehen.
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Die Fig. 2 bis 4- zeigen eine Folge der Arbeitsschritttre^tb/ Verwendung
der Formplatte 1 entsprechend einer Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung. In Fig. 2 ist ein
Rohling 2 aus"thermisch verformbarem Material mit der
Eigenschaft Ta in Form eines Bogens mit glatter Oberfläche zwischen offenen Platten 3a und 5b einer Presse ("Carver
press") eingesetzt. An die Vorderseite Jeder der Platten Ja und 3b der Form ist eine Formplatte aus Metalldraht angefügt.
In der gezeigten Ausführungsform sind die Berührungspunkte bzw. -flächen der oberen Formplatte 1a nicht
in einer senkrechten Ebene mit den Berührungspunkten bzw. -flächen der unteren Formplatte 1b vorgesehen. In anderen
Ausführungsformen können diese Berührungspunkte zwischen oberer und unterer Platte in senkrechter Richtung miteinander
fluchten. Erfindungsgemäss werden die Formplatten 1 auf eine Temperatur von etwa 5-10 G über der Ta des Rohlings
2 erwärmt. Die Formplatten können vorzugsweise vor oder auch nachdem der Rohling in die Form gegeben ist, erwärmt
werden, und sie werden vorzugsweise konduktiv durch Platten 3a und 3b erwärmt.
Die Carver-Presse ist ein handbetriebener hydraulischer Kolben 3c, mit einer Kapazität von 20 to, der eine bewegliche
untere Platte 3<1 mit einer Größe von 6 χ 6 inch
(= 15ι24- 'χ 15,24 cm) gegen eine feste obere Platte 3a bewegt.
In anderen Vorrichtungen bzw. Formen, kann die obere Formplatte beweglich und die untere Platte fest angeordnet
sein, oder beide Platten können beweglich sein. Die Platten sind gewöhnlich elektrisch aufgewärmt. Obgleich
vorzugsweise die Carver-Presse. dazu verwendet wird, die Formplatten in Berührung mit den Rohlingen zu bringen,
können erfindungsgemäß andere geeignete bewegliche Platten verwendet werden, beispielsweise erwärmte endlose
Bänder..
Die Vorrichtung nach der Erfindung kann auch kontinuierlich
bzw. diskontinuierlich verwendet werden. Wird eine Platteneinrichtung wie beispielsweise die
ORiQJNAL INSPECTED
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verwendet, so kann die Vorrichtung diskontinuierlich verwendet werden. Zum kontinuierlichen Verwenden der Vorrichtung
werden als Formplatten ein Paar von erwärmten, übereinstimmenden endlosen Bändern aus geeignetem Material
als Formflächen verwendet.
Fig. 3 zeigt die Form, nachdem diese durch genügenden Druck
geschlossen ist und die obere und untere Formplatte einen leichten Druck auf den Rohling 2 ausübt, so daß der erwärmte
Rohling die Flächen der Formplatten 1a und 1b beleuchtet, die mit dem Rohling in Berührung stehen. Der
Betrag des hierfür notwendigen Druckes liegt zwischen etwa 1 oz bis 4pounds psi (=4,3942 g/cm2 bis 0,2812 kg/cm2
Durch diesen Druck wird der Rohling geringfügig zusammengedrückt.
Fig. 4 zeigt die auseinandergezogenen Platten nach Durchführung
des Expandierens, wobei der expandierte Rohling 2' an Berührungspunkten bzw. -flächen mit den Platten 1a und
1b anhaftet.
Wie weiter unten noch näher beschrieben, entstehen während
des Expandierens Bereiche von reduziertem Druck bzw. Zellen 4 innerhalb des Querschnitts des expandierten Rohlings.
Die Seitenwände der einzelnen Zellen 4 sind durch rippenartige Teile 2'a des expandierten Rohlings definiert.
Die Begrenzungen der Zellen 4 sind durch Berührungspunkte bzw. -flächen der Platten 1a und 1b und der
Seitenwände 2'a defiziert. Der reduzierte Druck in den
Zellen 4 entsteht dadurch, daß die Zelle 4 dazu neigt, eine geschlossene Kammer auszubilden, wenn der Rohling
mit den Kontaktflachen der Formplatten 1a und 1b zusammenschmilzt,
und wenn die Formflächen auseinandergezogen werden, vergrößern sich die Zellen 4, so daß Bereiche von
reduziertem Druck entstehen. Um zu verhindern, daß • die .höheren umgebenden Drücke die expandierten Wände 2'a
des Rohlings zerstören bzw. verzerren, werden die Zellen 4 während des Expandierens belüftet, so daß der Druck
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innerhalb dieser Zellen 4 mit dem umgebenden Dradc ausscrhalb
des Rohlings ausgeglichen ist. Durch dieses Belüften wird das Muster und die Einheitlichkeit der Querschnittsgeometrie des
Bei dieser
expandierten Rohlings erhalten. / .aucfuhrungsform der Erfindung
folgt die Belüftung durch die weitmaschige Konfiguration
der Formplatten, die als Perforationseinrichtung dienen sowie
die zwischen den Flächen der Platten 3a und 3t>
und den Formplatten 1a1b bestehenden, nicht völlig verschlossene Dichtungen.
Nachdem die Platten in der gewünschten Abmessung expandiert sind, werden sie mittels einer Kühleinrichtung auf eine Temperatur
herabgekühlt, die unterhalb der Temperatur der Formbeständigkeit des Kunststoffes in dem Rohling liegt. Das Kühlen
kann in umgebender Luft erfolgen bzw. durch Zirkulieren eines Kühlmediums durch die Platten oder durch Hindurchleiten durch
gekühlte Platten oder in einigen Fällen durch ein flüssiges Sprühmittel zum Kühlen oder eine Kombination der genannten Verfahren.
Die Formplatten können ohne weiteres von der übrigen Form getrennt
werden, so daß ein neuer Satz von Formplatten eingesetzt und in der Form verwendet werden kann, und zwar mit einem weiteren
Rohling aus thermisch verformbarem Material, während der zuerst verwendete Satz von Formplatten, der den expandierten
Rohling enthält, abkühlt. Die Formplatte sollte auch von der übrigen Form abzutrennen sein, wenn die Beschaffenheit des
verschmelzbaren Rohlings und der Formplatte der Art ist, daß der abgekühlte expandierte Rohling mit einer oder beiden der
Formplatten \^erbunden bleibt. Im letzteren Fall können Schichtkörper
ausgebildet werden, und zwar mit einer oder beiden der lösbaren Formplatten als Hautschicht · und dem.
expandierten Rohling als Kernschicht (core lamina).
körper
V/enn derartige Schichtr erwünscht sind, können ähnliche oder
andersgeartete Formplatten verwendet v/erden, die Schichten mit
ähnlichen oder anders gearteten Hautschichten bzw. solche Schichten ausbilden, bei denen nur eine der trennbaren Formplatten
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mit dem gekühlten, expandierten Rohling ir? verbindur>g bleibt.
Fig.5 zeigt eine gekühlte, schichtartige Struktur 5i die gemäss
der Ausführungen zu den Figuren 1-4 hergestellt wurde. Der expandierte und gekühlte Kunststoff 2' bleibt mit den
Platten 1a und 1b verbunden, wodurch eine formbeständige Struktur
/5 ausgebildet wird. Rippenartige Elemente 2'a besitzen eine I-förmige Konfiguration mit Flanschen 2'b an den Berührungsflächen mit den Platten 1a und 1b. Die expandierte Struktur 5 kann in dieser Form als verhältnismässig leichtes Bauelement verwendet v/erden, und auch das expandierte Kernteil 21 'selbst kann als Bauteil ohne Verwendung der Metallplatten 1a und 1b verwendet werden.
/5 ausgebildet wird. Rippenartige Elemente 2'a besitzen eine I-förmige Konfiguration mit Flanschen 2'b an den Berührungsflächen mit den Platten 1a und 1b. Die expandierte Struktur 5 kann in dieser Form als verhältnismässig leichtes Bauelement verwendet v/erden, und auch das expandierte Kernteil 21 'selbst kann als Bauteil ohne Verwendung der Metallplatten 1a und 1b verwendet werden.
Aus ästhetischen oder anderen Gründen kann es erwünscht sein, den Rohlingsquerschnitt in einer nichteinheitlichen
Weise zu expandieren, so daß expandierte Rohlinge entstehen, die einen Querschnittsbereich von unterschiedlicnen
Stärken aufweisen.
Fig.6 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Formplatte 6, die
zur Verwendung in der Vorrichtung nach der Erfindung geeignet ist, und
Fig.7 zeigt einen expandierten Rohling 8, der im Zusammenhang mit
der Platte 6 hergestellt ist. Die in Fig. 6 gezeigte Formplatte 6 ist ein mit einem Lochmuster versehener I.letallbo-
v · * ν * ■ τ- -u *· 4. tyzw.r:n>penart:i,ge.
gen, wobei durch die Locher f ir st art ige /kleinem: e / in der
Fläche der Platte entstehen. Aufgrund der Durchlöcherung der Formplatte 6 kann jede beliebige Seite der Platte zur
Verbindung mit. dem geschmolzenen Kunststoffrohling in der Vorrichtung nach der Erfindung verwendet werden.
Zur Herstellung eines in Fig. 7 gezeigten expandierten Rohlings
8 wird anstelle der oberen Formplatte 1, wie in Fig.2 gezeigt, eine bewegliche Formplatte 6 in einer
Carver -Presse verwendet. Die Formplatte 6 ist auf mechanische
Weise an die obere Platte ^a der Form befestigt. JJie
flache S1Uche der unteren Platte 3b der Form
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dient in dieser Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung als untere Formplatte.Zur Herstellung des expandierten
Rohlings 8 wird die obere Formplatte 6 mit dßjn freschmolzenen
Rohling 2 berührt, so daß der Rohling die/flächen det* Elemente 7 der Platte 6 berührt und dort mittels
Heißverleimung anhaftet, wie auch an der flachen/fläche
der unteren Platte 3 "b. Wenn nun die Platten Ja und Jb
der -Form während des Expandiere ns geöffnet v/erden, so haftet
die untere Berührungsfläche des Rohlings an der kontinuierlich Tläche der unteren Platte Jb, während der Rohling durch
Anhaften an die formplatte 6 an Berührungspunkten mit den firstartigen Elementen 7 expandiert wird. Während des Expandierens
werden in dem Rohling Zellen erzeugt, und zwar benachbart der Löcher in der Fläche der Formplatte 6. Diese
Zellen bilden dann Ausnehmungen bzw. Zellen 9 in dem Rohling
8 aus und sind begrenzt durch expandierte, rippenartige Elemente 10 des expandierten Rohlings» Während des
werden
Expandierens die Zellen 9 belüftet, und zwar durch Löcher in der Oberfläche der Formplatte 6 und zwischen der Oberfläche der Platten 3a und der Formplatte 6, so daß die Einheitlichkeit und Integrität, der entstehenden Querschnittsgeometrie des hergestellten Rohlings erhalten bleibt. Nach dem Abkühlen auf eine Temperatur unterhalb de'r Formbeständigkeit des expandierten Rohlings 8, kann dieser von der Form und Formplatte 6 entfernt werden. Der expandierte Rohling 8 erhält so eine flache Seite 11 und eine expandierte Seite 12. Die expandierten rippenartigen Elemente 10 des Rohlings 8 bilden ein Spiegelbild der Elemente 7 in der Fläche der Formplatten 6. Wie in Fig. 8 gezeigt, neigen diese Elemente 10 dazu, eine I-förmige Konfiguration zu besitzen. Diese I-förmige Konfiguration ist für die meisten, wenn nicht alle, der expandierten rippenartigen Elemente zutreffend, welche in allen Ausführungs-'formen der Herstellung von expandierten Gegenständen mit der Vorrichtung nach der Erfindung verwendet sind.
Expandierens die Zellen 9 belüftet, und zwar durch Löcher in der Oberfläche der Formplatte 6 und zwischen der Oberfläche der Platten 3a und der Formplatte 6, so daß die Einheitlichkeit und Integrität, der entstehenden Querschnittsgeometrie des hergestellten Rohlings erhalten bleibt. Nach dem Abkühlen auf eine Temperatur unterhalb de'r Formbeständigkeit des expandierten Rohlings 8, kann dieser von der Form und Formplatte 6 entfernt werden. Der expandierte Rohling 8 erhält so eine flache Seite 11 und eine expandierte Seite 12. Die expandierten rippenartigen Elemente 10 des Rohlings 8 bilden ein Spiegelbild der Elemente 7 in der Fläche der Formplatten 6. Wie in Fig. 8 gezeigt, neigen diese Elemente 10 dazu, eine I-förmige Konfiguration zu besitzen. Diese I-förmige Konfiguration ist für die meisten, wenn nicht alle, der expandierten rippenartigen Elemente zutreffend, welche in allen Ausführungs-'formen der Herstellung von expandierten Gegenständen mit der Vorrichtung nach der Erfindung verwendet sind.
Zur Herstellung eines expandierten Gegenstandes 8, wie ihn die Fipu 7 u. 8 zeigen, werden die Elemente 10 des Rohlings 8 nur
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verhältnismäßig geringfügig expandiert, so daß eine Art <-.rhabener
Fläche an der oberen Fläche 12 des expandierten Rohlings 8 entsteht. Diese Erhebung ist nicht echt, da die oberen
Flächen der Elemente 10, vvie Fig. 8 zeigt, wegen der I-förmigen Konfiguration der Elemente 10 hinterschnitten
sind. Der reliefartige Effekt kann an Kunststoffolien ,
die für Dekorationen
verwendet werden bzw. zum mechanischen Verbinden oder Befestigen von anderen Substraten oder Materialien, wie beispielsweise
Zementmörtel, Gips oder teerhaltiger Korkmantiks zum Isolieren, und zwar durch die Hinterschneidungen der
flanschartig ausgebildeten oberen Teile der Elemente 10.
Die Elemente 10 des expandierten Rohlings 8 können durch weiteres Auseinanderziehen der Formplatten noch weiter ex-
bis
pandiert werden. Die Höhe,/zu welcher sich die Elemente 10
erstrecken, hängt von verschiedenen Faktoren ab. Allgernein gesprochen kann die Höhe der Elemente 10 durch Erweiterung
des Bereiches der oberen Flächen der Elemente 10 vergrößert werden, was tatsächlich durch Erhöhung des
Oberflächenbereiches der Berührungsflächen der Elemente 7 der
Formplatte 6 erfolgt (vgl. Fig. 6). Elemente 7 mit
grösserenyxu-ächenbereichen berühren daher einen grösseren
Teil der Fläche des zu expandierenden Rohlings, wodurch eine größere Menge des Kunststoffs in dem Rohling während
des Expandierens in die Form der Elemente 10 gebracht wird·.
Fig. 9 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Formplatte 13, die waffeleisenartig ausgebildet ist und die zur
Verwendung in der erfindungsgemäßen Vorrichtung diervLDie Formplatte 13 besitzt eine Reihe von miteinander
verbundenen Ausnehmungen bzw. Kanälen 14, die in das obere
Teil der Platte geschnitten sind. Die gitterartige Ausbildung der Kanäle 14- definiert erhöhte Bereiche 15 der
oberen Fläche der Formplatte 13, und der Rohling berührt die erhöhten Bereiche 15 der Platte 13. Die Kanäle 14 müssen
in der gitterartigen Ausbildungsform nicht notwendigerweise vorgesehen sein.
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Die Kanäle können als eine Reihe von parallelen Kanälen oder Ausnehmungen, die in einer Richtung über die Fläche der Platte
13 verlaufen, ausgebildet sein. In der formplatte 1 der
Fig.9 besitzen die Berührungsflächen 15 eine Reihe von fluchtenden
Reihen und Spalten von Rechtecken, wobei jedes Rechteck von den anderen durch die Kanäle bzw. Ausnehmungen 14 getrennt ist,
die über die Länge und Breite der unteren Fläche der Platte 13 verlaufen.
Fig. IO zeigt eine Draufsicht und
Fig. 11 einen Schnitt durch einen expandierten Rohling 16, der
durch' die 'Formplatte 13 hergestellt sein kann, und zwar' aus
einer Kunststoff-^^fobei die Platte 13 als obere formplatte
in einer "Carver" - Form verwendet wird, und die
Ob©r
flache/xläche der unteren Platte der Form wird als untere
Formfläche verwendet. Hie Figuren 10 und 11 zeigen den expandierten
Rohling 16, nachdem dieser aus der Form entfernt und einem weiteren, weiter unten näher beschriebenen Vorgang ausgesetzt
ist. Die Draufsicht auf den Rohling 16 der Fig. 10 stellt ein teilweises Gegenbild der Ausbildung der Berührungsflächen
15 der oberen i'ormplatte 13 der -t'Orm dar, an die der
Rohling während des Expandierens anhaftet . Dieses Muster ist als Gegenbild in dem iuuster' der Spalten und Reihen von
rechtwinkelig ausgebildeten Kopfelementen 16a gezeigt, das
in der oberen Hälfte des expandierten Rohlings der Fig.10 dargestellt ist. Jedes dieser Rechtecke ist der Kopf 16a
eines expandierten I-förmigen Rippenelements 16 (vgl. Figur 11). Eine Basis 18 des expandierten Rohlings
16 ist eine^kontinuierliche Kunststoffolie, die die
Basis für Jedes der rippenartigen Elemente 17 ausbildet. Während
des Expandierens werden die in Form von Zellen 18 zwischen der expandierenden Rippe 17 entstehenden Zellen durch
die Enden der Rippen belüftet, und zwar außerhalb der Seiten des expandierten Rohlings.
Nach dem Expandieren werden die Kopfelemente 16a einiger der Rippen 17 entfernt, so daß bürstenartige Elemente 17a hergestellt
werden (vgl. Fig. 11).
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226370Ä
In dem expandierten Rohling der Fig. 10 und 11 erstrecken
sich alle der strang- und bürstenartigen Elemente 17 von
derselben Seite der Basis 18, wenngleich in anderen Ausführungsformen
derartige bürstenartige Elemente in beiden Seiten der Basis 18 vorgesehen sein können.
Der expandierte Rohling der Fig. 10 und 11 kann zur Herstellung von bürstenartigen Gegenständen, wie beispielsweise
künstlichem Hasen, Bürsten, Fußmatten, Abstreifvorrichtungen
und Verpackungs- und Polsterraaterial verwendet werden.
Fig. 12 zeigt eine. Draufsicht und'
Fig. I^ einen Schnitt durch einen weiteren Typ einer perforierten
Formplatte 19, die mit der Vorrichtung nach der Erfindung verwendet wird. Die perforierte -^ormplatte 19 besteht
dünnem Material, beispielsweise Aluninium oder Stahl,
in das eine Heine von Perforationen 20 in regelmässigein Abstand
angebracht sind, so daß ein Muster von versetzten Reihen und Spalten dieser Perforationen entsteht. .Die Perforationen
können bogenförmige und gerade Seiten oder beide aufweisen./Perforationen 20 in der formplatte 19 sind
kreisförmig ausgebildet. Jede der Perforationen 20 besitzt dieselbe kreisförmige .ausdehnung, wobei die verschiedenen
Perforationen durch ein kontinuierliches Teil 21 der Fläche der Formplatte 19 voneinander getrennt sind. Die Perforationen
20 dienen als Perforationseinrichtung und die kontinuierliche
Fläche 21 der Platte 19 stellt die Berührungsfläche der Formplatte dar, mit der Flächen des Rohlings
während des Expandierens berührt werden.
Fig.14 zeigt eine Draufsicht auf zwei Formpl^tten 19, tfie übereinander
angeordnet sind. Diebeiden Platten fluchten in
der vertikalen Ebene nicht miteinander.
Daher überlappt jede der Perforationen 20a in der oberen
Platte 19a in dieser vertikalen Ebene eine oder mehr der
Perforationen 20b in der unteren Platte 19b. Dieser.
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- 2263734^-
Überlappungsrauster wird verursacht durch die Größe, die
Form und die Anordnung (versetzt) der Reihen and Spalten von Perforationen in jeder Platte, wie auch durch die Anordnung
jeder Platte in der vertikalen Ebene bezüglich der anderen Platte.. Dasselbe Überlappungsmuster entsteht in
der horizontalen Ebene, sofern die Positionen der beiden Formplatten bezüglich zueinander erhalten bleibt und sie
beide nebeneinander entlang ihrer dünnkantigen Seiten angeordnet sind.
Fig.13 zeigt den Teil einer Draufsicht und
Fig.16 einen Schnitt durch einen expandierten Rohling 22, der
durch Expandieren eines Bogens von thermoplastischem Material zwischen nicht fluchtenden Forinplatten 19a und 19b
(vgl. Fig.14) in einer Carver - Eresse hergestellt wurde. Der Rohling 22 ist gezeigt, nachdem dieser aus der
Form und den i'ormplatten herausgenommen ist. Der Rohling
ist dreidimensional und besitzt zwei Satz von Zellen 23
und 24. Die Zellen 23 sind an der oberen Fläche 25 des Rohlings
22 geöffnet und an dessen unterer Fläche 26 geschlossen. Die Zellen 24 sind an der unteren Fläche 26 des Rohlings
22 geöffnet und an seiner unteren Fläche 25 geschlossen.
Die oberen und unteren Zellen sind durch gemeinsame Wandteile 27 getrennt. Die obere Fläche 25 des expandierten
Rohlings 22 zeigt ein Gegenbild der Berührungsfläche des
Rohlings der oberen -i-'Ormplatte 19a, an welcher dieser während
des Expandierens anhaftete. Hierdurch stellen die oberen Zellen 23 des Rohlings 22 ein Gegenbild der Perforationen
20 der Formplatte 19a,und die kontinuierlichen Teile
der Bereiche 28a der oberen Fläche 25 des Rohlings 22 stellen
ein Gegenbild der kontinuierlichen Flächen 21a der Formplatte 19a dar. In ähnlicher Weise, ist die kontinuierliche
Fläche 28b der unteren Fläche 26 des Rohlings 22 ein Gegenbild der Berührungsfläche der unteren Formplatte 19"b. Wie
die Fig. 15 zeigt, überlappt jedes der kreisförmigen offenen Enden der oberen Zellen 23 in der vertikalen Ebene etwa drei
der kreisförmig geöffneten Enden der unteren Zellen 24 in
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: den Rohling. Fig. 16 zeigt, daß die Seitenwände 27 der ZeI-len
kuppelartig und nicht flach ausgebildet sind. Fig. 15
zeigt rippenartige Elemente 29a um die öffnung Jeder Zelle
23, und Fig. 16 zeigt lippenartige Elemente 29a und 29b
an den öffnungen der Zellen 23 und 24.
Fig.17 zeigt eine teilweise perspektivische Draufsicht, -^ig.18
eine teilweise Ansicht der Rückseite und Fig. 19 einen teilweisen Schnitt durch eine weitere Formplatte 30, die eine
Reihe von abgesetzten Vertiefungen als Perforationseinrichtung aufweist, und die in dem erfindungsgemässen Verfahren
als perforierte Formplatte verwendet werden kann. Die formplatte 30 besitzt einen oberen Metallbogen 31>
der an einem hohlen, U-förmigen Rahmen 32 befestigt ist. An der vorderen
Fläche 33 des Bogens 31 ist eine Anzahl von regelmässig unter
Abstand und versetzt angeordneten Reihen sechseckig ausgebildeter Perforationen 3^- angeordnet. Jede der Perforationen
34 ist nur durch etwa die Hälfte des oberen Bogens 31 hindurch
angeordnet. Im Mittelpunkt der Basis jeder der sechseckigen Perforationen 34 ist ein kleines, kreisförmiges Beliiftungsloch
35 eingebohrt, und zwar durch den Rest des Bogens
31 mit dem Ausgang an der anderen (rückwärtigen) Seite 36
des .Bogens 31· Die kreisförmigen Belüftungslöcher 35 haben
eine Grosse, die etwa ein Drittel des Durchmessers der sechsecki"Terforationen 34 einnimmt. Die Perforationen 34-sind
alle von derselben Grosse. Die Belüftungslöcher 35 treten aus der Rückseite 36 des Bogens 31 in einen hohlen
Bereich 371 der durch drei Füße 38 des U-förmigen Rahmens
32 begrenzt ist. Kanäle 35a sind in der Rückseite 36 des
Bogens y\ vorgesehen, um jede Spalte der Belüftungslöcher
35 zu verbinden, um das Belüften zu vereinfachen. In den
Wänden der Füße 38 sind auch Löcher 39 vorgesehen, um die
Formplatte 30 an der ίΌπη zu befestigen. Zwei dieser iOrmplatten
30 sind in einer Carver -..Presse — wie
weiter oben beschrieben - verwendet, um den Rohling der Figuren 20 und 21 herzustellen. Das Belüften der Rückseite
der Formplatte zur. Aussenseite der Platte erfolgt durch
die nicht gezeigten offenen Wände der U-förmigen Rahmen 38.
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Beim. Einsetzen in die Presse als deren obere und untere
Platten, wex-den die beiden Platten 30 so positioniert und
ausgerichtet, daß die beiden vorderen Flächen 33 zueinander
ausgerichtet sind,und die 6-eckigen Perforationen 34- in
der oberen Platte sind mit den 6-eckigen Perforationen 34- der unteren Platte nicht völlig in der vertika->
len Ebene fluchtend ausgerichtet. Die Perforationen 34-in
der oberen Platte sind so angeordnet, daß jede von ihnen in der vertikalen Ebene zwei oder mehr der sechseckigen Perforationen
dor unteren Platte überlappt, wie weiter unten noch näher beschrieben
j.''if>20 zeigt eine Draufsicht auf einen expandierten Rohling 4-0.
Die obere !'"lache 4-1 des Rohlings 40 weist ein Gegenbild
der perforierten Fläche der oberen Platte der Form auf, an die der Rohling während des Expandierens anhaftet.D ie untere
!'"lache 4-2 des Rohlings ist ein Duplikat der oberen
Fläche 4-1 und weist ein Gegenbild der perforierten Fläche dor unteren Formplatte der Form auf, an die der Rohling
während des Expandierens anhaftet. Die Fig. 20 zeigt somit, daß die Ausrichtung und Positionierung der i'orm der beiden
Formplatten 30, die zum Herstellen des expandierten Rohlings
40 verwendet werden, derart - ist, daß jede wagerechte
Reihe von Perforationen 34- der oberen Formplatte in
einer senkrechten Ebene mit zwei der wagerechten Reihen von Perforationen 34 in der unteren Formplatte fluchtet,
und zwar derart, daß jede der Perforationen 34- in der oberen
Formplatte drei benachbarte Perforationen 34· in der
unteren Formplatte überlappt. Jede der Perforationen 34-iri
der unteren Formplatte wird dabei gleichmäßig in ihrem ·.
Oberflächenbereich überlappt.
Dies kann dadurch geschehen, daß zunächst jede wagerechte Reihe von Perforationen 34- in der oberen Formplatte mit
cinor wagerechten Reihe von Perforationen 34 in der unteren
Formplatte fluchtend angeordnet wird und anschliessend die obere -L'Ormplatte an ihrer X-Achse bezüglich X-Achse der
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unteren Formplatte verdreht wird, so daß jede Perforation
34- in der oberen Formplatte zwei benachbarte Perforationen 34- in der unteren Formplatte überlappt, und durch anschliessendes
Verdrehen der Y-Achse der oberen Formplatte bezüglich der Y-Achse der unteren Formplatte, so daß jede
Perforation in der oberen Formplatte einen Teil von drei benachbarten Perforationen 34- in der unteren Formplatte
überlappt, wobei die letztgenannten drei Perforationen in
der unteren Formplatte die zwei Perforationen 34- in der
unteren Formplatte einschliessen, die durch das erste Verdrehen -überlappt wird. . Das Verdrehen der beiden Formplatten
zueinander kann derart erfolgen, daß eine oder die andere oder beide Platten in ihrer X- und/oder Y-Achoe zueinander
verdreht werden, um das gewünschte Überlappen der Perforationen in den beiden Platten zu erhalten. Die Abfolge
der für das Ausrichten der Formplatten erforderlichen
Schritte ist nicht kritisch; dieses wird erreicht, bevor der Rohling zwischen die positionierten und fluchtenden Formplatten
eingesetzt wird.
Fig.21 zeigt einen Schnitt durch den expandierten Rohling 4-0. Der
Rohling 4-0 besitzt zwei Sätze von regelmässig geformten
und unter regelrnässigen Abstand angeordneten Zellen, die an
einem Ende geöffnet und an ihrem anderen Ende geschlossen sind. Jede der Zellen ist konisch ausgebildet. Ein satz 4-3
dieser Zellen ist an der oberen Fläche 4-1 des Rohlings 4-0
geöffnet und an der unteren Fläche 4-2 geschlossen, und der
zweite Satz 44- dieser Zellen ist an der unteren Fläche 4-2
geöffnet und an der oberen Fläche 4-1 geschlossen. Die Zellen
sind durch I-förmige Rippen 4-5 voneinander getrennt. Die Rippen 4-5 sind so angeordnet, daß sie das Auslaufen
jeder Zelle zu einem Scheitelpunkt an der Basis jeder der
Zellen definieren, so daß eine geschlossene Basis entsteht. Die oberen Teile und die Basisteile der Rippen 4-5 stellen
das kontinuierliche Teil der perforierten oberen Fläche 4-1 und der Basis 42 des Rohlings 4-0 dar. Ein lippenartiges
Element 4-6, das um die Peripherie jeder Zelle 4-0 und 4-4-
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vorgesehen ist, ist nicht zu stark ausgebildet, und zwar wegen des relativ engen Abstands und des Fluchtens der Perforationen
in den Platten, mit denen der Rohling 40 hergestellt wird und weil die Perforationen winkelig
und nicht kreisförmig oder bogenförmig ausgebildet sind.
Während des Expandierens der Plastikfolie zum Ausbilden des expandierten Rohlings 40 werden die Zellen 43 und 44
belüftet, und zwar nacheinander durch die Perforationen 34, die Belüftungslöcher 35 und Kanäle 35a. sowie die offenen
Wände des U-förmigen Rahmens 32 in den oberen und unteren
Platten 30 der Form.
Fig.22 zeigt eine weitere dünne Formplatte 47, die in der erfindungsgemässen
Vorrichtung verwendet werden kann,
Formplatte 47 besitzt eine Reihe von dreifach Unterschiedunterschiedlich
nämlich lieh ausgebildeten bzw./großen Perforationen,/Vierecken 48,
großen Kreisen 49 und kleinen Kreisen 50· ^ie Vierecke
besitzen geringfügig grössere Oberflächenbereiche als die Kreise 49, die einen grösseren Oberflächenbereich als die
Kreise 50 aufweisen. Wie . Fig. 22 zeigt, sind alle
Perforationen in geraden Spalten in vertikaler Richtung und in versetzter Anordnung in horizontaler Richtung angeordnet.
Alle Rechtecke sind von derselben Größe, wie auch alle grossen Kreise und alle kleinen Kreise.
Fig.23 zeigt eine Draufsicht auf eine Formplatte 47 über einer
Formplatte 19 der'Figuren 12 und 13, und zwar sind diese
Platten jeweils zueinander fluchtend dargestellt. Eine
derartige Anordnung kann in der Vorrichtung nach der Erfindung verwendet werden. In der Anordnung nach Fig. 23
ist die !formplatte I9 die untere Formplatte, und die
Formplatte 47 die obere Formplatte. Die Perforationen 20
der unteren Formplatte 19 nehmen alle einen grösseren Bereich
ein, als irgendeine der drei Perforationen 48,49 U.50
in der Formplatte 47. Der Abstand zwischen jeden beliebigen zwei benachbarten Perforationen in jeder vertikalen
Spalte der Perforationen der oberen Platte 47 variiert,
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ist aber stets geringer als der Durchmesser der Perforationen 20 der unteren Formplatte Ί91 deren Perforationen
20 alle denselben durchmesser aufweisen. Jede senkrechte Reihe bzw. Spalte von Perforationen in der oberen Formplatte
47 fluchtet mit einer vertikalen Reihe von Perforationen der unteren Formplatte 19· Jede der Perforationen
20 der unteren Formplatte 19 wird in der vertikalen Ebene
von, zwei der Perforationen der oberen Formplatten 47 über-
. läppt.
Fjr.24 zeigt eine Draufsicht, Fig.23 eine Ansicht von unten und
«26 einen Schnitt durch einen expandierten Rohling 51, der
mittels fluchtender Formplatten 19 und 47 gemäss Fig.23
hergestellt ist. Der expandierte Rohling 51 der Figuren-24-26
ist somit durch Expandieren eines Kunststoffbogens mit einer Ta sowie weiter oben beschrieben mittels Heissverle
imung zwischen einem Paar von Formplatten 19 und 47
nach der Anordnung der Fig.23 hergestellt worden, ^ie obere
Fläche 51 des expandierten Rohlings 51 zeigt ein Gegenbild
der Formplatte 47, an welcher der Rohling während des Expandiere
ns anhaftet . -^ie untere Fläche 53 des expandierten
Rohlings 51 zeigt ein Gegenbild der Formplatte 19, an welöhem
der Rohling während des Expandierens anhaftet.. Die Zellen 5^-, 55 und 56 in der oberen Fläche 52 besitzen die
in der Fläche 52 gezeigten öffnungen, und zwar in Form
vonö Vierecken, -. grösseren Kreisen und kleineren Kreisen,
und sie sind an der oberen Fläche 52 geöffnet und an
den Seiten 57 und den Basen 58 geschlossen. Die geschlossenen
Basen 58 der Zellen 54, 55 und 56 sind durch Erweiterungen
der unteren Fläche 53 ausgebildet. Zellen 59, die kreisförmige Öffnungen besitzen, sind an der Stirnseite
der unteren Fläche 53 des Rohlings 51 geöffnet und an den Seiten 57 und den Schnittpunkten bzw. oberen Enden 6o geschlossen.
Die geschlossenen Enden 6o der Zellen 59 sind durch kontinuierliche Teile der oberen Fläche 52 des Rohlings
ausgebildet·
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Eine gemeinsame Seite bzw. rippenartige Elemente 47 der
Zellen 54-, 55 und 56 einerseits und der Zellen 59 andererseits
besitzen eine im wesentlichen I-förmige Konfiguration. Jede Eippe bzw. Wandteil 57 bildet einen Teil der
Seite beider Zellen 59 und eine oder mehrere der Zellen
54, 55 und 56.
Um den Umfang der Öffnungen jeder Zelle 54,55, 56 und 59.
vorgesehene kontinuierliche Lippenelemente 61 sind um die kreisförmigen Umrandungen der Zellen 55,56 und 59 verstärkt,
aber nicht um die rechteckigen Umrandungen der Zellen 54.
Die Zellen 54, 55» 56 und 59 sind im allgemeinen von derselben
Höhe, ihre Velumen sind jedoch in der Grössenordnurxg
von 56 ·< 55 <C54 <Z 59 >
und die relative Grcsse de. s Volumen jeder der Zellen ist eine Funktion der relativen Gi'öiie
der Perforationen 50, 49, 48 und 20. Die Zellen 54, 55 und
56 sind gegenüber den Zellen 59 eher konisch aungebildet,
wohingegen die Zelle 59 gegenüber den Zellen 54, 55 und
eine mehr zylindrische -^orm besitz^. . -Uie verschlossenen
Enden aller dieser Zellen sind jedoch schmaler als deren offene Enden.
Während den Expandierens werden die entstehenden Zellen
54, 55, 56 und 59 durch die in den oberen und unteren i'ormplatten
vorgesehenen jeweiligen Perforationen 48, 49, 50 und 20 belüftet, wie auch durch die nicht geschlossene Dichtung,
die zwischen den Flächen dieser -^ormplatten und den
Flächen der oberen und unteren Platten der Form besteht, an welcher die Formplatten während des Expandierens befestigt
sind.
Wie in Fig. 24 gezeigt, fluchten die öffnungen der oberen Zellen 54, 55 und 56 nicht in der vertikalen Ebene mit den
Öffnungen der unteren Zellen 59· Somit wird jede der unteren Zellen 59 in der vertikalen Ebene von zwei benachbarten
Zellen 54, 55 und/oder 56 überlappt. Dieses tJber-
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lappungsrnuster in den Zellenöffnungen, wie es die Fig.24
zeigt, ist ein Gegenbild des Überlappungsmusters in der
vertikalen Ebene der Perforationen in den Flächen der beiden
Formplatten 4-7 und 19» die bei der Herstellung des expandierten
Rohlings 51 als obere und untere Formplatten
verwendet v/erden.
Darüber hinaus ist ersichtlich, daß etwa eine Hälfte aller
Zellen des Rohlings Zellen 59 sind, die an der unteren Stirnseite des expandierten Rohlings 51 geöffnet sind, und
daß die. verbleibenden Zellen 54, 55 und 56 an der
der oberen Fläche des Rohlings 51 geöffnet sind.
Für die meisten der als Endprodukt verwendeten expandierten Rohlinge ist es erwünscht, wie weiter oben beschrieben,
den Rohling derart zu expandieren, daß die Einheitlichkeit der I-förmigen Wandteile, die die Zellen in dem expandierten
Rohling unterteilen, erhalten bleibt. Das heisst, dasö das
in diesen Fällen entstehende; Vakuum belüftet wird, um eine Zerstörung dieser Wandteile zu verhindern. Bei einigen
Anwendungen kann es jedoch erwünscht sein, ein Zerstören dieser Wandteile vorsätzlich hervorzurufen, -^ies kann dadurch
geschehen, daß der Rohling kontinuierlich expandiert wird, und zwar sogar während des Belüftens des Vakuums in
den Zellen, bis die Wandteile dünner und dünner werden und schliesslich brechen, und in ihnen schliesslich Durchlöcherungen
entstehen. Diese Durchlöcherungen können hierdurch einheitlich in einem oder mehreren der V/andteile in
allen Zellen hergestellt werden. Die expandierten Rohlinge, die mit derartig zerstörten Wandteilen hergestellt werden,
können für den Durchgang von flüssigen bzw. gasförmigen
Medien bei verschiedenartigen Anwendungen verwendet werden,
beispielsweise Sieben,Sintern und Belüften.
Die zerstörten .. .
bzw. aufgebrochenen Wände können auch für Behälter verwendet werden, bei denen die Seitenwände nicht zur Abpolsterung
bzw. zum Abtrennen von in den Behältern aufbe-
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wahrten, zerbrechlichen Artikeln erforderlich sind.
Die zum Ausbilden eines expandierten Rohlings gemäß der
vorliegenden Erfindung verwendeten Materialien sind normalerweise feste, thermisch verformbare Materialien mit einer
Ta von etwa 5O-3OO°C, vorzugsweise etwa 100-25O0C.
Falls ein Unterschied von mindestens etwa 100G zwischen
dem Schmelzpunkt von zwei beliebigen schmelzbaren Materialien, die als FOrmplatten verwendet werden können, besteht,
mit
kann das schmelzbare Material/ dem niedrigeren Schmelzpunkt als Rohling, und das schmelzbare Material mit dem höheren Schmelzpunkt als Formplatte verwendet v/erden.
kann das schmelzbare Material/ dem niedrigeren Schmelzpunkt als Rohling, und das schmelzbare Material mit dem höheren Schmelzpunkt als Formplatte verwendet v/erden.
Die Rohlinge können in verschiedenen Ausbildungen, beispielsweise als Bogen, Netz, oder als Bogen mit ausgestanztem
iuuster verwendet werden. Das als Rohling verwendete
schmelzbare Material muss keine elastomeren Qualitäten aufweisen.
Zur Verwendung als Rohling können schmelzbare Materialien, beispielsweise natürliche und synthetische thermoplastische
Harze sowie hitzeerhärtbare bzw. duroplastische Harze, Glas und Grundmetalle mit niederen Schmelzpunkt sowie Legierungen
und Zusammensetzungen dieser Metalle.vorgesehen sein.
Die natürlichen Harze schliessen Materialien wie Asphalt,
Bitumen, Kautschuk, Pech und Teer ein.
Die synthetischen Harze schliessen Vinylharze ein. Diese Vinylharze können entweder Homopolymerisate eines einzelnen
Vinylmonomers sein, bzw. sie können Interpolymerisate eines oder mehrerer Vinylmonomere sein, und zwar von 0 bis
etwa 50 Mol■■-% . eines oder mehrerer Hicht\± nylmonome·
re, die mit 1An ylmonomeren interpolymerisierbar sind. Die
Bezeichnung "Vinylnonomer" bedeutet eine Zusammensetzung,
von mindestens einer.polymerisierbaren Gruppe der Formel
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Die Vinylpolymerisate schliessen daher beispielsweise
Polyäthylen, Polypropylen, iithylenpropylen.-Copolymerisate
Polyvinylfluorid, Polystyrol, Styrolbutadienacrylonitril,
Terpolymerisat, Äthylenvinylacetat -s-Oopolymerisat,
Äthylenacrylsäure -Copolymerisat, Äthylenacrylonitril-Copolymerisat
und Gtyrolacryl-nitril-Copolymerisa t.
Zusätzlich zu den Vinylpolymerisaten können andere Polymerisate in der erfindungsgemässen Vorrichtung verwendet
v/erden v/ie beispielsweise thermoplastische Polyurethan-Harze; Polyaraid-IIarze, z.B. Nylonharze einschlieoslicb
Polyhexamethylenadipamid; Polysulfonharze; Polycarbonat-H.arze;
Phenoxy-H .rze; Polyacetal-Harze; Polyalkylenoxid-Harze;
Polyäthylenoxid und Polypropylenoxid; Polyphenyloxid-IIarze;
Celluloseester-Harze; Cellulosenitrat, Celluloseacetat
und Cellulosepropionat.
In der Bezeichnung "Polymerisat" sind auch liischunden aus
einem oder mehreren Polymerisaten enthalten. Beisjjielhaft
hierfür sind Mischungen wie Polyäthylen/Polypropylen; niedrigdichtes Polyäthylen/hochdichtes Polyäthylen; Polyäthylen
mit Olefin-Interpolymerisaten, z.B. die oben näher bezeichneten wie Äthylenacrylsäure-Copolymerisate, iithylenäthylmethacrylat-Copolymerisate,
Äthylenäthylacrylat-Copolymerisate
, Äthylenvinylacetat-Copolymerisate, ilthylenacrylsäure-ä
thylacrylat-Terpolymerisate, Athylenacrylsäurevinylacetat-Terpolymerisate
und ähnliche.
In der Bezeichnung "Polymerisat" sind auch Metallsalze jener Polymerisate bzw. Mischungen aus Polymerisaten enthalten,
die freie Carbonsäuregruppen enthalten. Beispiele hierfür sind Äthylenmethacrylsäure-Copolymerisate, Äthylenä
thacrylsäure-Copolymerisate, otyrolacrylsäure-Copolymerisate,
Butenacrylsäure-Copolymerisate und ähnliche.
Beispiele für die Metalle, die zum Herstellen
von derartigen Carbonsäurepolymerisaten dienen, sind die
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1-, 2- und 3-wertdgen Metalle, wie beispielsweise Natrium,
Lithium, Kalium, Kalzium, Magnesium, Aluminium, Barium, Zink, Zirconium, Barylium, lasen, Nickel, Kobalt und ähnliche.
Polymerisate, von denen die Rohlinge geformt sind, können
in jeder der Formen verwendet werden, in denen sie gewöhnlich beim Gießen bzw. Formen Verwendung finden wie beispielsweise
als Puder, Kügelchen, Körner: und ähnlichem, sowie aus Mischungen dieser Formen nit einem oder mehreren
Hilfssto'ffen.'Derartige Hilfsstoffe sind Materialien wie
ζ B. Weichmacher, V/arme- und Lichtstabilisatoren, Füllstoffe,
Pigmente, Verarbeitungssäuren, Streckmittel, Verstärkungsfasern, Schlagverstärker und Metall-, Kohlenstoff- und Glasfasern
und -teilchen.
•
•
Die auf Polymerisaten basierenden Zusammensetzungen, die in der erfindungsgemassen Vorrichtung zu expandieren sind,
können in an sich bekannter V/eise hergestellt werden. Bekannte Verfahren hierfür sind das Trocken- bzw» Heissver—
mischen, und zwar mit oder ohne die Verwendung von Mischgeräten wie beispielsweise Bandmischer, Kollergang, Intensivmischer,
Extruder, Bariburymischer und ähnliche'.
Obgleich Metalle als Bauteile gewöhnlich nur für die Verwendung von Formplatten in der erfindungsgemassen Vorrichtung
angewendet werden, ist es möglich, dass expandierte Rohlinge nach der Erfindung mit Hilfe eines niedrig-schmelzenden
Metalls bzw. einer Legierung oder Zusammensetzung davon hergestellt werden; ein Rohling und Formplatten können
auch aus nicht schmelzenden Materialien bzw. aus Materialien mit einem höheren Schmelzpunkt als dem von niedrig
schmelzenden Metallen hergestellt werden.
formbeständige
Einige / . Polymerisate wie beispielsweise Polysulfon-Harze,
Polyearbonat-Harze und bestimmte Vinylharze - z.B.
Polyvinylchlorid, neigen dazu, wenn sie als liohlinge press—
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- MO-
geformt werden, eingeschlossene Verformungen auszubilden. Wenn derartige Verformungen vorhanden sind, ist es nicht
möglich, die Rohlinge ohne weiteres in der Vorrichtung nach der Erfindung zu verwenden, es sei denn, die liohlinge
werden zunächst zum Äusglätten derartiger Verformungen in dem -Rohling entspannt; dieses Entspannen kann im Zeitraum
von 0,5-10 Min. beizwischen der Formbeständigkeit und dem
Schmelzpunkt des Harzes li'egenden Temperaturen durchgeführt werden. Sind bei der Zusammensetzung des thermisch-verformbaren
Rohlings Füllstoffe verwendet, so muss gegebenenfalls
die Expandiertemperatur um 5-20 C erhöht werden, um die
erhöhte Viscosität des entstehenden Produktes zu kompensieren.
Die beiden Formplatten bzv/. Platten, die in der erfindungsgemäßen
Vorrichtung zum Auseinanderziehen des Rohlings verwendet werden, können aus denselben oder aus unterschiedlichen
Materialien hergestellt sein, J^ie Formplatten
bzv/. Platten können kontinuierliche bzw. perforierte Flächen besitzen; sie können auch porös oder nicht porös,
planar oder nicht planarssowie auf einanderpassend ausgebildet sein.
Während des Gießens ist es wünschenswert, wie bereits erwähnt, die inneren Bereiche der auseinandergezogenen
Rohlinge zu belüften. Das Erfordernis zum Belüften der expandierten Rohlinge entsteht, wie erwähnt, dadurch,
daß ein Vakuum innerhalb der inneren Teile des Rohlings erzeugt wird, und zwar durch das Erhöhen des Volumens
dieser inneren Bereiche während des Expandierens. V/ird der Rohling während des Expandierens nicht belüftet, .so
könnte atmosphärischer Druck die verlängerten Rippenteile des expandierten Rohlings während des Expandierens veranlassen,
zu "brechen. Das Belüften des expandierten Rohlings kann auch durch Verwendung von perforierten bzw.
•porösen Formplatten erfolgen.
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Die Materialien, aus denen die Formplatten bzw. Platten hergestellt
werden, sind normalerweise feste Materialien, die entweder bei der Arbeitstemperatur nicht schmelzbar sind
oder die einen Schmelzpunkt besitzen, der mindestens 1O°C
höher ist als der Schmelzpunkt des schmelzbaren Materials, aus dem der Rohling hergestellt ist. -
Nicht schmelzbare Materialien, die als Formplatten verwendet werden, sind beispielsweise Cellulose-Materialien wie
Holz, Papier, Pappe und gepresstes Sägemehl; hitzeerhärtbare· oder- vulkanisierte Zusammensetzungen, die auf natürlichen
oder synthetischen Harzen basieren; mineralien, wie beispielsweise Graphit, Tonerde und Quarz; Natursteine und
Steinmaterialien wie beispielsweise Marmor und Schiefer; Baumaterialien,, beispielsweise Ziegel, Kachel, Holzfaser und
Beton; und eiweißhaltige Materialien wie Leder und Fell. '
Schmelzbare Materialien mit einer verhältnismässig hohen Tg oder Tm, die als ^'ormplatten verwendet v/erden, sind beispielsweise
Aluminium, Eisen, Blei, Nickel, Magnesium, Kupfer, Silber und Blech, wie auch Legierungen und Zusammensetzungen
von diesen Metallen , z.B. Stahl, Messing und Bronze; glasartige Materialien wie beispielsweise Glas,' Keramik und Porzellan
und thermoplastische Harze, mit einem verhältnismässig hohen Schmelzpunkt, wie s.-ö. die sog. Baukunststoffe,
z.B. Polytetrafluorathylen, Nylon-6-Harze, Polyacetal-Harze,
Polyvinyilidenfluorid, Polyester und Polyvinylfluorid; oder schmelzbare Materialien, die mit Polytetrafluorathylen beschichtet
sind.
Die Verwendung eines Trennmittels wie beispielsweise Silizium und Fluorcarboröl bzw. die Verwendung von Forinplatten,
die aus Materialien bestehen, die eine niedrige Flächenenergie besitzen wie z.B. Polytetrafluorathylen, gewährleistet
die Trennung des gekühlten expandierten· .Rohlings von
den" Forinplatten bzw. Platten nach dem Expandieren, falls
der gekühlte expandierte Hohling sich auf andere i/eise .
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nicht ohne weiteres von den I1Ormplutten löst.
Wie bereits erwähnt, können eine oder beide Flächen der Platten,
die aneinander haften und den Kunststoffrohling expandieren
und auseinanderziehen, cinstückige Teile der Forraplatten
bzw. der Formvorrichtung sein. Eine oder beide der Fonnplatten können auch lösbar an den Platten der Formvorrichtung befestigt
sein. Die Verwendung von lösbaren Formplatten wird bevorzugt, wenn die Formplatten perforiert oder porös sind, so
daß das Belüften durch sie erfolgen kann, bzw. in Fällen, in denen Schichtkörper gebildet weQrden.
Für verschiedene Anwendungen kann es erwünscht sein, das An haften des expandierten Rohlings an die Formplatten zu fördern,
wie beispielsweise in der Ausbildung von Schichtkörpern. Gewisse Zusammensetzungen können als Adhäsionsförderer verwendet
v/erden. Vorzugsweise werden hierzu Zusammensetzungen aus Organosilizium verwendet. . Diese Adhäsionsförderer
können als Firnis verwendet und auf die Oberflächen der Schichtkörper . in Schichten aufgetragen werden,
die mindestens eine monolekulare Tiefe besitzen. ^Ie Adhäsionsförderer
können mit den Komponenten des Rohlings ver- __ . verarbeitet werden. Bei einer Vermischung
wird der Adhäsionsfcrderer den Rohling in einer Menge
von etwa 0,00001 - 5>0 Gew.-% zugeführt, und zwar basierend
auf dem Gewicht des Rohlings.
Wenn die Organesilizium —Zusammensetzung als Firnis verwendet
wird bzw. mit dem Rohling zusarrjnen verarbeitet wird, kann diese in FOrm einer Lösung in einem organischen Lösungsmittel
wie Alkohol, Ester, Keton, einem aromatischen oder aliphatischen Hydrokarbon, halogenieierten Hydrokarbon oder mischungen
aus diesen Lösungsmitteln verwendet werden.
Als OrganoBilizium — Zusammensetzungen können
. beispielsweise Silylperoxide, Alkoxysilane, Aminoalkoxy-
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silane, Vinylalkoxysilane und Aminoalkylalkoxysilane verwendet
werden.
Die Silylperoxid-Zusammensetzungen können als Monomer "bzw."
Polymerisat z.B. Silan oder Siloxan ausgebildet sein. Jede Silicium enthaltende Zusammensetzung, die eine mit Silicium
verbundene Organo-peroxy-Gruppe enthält, wobei der Organo-Anteil
mit . Sauerstoff . und somit mit dem Silicium verbunden ist, und zwar durch nicht carbonylhaltige Kohlenstoff
stäubchen, können für die Zusammensetzung der Silylperoxiie
verwendet werden.
Die Verfahren zur Herstellung derartiger Silylperoxyde sind
in den US-Patentanmeldungen Nr. 009 034- vom 5.2.1970 und
Kr. 034,897 vom 5.Mai 1970 beschrieben.
Typische Beispiele derartiger Silylperoxyde sind Silylperoxid
gemischt mit Vinyltris-(-butylperoxy)3Üan, Allyltris-(lmtylperoxy)silan,
Tetratris-(t-butylperoxy)-silan, Allyl-(t-butylperoxy)tetrasiloxan,
Vinylmethylbis-(t-buthylperoxy)-oila£i, Vinyl-tris-C1^ 4^i -dimethylbenzylperoxy)-silan, Allylmethyl-'.
bis-(t~butylperoxy)-silan, IIethyl-tris-(t-butylperoxy)--silan,
Dimethyl-bis-(t-butylperoxy)-silan, Isocyanatopi'ox^yl-tris-(t-butylperoxy)-silan
und Vinyldiacetoxy-(t-butylperoxy)-silan.
Die Aminoalkylalkoxysilane schliessen jene mit der nachfolgenden Struktur ein:
NR - SiXo
wobei X Alkoxy, Aroxy oder Acryloxy ist; R ist zweiwertiges Alk-ylen mit 3-8 Kohlenstoffteilchen mit mindestens 3 aufeinanderfolgenden
liohlenstoffteilchen, die N von Si trennen; mindestens
E1 und B1' ist Wasserstoff, und jedes verbleibende H'
oder 1Ϊ1 ' ist Alkyl
^jF , wobei X = O oder 1 H
— und HpliCHpCHpNHCHpCHp- ist.
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Beispiele derartiger Aminoalkylalkoxysilane sind Gamma-aminopropyltriethoxysilan,
Gamma-aminopropyltriinethoxysilan, bis-(beta-hydroxy
methyl)-gamma-aminopropyl-trithoxy-silan und N-beta-(aminoethyl)gamma-aminopropyl-triethoxy-silan.
Die folgenden Beispiele dienen zur Verdeutlichung der vorliegenden
Erfindung und nicht zu deren Begrenzung.
Die zur Durchführung dieser Beispiele verwendete Form war eine gefederte "Carver"- Form , wie sie in den Figuren
2-4 dargestellt ist. Es wurden zwei Federn in der Form ver-
wendet, wobei jede einen Ausschlag von 130 psi (= 9,10 kg/cm )
besaß, und wobei die Federn die Platten mechanisch auseinanderzogen, wie es in bezug auf die Figuren 2-4 beschrieben
ist, und zwar mit einer vorbestimmten Hate, die durch ein Nadelventil am hydraulischen Kolben der Form reguliert
wurde. Die Platten der Form bestanden aus eisenhaltigem Gußeisen und konnten auf gewünschte Weise durch hindurchzirkulierendes
kaltes V/asser gekühlt v/erden. Falls erwünscht, konnten die Platten der Form durch elektrisches Erwärmen der
Platten 3a und 3b erwärmt werden. Die Temperatur der Flächen
der erwärmten Platten wurde mit einem mit Thermoelementen versehenen Pyrometer gemessen.
Ein Stahldraht mit einer Stärke von 52 mil (= 1,3208 mm)(vgl.
Fig. 1) wurde an Jeder der Platten einer "Carver" Form mechanisch . befestigt. Das diamantförmige Muster des
Drahtes besaß Öffnungen in einer Größe von 3/8 x 1 inch (-9,525
x 25,40 mm), wobei die Breite der Stirnseite eines der
flachen Metalldrahtstränge 115 mil ( 2,921 mm) ) betrug.
Ein Bogen aus Polyäthylen (mit einer Dichte von 0,96, einem Schmelzindex von 3; einer Tm von 130-1400C und einer Ta von
etwa 135-^400C) mit einer glatten Oberfläche und einer Größe
von 6x6 inch (= 15,24 χ 15,24 cm) und einer Stärke von
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120 rails (=3,048 mm ) wurden nit einem · ■■
aus SiIylperoxid Vinyltris-(t-butyl peroxy)-silan in einer Lösung
in Tuluol bestehenden Adhäsionsförderer beschichtet, und zwar an beiden Flächen des Bogens, so daß diese, nachdem das Tuluol darauf
verdampft war, mit einer oiiylperoxidbeschi^htung versehen war,
die etwa 2 Eilligramm psi (= 0,31 mg/cm ) des Oberflächenbereichos
betrug. Der so beschichtete Bogen wurde in die Form gegeben, nachdem die i'ormplatten auf eine Temperatur von
183°C erwärmt war (vgl. Fig.2). oodarm wurden die Platten der
Form geschlossen, um den Rohling (den mit Peroxid beschichteten
Bogen),einem Druck von 10 psi (~ 0,70 km/cn ) auszusetzen.(vgl.
Fig. 5). Das in dem Rohling enthaltene Polymerisat schmolz, wurde flüssig und haftete an den i'Ormplatten aus Stahldraht,
•^ie Temperatur in den Formplatten und den Platten der Pressform
war bei 1350G ausgeglichen. Anschliessend wurden die x'ormplatten
voneinander getrennt, und ζwar bei einer Geschwindigkeit
von 1000 mils pro 15 3ek. ( = 25,40 mm pro 15 Sek),
und dann auf etwa 125°0 herabgekühlt (vgl. Fig.4). Las Belüften
des Rohlings erfolgte durch, den Draht der Formplatte und zwischen
den Kontaktflächen der Preasformplatten and ■- :-r, Zx--D^tplatten.
Die normalen Kontaktflüchen der Platten der -"ora und
der Drahtplatten waren rauh genug, so daß zwischen ihnen eine ausreichende Belüftung erfolgte.
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Der expandierte Bogen mit den daran anhaftenden Siebplatten wurde von der Form entfernt. Die so entstandene und in Fig. 5 gezeigte
zusammengesetzte Struktur war 3/4 inch (= 19,05 mm) stark. Die Rippenelemente de rexpandierten Kernschicht' waren in regelmäßigen
Abständen angeordnet und fest mit den Siebplatten verbunden. Ein Teil der Sieboberflächen der Zusammensetzung mit einem Durchmesser
von einem inch wurde einem Druck von 150 lb/ft
(= 223,224 kg/m ) ausgesetzt, der die Siebplatten und den expandierten Kern deformierte, der aber keine Entschichtung
des expandierten Kerns von den Siebplatten verursachte. Die entstehende Schicht war ein strukturierter Kern mit
zwei Siebschalen, die als Armaturenbrett oder andere Teile eines Automobils geeignet sind.
Das Verfahren des Beispiels 1 wurde angewendet, außer, daß der verwendete Rohling ein Bogen aus einer Mischung aus Polysulfon
und Silicium-Blockpolymerisat war. Der Bogen besaß eine Tg von 1800G und eine Ta von etwa 3000C. Die Oberflächen der metallischen
Siebplatten, die mit de.Ui Rohling in Berührung kamen, wurden
mit einer 5fd ^en Lösung aus Polysulfon in Methylenchlorid
(als Adhäsionsförderer) gefirnist und für 10 Minuten bei 275 C getrocknet, bevor die Platten an den Platten der Form befestigt
wurden.
Der Rohling wurde zwischen den Formplatten in der Form geschmolzen,
und zwar bei 375°C, und bei 34O0C expandiert. Beim Abkühlen
und Entfernen von der Form war der expandierte Rohling fest mit beiden Formplatten verbunden. Die expandierte Zusammensetzung
war etwa 1 inch (= 25,40 mm) stark und besaß die in Fig. 5 gezeigten,
unter regelmäßigem Abstand angeordneten Rippenelemente. Dieser zusammengesetzte expandierte Rohling kann als Bauteil
in Möbelrahmen,beim inneren Aufbau von Automobilen und
dergleichen verwendet werden.
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226370A
Dem Verfahren des Beispiels 1 folgend "wurde ebenfalls ein Bogen
aus hoclidichtem Polyäthylen verwendet, der eine Stärke von 60 mil
(= 1,524 mm) besaß. Der Kunststoffbogen war
jedoch zuvor nicht mit einem Adhäsionsförderer aus Silylperoxyd
behandelt Worden. Die Siebformplatten wurden auf 1800C erwärmt,
bevor der Kunststoffbogen zwischen sie eingesetzt -wurde. Dann
wurde der Bogen expandiert, und zwar um das 5,4-fache seiner ursprünglichen
Stärke. Wenn anschliessend der expandierte Kunststoff von der Form entfernt und auf eine Temperatur von 1250C
oder weniger herabgekühlt war, war er ohne weiteres von den Formplatten zu trennen, besaß ein leichtes Gewicht und eine starre
Form, und die Konfiguration des expandierten Kernteils 2' der
Fig. 5 wies unter regelmäßigem Abstand vorgesehene Rippen auf.
Nach dem Verfahren des Beispiels 3 wurde ein Rohling von ein^r
Stärke von 60 mil (= 1,524 mm) in Form eines Bogens aus Polypropylen verwendet, der einen Schmelzindex
von 5» eine Tn von 165-1750C und eine Ta von etwa 17O0C aufwies.
Der Rohling aus Polypropylen wurde zwischen die Formplatten eingesetzt, die auf 1950C erwärmt waren und bei 1700C expandiert;
der nach der Abkühlung erhaltene expandierte Bogen war ohne
weiteres von den Formplatten zu trennen; er besaß eine Stärke von 1 inch (= 25.40 mm), ein Gewicht von 3 pounds pro sq. yd.
(= 1,62 kg/cm " ) und wies die Konfiguration des
expandierten Kernteils 21 der Fig. 5. Dieser expandierte Rohling schwamm auf Wasser und konnte als Verdampfungsschutz und
Wasserkühlung für eine Turmfüllung verwendet werden.
Nach dem Verfahren des Beispiels 3 wurde als Rohling ein Bogen eines'thermoplastischen Polyätherpolyurethan verwendet, der eine
Stärke von 60 mil (= 1 ,524 mm) und eine Tm von etwa 130-17O0C sowie eine Ta von etwa 160-1800C besaß.
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Der Rohling aus Polyurethan wurde zwischen Formplatten eingesetzt,
die auf 1750C erwärmt waren und bei etwa 1600C expandiert, und
zwar um das Vierfache seiner ursprünglichen Stärke. Der erhaltene expandierte Rohling trennte sich ohne weiteres von den Siebformplatten. Er war dehnbar und besaß die Konfiguration des expandierten
Kernelementes 21 der Fig. 5. Der expandierte Rohling konnte als Polsterkissen, Teppichunterlage oder zum Auspolstern von Automobilen verwendet werden.
Ein perforierter Metallbogen (vgl. Fig._6) wurde über eine Metallplatte
aus porösem rostfreiem Stahl gelegt und mechanisch an der oberen Platte der Carver - Presse . befestigt, wobei die
poröse Metallplatte zwischen dem perforierten Metallbogen und der oberen Platte der Form vorgesehen war. Ein Bogen aus hochdichtem
Polyäthylen, wie es beim Beispiel 1 verwendet wurde, mit einer Stärke von 120 mil (= 3,048 mm) wurde in
die Form eingesetzt, und zwar zwischen die untere glattflächige Platte der Form und dem perforierten Metallbogen, nachdem die Platten
der Form und die befestigten Metallbogen und -platten auf 16O0C erwärmt waren. Die Form wurde dann so geschlossen, daß sie
den Kunststoff leicht zusammendrückte und eine Heißverleimung zwischen dem Kunststoff und den diesen berührenden Metalloberflächen
des perforierten Metallbogens .sowie zwischen der glatten Seite der unteren Platte der Form erfolgte. Die- Temperatur
/. Me"caflflachen war bei 1350C ausgeglichen, und anschliessend wurde
die Form geöffnet, um den Kunststoff um etwa 120 mils
(=3,048 mm) ) zu expandieren. Der Kunststoff wurde dann auf etwa 600C heruntergekühlt und trennte sich ohne weiteres von den
beiden Metalloberflächen, die als Formflächen dienten. Die Oberseite des erhaltenen expandierten Rohlings aus Kunststoff trug
ein positives Gegenbild des perforierten Metallbogens, und die untere Fläche des expandierten liunststoffbogens besaß eine kontinuierlich
glatte Fläche, wie in den Fig. 7 und 8 gezeigt ist. Der erhaltene expandierte Rohling war formbeständig und
als Stapelplatte bzw. Palette geeignet.
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Wie im Beispiel 6 wurde ein expandierter Kunststoffbogen hergestellt,
und zwar aus einer Mischung aus 15 Gew.-$ eines Äthylenacrylsäure-Copolymerisat
und 85 Gw.-?« eines hochdichten Polyäthylens
nach Beispiel 1. Das Copolymerisat besaß 85 Gew.~# Äthylen
und 17 Gew.-$ Acrylsäure. Die Mischung wurde durch Warmwalzen,
der Komponenten mit einer Walzenmühle mit zwei Walzen hergestellt,
und zwar unter vollem Dampfdruck (192
( «s 13,44 kg/cm ). Die Mischung besaß eine Ta von
etwa 1200C. Die Mischung wurde in eine Scheibe gegossen,_ die
eine Größe von 6x6 inch (= 15,24 x 15,24 cm) und eine stärke ; .^.
von 120 mils (= 3,048 mm) besaß. Bevor die Scheibe in die Form eingesetzt wm.de, wurden die Berührungsflächen
der beiden Platten mit einem Trennmittel aus Fluorcarbon—
polymerisat besprüht. Die Scheibe wurde in der Carver· Presse wie im Beispiel 6 beschrieben behandelt. Die Schei-'be
wurde in der Form bei 1700C eingesetzt und bei 1400C expandiert. Die Scheibe wurde expandiert zu einer neuen Stärke von
einem inch (= 25,40 mm), und zwar bei einer Rate von 1000 mils/ 15 Sek. (= 25,40 mm pro Sek.). Die expandierte
Scheibe wurde dann abgekühlt und trennte sich ohne weiteres von den Platten. Die expandierte Scheibe besaß die Konfiguration, die
■in den Figuren 7 und 8 gezeigt ist.
Anschliessendes Anordnen von 20 mil--(= 0,508 mm)
starken Aluminiumplatten, die auf 185°C erwärmt waren auf diesen
gekühlten expandierten Rohling, und zwar mit leichtem Druck, um das Befeuchten zu gewährleisten, resultierte in einem zusammengesetzten
Formkern,der nach dem Abkühlen eine einheitlich verbundene äußere Haut aufwies.
Ein Bogen aus Polyäthylen nach Beispiel 1 mit einem Umfang von
6x6 inch (= 15,24 x 15,24 cm) und einer Stärke von 120 mil
(= 3,048 mm) wurde zwischen zwei unterschied
lichen Formoberflachen wie im Beispiel 6 expandiert.
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226370A -
Die obere Form war ein Bogen des expandierten Metallsiebs, das als Formfläche im Beispiel 1 verwendet wurde. Die untere Formfläche
war ein flattflächiger fester Bogen aus gekohltem Stahl,
mit einer Stärke von 32 mils (= 0,8128 mm). Jede der Formflächen war lösbar in der Carver·-»-Presse
befestigt. Die beiden Berührungsflächen des Kunststoffbogens wurden
mit einem Adhäsionsförderer aus Silylperoxid nach Beispiel 1
"behandelt. Der Kunststoffbogen wurde dann wie in Beispiel 1 beschrieben
expandiert, so daß eine expandierte Zusammensetzung mit einer Stärke von 7/8 inch (= 22,225 mm) entstand, die eine Konfiguration
ähnlich dem expandierten Rohling der Fig. 7 besaß, außer', daß die Zellen in der oberen Fläche des expandierten
Rohlings diamantförmig waren, und zwar wie die Zellen in den Flächen de& expandierten Rohlings nach Fig.5. Das Belüften der
Lücken bzw. Zellen, welches in den oberen Teilen des expandierten Rohlings während des Expandierens erfolgte, wurde durch die siebartigen
Perforationen in den Flächen der oberen Formplatte und durch die Zwischenfläche zwischen perforierten Formflächen und
dem expandierten Metallsieb und der oberen Platte der Carver-Presse . durchgeführt. Die Rippenelemente der expandierten
Kunststoff-Form besaßen eine I-förmige Ausbildung.
In diesem Beispiel wird die Herstellung eines expandierten Rohlings
mit einer anderen Ausbildung beschrieben. Ein Bogen eines expandierten Metallsiebs, mit diamantförmiger Ausbildung, wie
in Fig. 1 gezeigt, wurde an einer gesinterten, porösen Platte aus rostfreiem Stahl befestigt, und zwar lagen die beiden Stirnseiten
gegeneinander. Es wurden zwei solcher Anordnungen hergestellt , wobei, eine an die Vorderseite der oberen Platte und die
andere an die Vorderseite der unternPlatte der Carver-.
Presse angefügt wurde, so daß die poröse Platte in jedem Fall der Berührungsfläche einer Platte der Form benachbart war..
Die Flächen des expandierten Siebs wurden dann so positioniert, daß sie die Rohlinge berührten, die in die Form eingesetzt
wurden. Die Stirnseite der zwei Metallsiebplatten wurden ebenfalls so angeordnet, daß die diamantförmigen Öffnungen in den
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Metallsiebplatten in rechten Winkeln einander gegenüberlagen. Das heisst, eine der expandierten Metallsieboberflächen wurde
in einem Winkel von 90° zu der anderen gedreht. ' Ein Bogen aus Polyäthylen nach Beispiel 1 mit einer Stärke von 60 mil
mm) ) wurde zwischen die expandierten Siebformflächen gelegt, die auf einer Temperatur von 1800C erwärmt waren.
Die Form wurde dann so geschlossen, daß .sie den Kunststoffbogen
leicht zusammendrückte und eine Heißverleimung zwischen dem Kunststoff
bogen und den Metallsiebflächen Jiergestellt wurde. Wenn
der Kunststoffbogen anschliessend in einem klaren, glänzenden Zustand
überging, wurde die Form geöffnet, so daß der Kunststoffbogen um das 5,4-fache seiner ursprünglichen Stärke expandierte.
Die entstehenden Zellen in dem expandierten Bogen wurden durch die Perforationen in den Formflächen des Metalisiebs und durch die
daran angefügten Metallplatten belüftet. Der expandierte Bogen~ wurde dann abgekühlt und trennte sich -ohne weiteres von den Plat-
formbe ständig
ten. Der Bogen war / und besaß ein leichtes Gewicht sowie eine Konfiguration ähnlich der des Rohlings nach Fig. 5, außer daß die oberen Zellen in dem expandierten Kunststoff sich in rechten Winkeln zu den unteren Zellen des expandierten Objektes befanden.
ten. Der Bogen war / und besaß ein leichtes Gewicht sowie eine Konfiguration ähnlich der des Rohlings nach Fig. 5, außer daß die oberen Zellen in dem expandierten Kunststoff sich in rechten Winkeln zu den unteren Zellen des expandierten Objektes befanden.
Unter Verwendung des Verfahrens des Beispiels 9 wurde ein oben aus
Polypropylen mit einer Stärke von 60 mil ( - = 1,524 mm )
in die Form bei 1950O eingesetzt und bei 1700C expandiert. Beim
Abkühlen trennte sich der expandierte Bogen ohne weiteres von den Formflächen und besaß dieselbe Ausbildung wie der expandierte
Rohling nach Beispiel 9. Der expandierte Kunststoff besaß eine Stärke von 1 inch (= 25,40 mm), und eiiy Ge'wicht von 3 lb./sq yd
(= 1,62 kg/m ). Das verwendete PolyjFopylen-Harz
besaß eine Tm von 165-175°C, eine Ta von 1700C, eine Dichte von
0,905 und einen Schmelzindex von 5.
Unter Verwendung des Verfahrens von Beispiel 9 wurde ein Bogen
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aus thermoplastischem Polyätherpolyurethan mit einer Stärke von
60 mil (= 1,524 mm ) in eine Form bei 1'750C
eingesetzt und "bei 2000C expandiert, und zwar um das Vierfache
seiner ursprünglichen Stärke. Nach dem Abkühlen war der expandierte Bogen ohne weiteres von den Formflächen lösbar und besaß dieselbe
Ausbildung wie der expandierte Kunststoff nach dem Beispiel 9-10. Der Bogen aus expandiertem Kunststoff war biegsam. Das Harz
besaß eine Ta von 160-18O0C.
In diesem Beispiel wird die Herstellung eines expandierten Kunststoffes
mit einer weiteren Ausbildung beschrieben. Perforierte Platten aus rostfreiem Stahl mit einer Stärke von 1/8 inch (=
3»175 mm) und mit Perforationen, die in regelmässigen Abständen
angeordnete. Löcher, mit einem Durchmesser von 5/16 inch (--7,937
mm)aufweisen, wurden verwendet. Die Löcher wurden in fluchtenden
Reihen und Spalten in den Platten angeordnet, wobei jedes Loch im Abstand von etwa 1/8 inch (= 3,175 mm) von dem nächsten
benachbarten Loch angeordnet war. Eine der perforierten Platten wurde dann jeder der Platten einer Oarver -«Presse
gefügt, ähnlich den Metallsiebplatten 1 der Figuren 2-4. Die perforierten Platten wurden derart an den Stirnseiten der oberen und
unteren Platten der Form angeordnet, daß die Öffnung jedes Lochs der oberen perforierten Platte mit der Öffnung eines Loches in
der unteren perforierten Metallplatte genau fluchtete. Ein Bogen aus Polyäthylen nach Beispiel 1 mit Abmessungen von 6x6 inch
mal 60 mil (= 15,24 x 15,24 x 1, 524 mm ) wurden zwischen die perforierten Metallformflächen eingesetzt, die auf
1800C erwärmt waren. Die Form wurde dann so geschlossen, daß sie
eine den Kunststoffbogen leicht zusammendrückte und Äleissverleimung
zwischen den Kunststoffbogen und den Berührungsflächen der perforierten Platten erfolgte. Die Temperatur der Platten und der
Metallformflächen wurde bei 135 C ausgeglichen, sodann wurde die Form geöffnet, um den .Bogen zu einer Stärke von 3/4 inch
(= 19,050 mm) zu expandieren. Während des Expandierens wurden die hierdurch entstehenden Zellen in dem expandierten Kunststoff
durch die Perforationen in den Metallplatten und durch die Zwif laehe zwischen den perforierten Platten und den Platten der Form
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belüftet. Der expandierte Kunststoff wurde dann abgekühlt und war anschliessend ohne weiteres von den perforierten Metallplatten zu trennen. Die perforierten Bereiche der Metallplatten
waren als Löcher in den expandierten Harzbogen reproduziert, wobei die festen Teile der Stirnseiten der perforierten Platten als
feste Flanschen an den oberen und unteren Stirnseiten des expandierten Kunststoffs wiederholt waren, und zwar verbunden mit Kunst
stoff st egen bzw. -rippen durch den Querschnitt des expandierten
Bogens. Jedes der Löcher in dem oberen Bereich des expandierten Kunststoffbogens fluchtete mit einem Loch in dem unteren Bereich
des expandierten Bogens, so daß der expandierte Bogen eine Reihe von Zellen mit kreisförmigen Öffnungen an seinem oberen und unteren
Bereich ausbildete, die zwischen sich einheitliche Wände auf wiesen.
In diesem Beispiel wird die Herstellung eines expandierten Gegenstandes
nach den Figuren 15-16 beschrieben. Perforierte Aluminiumplatten mit einer Stärke von 1/8 inch x 6 inch χ 6 inch ( =
3,175 mm χ 15,24 x 15,24 cm) und mit Perforationen, die aus in
regelmässigen Abständen angeordneten Löchern bestehen, die einen Durchsclin.itt von etwa 3/4 inch (= 19,050 mm) besitzen, wurden
hergestellt. Die Löcher wurden in fluchtenden Reihen und Spalten in den Platten angeordnet (vgl.Fig.12), wobei jedes Loch mit einem
Abstand von etwa 3/16 inch (= 4,762 mm) von dem nächsten benachbarten Loch entfernt war. Eine der perforierten Platten wurde
dann jeder der Platten einer Carver-. beigefügt, so daß die zwei perforierten Platten ein überlappendes Muster für
die Perforationen in den Platten herstellten, wie Fig. 14 zeigt. Die perforierten Platten waren somit an den Stirnseiten der oberen
und unteren Platten der Form positioniert, so daß die Öffnung jeder der Perforationen der oberen perforierten Platte drei der
Perforationen in der unteren perforierten Metallplaifce überlappte. Ein Bogen aus Polyäthylen (mit einer Dichte von 0,96, einem
Schmelzindex von 3, einer Tm von 13o-14o°C und einer Ta von etwa 135-14O0C) und einer Stärke von 6 inch : χ 6 inch . χ 6omils
(= 15,24 χ 15,24 cm χ 1,524 mm ) wurde dann zwischen die perfo-
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rierten Metallformflächen eingesetzt, die auf 180 C erwärmt waren.
Die Form wurde dann so geschlossen, daß der Kunststoffbogen leicht
zusammengedrückt wurde und eine Heißverleimung zwischen dem Kunststoffb-ogen
und den Kontaktflächen der perforierten Platten erfolgte
(vgl. Fig. 3). Die Temperatur der Platten und der Metallformflächen
war bei Ho0C ausgeglichen und anschliessend wurde die Form geöffnet, um den Kunststoff zu einer Stärke von 3/4 inch
(= 19,050 mm) zu expandieren. Während des Expandierens wurden die hierdurch entstehenden Zellen in dem expandierten Kunststoff durch
die Perforationen in den Metallplatten, und durch die Zwischenfläche
zwischen den perforierten Platten und den Platten der Form belüftet. Der expandierte Kunststoff wurde dann gekühlt und war dann
ohne weiteres von den perforierten Metallplatten zu trennen. Der expandierte Bogen besaß die Ausbildung des Artikels der Figuren
15 und 16. Die perforierten Bereiche der Metallplatten waren als
offene Zellen (23 und 24 der Fig. 16) in dem expandierten Bogen aus Kunststoffharz reproduziert, wobei die festen Teile der Stirnseiten
der perforierten Platten als feste Flanschen der oberen und unteren Stirnseiten des expandierten Artikels wiederholt waren
und durch Plastikstege bzw. -rippen durch den Querschnitt des expandierten Bogens verstärkt waren. Die Zellen besaßen alle ein
einheitliches Volumen und eine einheitliche Höhe. Die Platte war formbeständig.
In diesem Beispiel wird die Herstellung eines expandierten Artikels
4o der Fig. 2o und 21 beschrieben. Die verwendeten Formplatten entsprechen denen in Fig. 17-19 gezeigten. Eine der perforierten
Platten wurde jeder der Platten einer 'Carver ■'-.
Presse angefügt, so daß die zwei Platten das gezeigte Überlappungsmuster herstellten, und zwar als Gegenbild des expandierten
Rohlings der Figur 2o. Ein Bogen aus Polyäthylen nach Beispiel 1 in einer Stärke von 6x6 inch χ 1 oo mil (= 15,24 χ
15»25 cm χ 2,54 mm ) wurde dann zwischen die perforierten Metallformflächen
eingesetzt, die auf 21O0C erwärmt waren. Dann wurde die Form so geschlossen, daß der Plastikbogen leicht zusammengedrückt
wurde und eine Heißverleimung zwischen dem Plastikbogen und den Berührungsflächen der perforierten Platten entstand. Die
Temperatur der Platten und der Metallformflächen war bei 1900C
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sr
ausgeglichen, dann wurde die Form geöffnet, um den Kunststoff
auf eine Stärke von 1 1/4 inch (= 31»75 mm) zu expandieren.
Während des Expandierens wurden die hierdurch entstandenen Zellen in den expandierten Kunststoff durch Perforationen 34, Belüftungslöcher
35, Kanäle 35 a und die offene Wand des U-förmigen
Rahmens 32 belüftet, wie weiter oben beschrieben. Der.expandierte Kunststoff wurde dann gekühlt, und war ohne weiteres
von den perforierten Metallplatten zu lösen. Der expandierte Bogen besaß die Ausbildung des Artikels nach Fig. 20 und 21.
Die perforierten Bereiche der Metallplatten waren als offene Zellen-(43'"und 44 der Fig. 21) in dem expandierten Bogen aus- . ■_■ ■
Kunststoffharz reproduziert, wobei die festen Bereiche der Stirnflächen
der perforierten Platten als feste Flanschen.an den oberen und unteren Stirnseiten des expandierten Artikels wiederholt,
war, und zwar zusammen mit Kunststoffstegen bzw. -rippen durch den Querschnitt des expandierten Bogens. Die Zellen besaßen
alle einheitliches Volumen und Höhe. Die Platte war starr und konnte als innere Form einer Wandplatte verwendet werden,*auf
die eine starre äußere Schicht eines Melaminphenol-Harzes in einer Stärke von 1/6 inch (= 15,"24 mm) durch Kontaktleim aufgegeben
wurde.
In diesem Beispiel wird die Anwendung von negativen Perforationseinrichtungen
beschrieben. Ein Bogen aus Aluminium mit einer Stärke von 10 mil (= 0,254 mm ) wurde mit einer Reihe
von löchern.jnit einem Durchmesser von 3/4 inch (= 19,050 mm)
perforiert, so daß ein durchlöcherter Bogen mit einer Konfiguration der Formplatte 19 der Fig. 12 entstand. Die Löcher waren
in versetzten Reihen und Spalten fluchtend angeordnet (vgl.Fig. 19) und waren jeweils im Abstand von 3/16 inch (= 4,762 mm von
von dem nächsten benachbarten Loch angeordnet. Dieser perforierte Aluminiumbogen wurde dann über eine Fläche eines Bogens aus
ßtossfestern Styrol mit einer Stärke von 65 mil (= 1,651 mm'
und einer Grosse von 6x6 inch (= 15,24 x 15,24 cm) gelegt,
der eine Ta von 1800C besaß. Eine Abziehfarbe aus 75 ^
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Tonerde mit einer Sieböffnung von - 200 mesh, 5 Gew.$ Toluol
und 20 Gew.$£ Äthylalkohol wurde hergestellt und dazu verwendet, die kreisförmigen Bereiche des Bogens aus Polystyrol zu bestreichen,
die durch die kreisförmigen Perforationen in der Abdichtung aus Aluminium herausgestellt waren, so daß ein Muster von kreisförmigen
Scheiben in der Abziehfarbe verblieb, nachdem anschliessend die Aluminiumabdichtung weggezogen wurde. Die so behandelte
"Scherbe aus Polystyrol wurde anschliessend in einem Ofen bei
750C für 1o Min. getrocknet und gekühlt. Ein ähnliches Muster
kreisförmiger Scheiben aus Abziehfarbe wurde dann auf die andere Seite der Scheibe aus Kunststoffharz in der gleichen Weise
aufgetragen. Das Muster der kreisförmigen Scheiben wurde auf die zwei einander gegenüberliegenden Stirnseiten der Scheibe aus
Kunststoff so aufgetragen, clas Muster der kreisförmigen Scheiben
an jeder der beiden Stirnseiten der Scheibe in der vertikalen Ebene drei der kreisförmigen Scheiben in der anderen Seite
der Scheibe überlappte. Dieses Überlappungsmuster war ähnlich dem
'durch die'beiden Formplatten der Fig. 14 hergestellten.
Die getrocknete Scheibe wurde dann in eine · Carver' -.
. zwischen eine obere und eine unter Aluminiumformplatte eingesetzt,
die jeweils an die obere und untere Platte bzw. Platine der Form befestigt waren. Jede dieser Formplatten besaß eine
•Reihe von kleinen Belüftungslöchern, die in die Platten hineingebohrt und zwar in einer Stärke von
1/2 ". Die Belüftungslöcher waren
an den Formplatten und die Scheibe aus Polystyrol derart zwischen den Formplatten angeordnet, daß mindestens eines der Belüftungslöcher
sich benachbart jeder kreisförmigen Scheibe von Abziehfarbe an jeder Seite der Scheibe an der Zwischenfläche
zwischen der Scheibe und den beiden Formplatten befand. Die Scheibe aus Kunststoff wurde in die Form eingesetzt, während
deren Formen und die Formplatten auf eine Temperatur von 210 C
gebracht-waren und. die Scheibe wurde in einer Rate von etwa
6 . T=0,38Tmm7S)
15 mils/Sek/ bei 200 c expandiert, und zwar zu einer Expandierhöhe,
von 500 mils (= 12,70 mm).
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• ■ · s»
Während des Expandierens bildeten sich Lücken "bzw. Zellen von
reduziertem Druck in dem Rohling um die kreisförmigen Scheiben von Abziehfarbe, und zwar auf dieselbe Weise wie die
Zellen 23 und 24 in dem expandierten Rohling 22 der Pig. 15 und
16. Diese Zellen wurden während des Expandierens belüftet, und zwar durch^Belüftungslöcher in den Form-
formDesxanaig
platten. Der expandierte Rohling war" ' / und besaß die Ausbildung
des expandierten Rohlings der Fig. 15 und 16. Die Zellen in
dem expandierten Rohling besaßen Öffnungen, die im wesentlichen denselben Durchmesser besaßen als die kreisförmigen Scheiben aus
Abziehfarbe. Nach dem Expandieren und Abkühlen des Rohlings haftete die Abziehfarbe an den Wänden und der Basis- der Zellen des
expandierten Rohlings. Die Farbe konnte entweder von dem Rohling entfernt werden oder an diesem gelassen werden, je nach dem beabsichtigten
Anwendungszweck.
Beispiele 16-23
Acht Rohlinge in Form von Scheiben mit einer Größe von 6x6 inch
(= 15,24 x 15»24 cm) aus acht unterschiedlichen thermoplastischen
Materialien wurden expandiert wie weiter oben bezüglich Fig. 9 beschrieben, und zwar als obere Formplatte und der glatten Oberfläche
der unteren Platte einer -Carver^-Presse als untere
Formplatte, um expandierte Objekte nach den Fig. 10 und 11 herzustellen. Die Rohlinge waren von unterschiedlicher Ausgangsstärke
und wurden zu verschiedenen Höhen expandiert. Tabelle I zeigt:
a) Die in jeder Scheibe verwendeten Polymerisate;
b) die Ta jedes dieser Polymerisate in 0C;
c) die Ausgangsstärke in mils (= 1 /1000 inch) der Scheibe
beim Einsetzen in die Form;
d) die Temperatur der Platten und der oberen Formplatte, beim Einsetzen der Scheibe in die Form;
e) Die Temperatur der Platten, der oberen Formplatte und der Scheibe beim Beginn des Expandierens;
f) Die Endstärke des expandierten Rohlings in mils (= 1 /1000 inch);
g) Bemerkungen zur Flexibilität bzw. zur Starrheit und zur Klar-
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5*
heit bzw. zur Farbe des erhaltenen expandierten Rohlings
Die Rohlinge wurden mit einer Rate von etwa 15-20 mils/.^öl:.
(= 0,581 ram - 0,508 mm /S) expandiert.
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Beispiel | r | 17 | Polymerisat | Ta-0C. | Ausgangs- | Einsetz- | Expandier- | Expandierte | Bemerkungen | ΓΟ | |
16 | Polycarbonat | 320 | - stärke | Temp. | Tenp. | Stärke | JnJ | ||||
mm | °C. | °C. | mm | formbeständig, | CD | ||||||
18 | 0,2052 | 28Ο | 270 | 6,096 | s chwarζ | GO | |||||
94.2/5.7 Xtny | 110 | CD | |||||||||
lon äthylacry1at- | sehr biegsam, | ||||||||||
19 | Copolymerisat | 0,1524 | i4o | I30 | 6,096 | klar | |||||
Polyme thy1- | 160 | ||||||||||
me th a cry 3. at | formbeständig, | ||||||||||
co O |
3,048 | 1S0 | I80 | 16,002 | klar | ||||||
CD | Thermopiasti- | ιΰο-180 | |||||||||
CO | sehr· biegsam, | ||||||||||
co
cn |
2,54ο | 170 | I60 | 7,874 | |||||||
seiles Po Iyure thanpolyäther
Nvlon-6
Polystyrol
240
I85
0,1651
25Ο
240
etwas liehtun- ^
durchlässig, gelb ^p
8,l4l leicht biegsam
ν e Th ä 11 η i ε ι·>
ä Γ> i g lichttmdurchlässig
(formbeständi- 155
ges) Polyvinylchlorid
Polyäthylen; Dichte 0,96
Schmolzindox 4
135-140
0,1524 | ISO | 185 | 6,096 | 2? 0 rir.b e /? f. ä η d i g klnr |
3,302 | 205 | 195 | 16,510 | formbeständig, klar, gelb |
0,1524 | 160 | 150 | 7,620 |
formbeständig,
klar |
Anmerkungen zu Tabelle I
1. Das in Beispiel l6 verwendete Polymerisat war Lexan-Polycarbonat von Fa. General Electric,
gefüllt mit 4 Gewicht-^ Rußkohle.
2. Die Scheibe aus Polyvinylchlorid in Beispiel 22 wurde bei 150 C für 5 Minuten entspannt, um die
darin bestehenden Spannungen vor dem Einsetzen" in die Form zu beseitigen.
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Beispiel 24 2 26370 A
In diesem Beispiel wird die Herstellung eines expandierten Artikels
51 der Fig. 24-26 "beschrieben. Die verwendeten Formplatten sind die als Formplatten 19 "und 47 in Fig. 23 gezeigten Formplatten.
Das expandierte Kunststoffharz war ein Bogen aus Azylonitrilbutadien-styrol-Terpolymerisat
in einer Stärke von 75 mils (= 0,1905 mm ) mit einer Ta von 18O0C.
Die Formplatte 19 war dieselbe wie die in Beispiel 13 beschriebene,
und die Formplatte 47 war ein Aluminiumbogen mit den Abmessungen 6x6x1/8 inch (= 25,4 x 25,4 x 3,175 mm).
Die kleinen Löcher 50 der Formplatte. 47 besaßen einen Durchmesser
von 3/8 inch (= 9,525 mm), die grösseren Löcher 49 besaßen einen Durchmesser von 1/2 inch (= 12,70 mm), und die quadratischen
Löcher 48 besaßen eine Abmessung von 1/2 inch χ 1/2 inch (= 12,70 χ 12,70 mm). Alle Perforationen in der Formplatte 47
waren in Abstand von einem inch (= 25,40mm ) vom Mittelpunkt der nächstbenachbarten Perforation angeordnet, und zwar in jeder
diagonalen Ebene dieser Perforationen, und die Mittelpunkte aller Perforationen fluchteten in jeder vertikalen Spalte und horizontalen
Reihe. Wie Fig. 22 zeigt, sind die quadratischen Löcher 1/2 inch (= 12,70 mm) voneinander in den vertikalen Spalten und
3/8 inch (= 9,525 mm) voneinander in der wagerechten Reihe getrennt. Die großen kreisförmigen Löcher bzw. Perforationen
sind im Abstand von 7/16 inch (= 11,112 mm) voneinander und von
den quadratischen Perforationen in den senkrechten Spalten angeordnet. Die kleinen kreisförmigen Löcher bzw. Perforationen sind
im Abstand von 5/8 inch ( = 15,875 ami) voneinander und von den
quadratischen Perforationen in den vertikalen Spalten entfernt.
Die beiden Formplatten wurden an die oberen und unteren Platten einer .Presse in der in Fig. 23 gezeigten Anordnung befestigt.
Die Platten der ... Presse : und die Formplatten wurden dann auf 2200C erwärmt und der Rohling aus einem
309835/1071
Terpolymerisat wurde zwischen die Formplatten eingesetzt. Die
Platten wurden um den Rohling so geschlossen, daß dieser leicht zusammengedrückt wurde, und die Temperatur der Form war bei 2O5°C
ausgeglichen, als der Rohling mit einer Rate von 15 mil/Sek. (=0,381 mm) ) zu einer Höhe von 875 mils (= 22,225 mm )
expandiert wurde. Der expandierte Rohling war cremefarben, lichtundurchlässig und fermbeständig, und er besaß die Ausbildung des
expandierten Rohlings 51 der Figuren 24-26.
Die verschiedenen, als expandierbare Rohlinge verwendeten Polymerisate
neigen dazu, wenn sie der Atmosphäre ausgesetzt sind, Feuchtigkeit anzunehmen, und zwar etwa 0,05 bis 5,0 Gew.-%. Diese
Feuchtigkeit wird vorzugsweise von dem Kunststoff entfernt, bevor dieser in die erwärmte Form eingesetzt wird, so daß ein Abblättern
bzw. ein Bilden von Bläschen in dem erwärmten Kunststoff verhütet wird. Kunststoffe, die für diese Art von Feuchtigkeitsabsor tion
geeignet sind, sind Polycarbonat-Harze, Polymethymetharcrylat-Harze,
Nylon-Harze, Celluloseacetat-Harze, Acrylonitrilbutadienstyrol-Terpolymerisat-Harze,
Hydroxypropylcellulose-Harze, Styrolacrylonitril-Copolymerisat-Harze
und Phenoxy-Harze.
- Ansprüche
309835/1071
Claims (16)
- Ansprüche( 1. ; Vorrichtung zum Expandieren des Querschnitts von thermisch V_, .verformbarem Material, dadurch gekennzeichnet, daß ■ eine untere Formplatte (1b) und eine obere Formplatte (ia)-vorgesehen sind, daß jede der Platten (1a,1b) eine Oberfläche aufweist, die das thermisch verformbare Material beim Einsetzen zwischen die Platten berührt, wobei die Oberflächen einen Schmelzpunkt von 70° C oder mehr auf- ;; weisen und thermisch verformbares Material mittels Heißverleimung damit verbindbar ist, ferner, daß wenigstens eine der Formplatten (1b) durch einen Teilbereich während des Expandierens von thermisch verformbarem Material zwischen den Platten (1a,1b) derart belüftbar ist, daß die Platten auseinandergezogen werden, während das thermisch verformbare Material mittels Heißverleimüng eine Verbindung mit diesen eingeht, sowie daß eine Einrichtung zum Erwärmen der Platte auf 70° C oder mehr vorgesehen ist, und daß eine Einrichtung zum Auseinanderziehen der Platten vorgesehen ist, die die Platten während diese mit dem thermisch verformbaren Material verbunden sind, auseinanderzieht.
- 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Formplatten (13) in zur Berührung mit dem thermisch verformbaren Material dienenden Oberfläche kanalartige Ausnehmungen (14) aufweist.
- 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (14) gitterartig ausgebildet sind.
- 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Formplatten (19) eine Vielzahl von Perforationen aufweist.
- 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß0 9 8 3 5/1071die Perforationen in einem regelmäßigen Muster angeordnet sind.
- 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Perforationen rechteckig ausgebildet sind.
- 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Perforationen sechseckig ausgebildet sind.
- 8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß "die Perforationen rhombenförmig ausgebildet sind.
- 9» Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Perforationen bogenförmig ausgebildet sind.
- 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Perforationen kreisförmig ausgebildet sind.
- 11. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Formplatten (19) perforiert sind.
- 12. Vorrichtung nach Anspruch 11,dadurch gekennzeichnet, daß die Perforationen in jeder der Formplatten (19) gleich
sind. - 13. Vorrichtung nach Anspruch 11,dadurch gekennzeichnet, daß die Perforationen in jeder der Formplatten (19) nicht
gleich sind. - 14. Vorrichtung nach Anspruch 12,dadurch gekennzeichnet, daß die Perforationen in den.beiden Formpl^tten (19) nicht
miteinander fluchten. - 15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Perforationen in den beiden Formplatten (19) nicht
miteinander fluchten.309835/ 107 1225370Α - 16. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Formplatten (1) porös ist.Der Patentanwalt:309835/1071U .Leerseite
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