DE2314031A1

DE2314031A1 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen von formkoerpern aus kunststoff

Info

Publication number: DE2314031A1
Application number: DE19732314031
Authority: DE
Inventors: Gerardus Theodorus Josep Eggen
Original assignee: EGGEN GERARDUS THEODORUS JOSEPH
Current assignee: EGGEN GERARDUS THEODORUS JOSEPH
Priority date: 1972-04-06
Filing date: 1973-03-21
Publication date: 1973-10-18
Also published as: IT982088B; BE797788A; JPS499568A; BR7302407D0; GB1431071A; CH554231A; CA1041719A; DE2314031C3; NL158115B; NL7204628A; DD102626A5; DE2314031B2; FR2179127B3; FR2179127A1; AR206388A1

Description

DIPL.-ING. H. FINK PATENTANWALT · 730·) bSSLMGEN (KECKAS) · HINDENBURGSTRASSE

23H031

PoUnlonwolt flNK · D7300 n (Nttor). Hi

20. März 1973 Br P 6097

Gerardus Theodorus Joseph Eggen, Rotterdam 14, van der HeImstreet 450, Niederlande

"Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Formkörpern aus Kunststoff"

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Kunststoffkörpern mittels einer Fonnmatrize, wobei eine erwärmte Kunststoffmasse in plastisch verformbarem Zustand einem äußeren Überdruck auf der Innenseite der Matrize ausgesetzt wird.

Ein derartiges Verfahren, bei dem eine durch Erwärmung plastifizierte Folie durch Tiefziehen oder auf mechanischem Wege verformt wird, ist an sich bekannt.

Dieses bekannte Verfahren hat den Nachteil, daß ausgehend von einer Kunststoffmasse die Verformung zu einem Kunststoffkörper nur in einem verhältnismäßig kleinen Temperaturbereich erfolgen kann. Die Temperatur bei der der Kunststoffkörper hergestellt wird, ist dabei so nieder, daß die Homogenität und die Temperaturverteilung

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im Körper oft zu wünschen übrig läßt. Um diese Homogenität und die Temperaturverteilung zu verbessern, wären zusätzliche Maßnahmen erforderlich, was jedoch wieder mit zusätzlichen Kosten verbunden ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu scheffen, bei dem die oben erwähnten Nachteile weitgehend beseitigt sind.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine an einer Trägeroberfläche haftende Kunststoffmasse entlang des Umfange der Formmatrize dichtend festgelegt wird, wonach auf diese Kunststoffmasse ein Druckmittel vom Umfang des oberen Randes der Kunststoffmasse her derart einwirkt, daß die Kunststoffmasse vom Träger abgepreßt wird.

Hierdurch wird erreicht, daß die Verformung bei Temperaturen stattfinden kann, die höher als die bisher üblichen Temperaturen sind. Auch wird die Homogenität in dem gebildeten Endprodukt verbessert.

Zwischen dem erfindungsgemäßen Verfahren und den bekannten Verfahren, bei denen eine erwärmte Kunststoffmasse in eine Matrize gepreßt wird, besteht ein bedeutender Unterschied. In letzterem Fall wird nämlich die Kunststoffmasse von der Mitte aus verbreitert, um die Masse an die Wände der Matrize anzupassen. Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens findet jedoch die Verformung viel allmählicher statt, da die Mitte der zur Verformung verwendeten Kunststoffmasse auch vom Träger fest gehalten wird, wenn schon der zwischen dem festgehaltenen Teil und dem Rand der Matrize liegende Kunststoff in bezug auf den Träger frei liegt und unter der Einwirkung eines äußeren Überdrucks einer Verformung

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ausgesetzt ist. Sehr wahrscheinlich wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der Kunststoff sehr allmählich vom Umfang her auf die Mitte hin den beim Verformen zu einem Behälter auftretenden Kräften unterworfen. Dies im Gegensatz zu den bekannten Verfahren, wo gerade die Verformung in der Mitte anfängt und eine ganz andere Kräfteverteilung in der Kunststoffmasse eintritt.

Bei der hohen Temperatur, bei der das Formen erfolgt, und weil die innere Seite der an dem Träger anliegenden Masse wärmer als die äußere Seite ist, wird bei einem daraus gebildeten Kunststoffbehälter die innere Seite des Behälters wegen der hohen Oberflächenenergie sehr glatt.

In vorteilhafter Weise wird die Kunststoffmasse vorher zum Haften an eine Trägeroberfläche gebracht, indem pulveriger Kunststoff an der Trägerplatte angebracht und diese Kunststoffmasse zur Erreichung einer porenfreien Oberfläche auf der den Träger berührenden Seite erwärmt wird, bis Sinterung eintritt.

Weiter ist von Vorteil, eine Schicht oder mehrere gegenseitig unabhängige Schichten an Kunststoffmasse abzusetzen, wobei die Abmessungen und die Sinterung sich gegenseitig unterscheiden und wunschgemäß eine Schicht aus mehreren gegenseitig unabhängigen Teilen aufgebaut ist und die Zusammenstellung dieser Teile unterschiedlich sein kann.

Die Erfindung bezieht sich gleichfalls auf eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer Matrize und mit Mitteln zum Erzeugen eines Druckgefälles zwischen der inneren Seite der Formmatrize und der äußeren Seite. Diese Vorrichtung

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ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Trägerplatte zum Haften der Kunststoffmasse vorgesehen ist, wobei die Platte am Umfang der Formmatrize dicht anlegbar ist und daß außerdem eine ringförmige Kammer abdichtend mit der äußeren Seite der Matrize und mit der Trägerplatte zusammenwirkt, wobei diese Kammer mit einem Zufuhr- oder Abfuhrkanal für das Druckmittel, insbesondere Gas, versehen und derart ausgebildet ist, daß ein in diese Kammer eingelassenes Druckmittel auf der Seite der Trägerplatte einwirkt, die mit der auf der Trägerplatte angebrachten Kunststoffmasse zusammenwirkt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen

Fig. 1 bis 4 vier Phasen bei der Herstellung eines Kunststoffkörpers,

Fig. 5 bis 8 ebenfalls vier Phasen bei der Herstellung eines Kunststoffkörpers mit Hilfe eines anderen Verfahrens nach der Erfindung,

Fig. 9 bis 13 fünf unterschiedliche Arten des Auftragens von Werkstoff auf einen Träger,

Fig.14 bis 17 vier unterschiedliche Arten zum Auftragen mehrerer Werkstoffschichten,

Fig.18 ein anderes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

In den Fig. 1 bis 8 sind eine Matrize 1, eine Trägerplatte 2, ein abgeschlossener Raum 3» eine Rinne 4, ein Balg 5, eine Führung 6 und eine Kunststoffmasse 7 dargestellt. Ein Kühlglied 8 befindet sich in einer Stützplatte 9 für die Trägerplatte 2. Die Führung 6 ist von einer Feder 10 umgeben. In Fig. 3 ist ein Absaugkanal 11 gezeigt.

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Die Fig. 9 bis 11 stellen drei Arten des Auftragens von Werkstoff auf die Trägerplatte 2 dar, wobei die Kunststoffmassen unterschiedliche Durchmesser aufweisen. In Fig. 12 ist eine ringförmige Kunststoffmasse aufgetragen, während Fig. 13 das gleichzeitige Auftragen zweier unterschiedlicher Kunststoffmassen zeigt.

Die Fig. 14 bis 17 zeigen einige Ergebnisse beim Auftragen von Schichten, wenn mehrere der in den Fig. 9 bis 13 dargestellten Arten zum Auftragen von Schichten kombiniert werden.

Fig. 14 zeigt das Ergebnis, wenn nacheinander Schichten der in den Fig. 9 und 10 dargestellten Arten aufgetragen werden, wobei die mittlere Schicht eine von den beiden andern Schichten abweichende Zusammensetzung aufweist. Die mittlere Schicht kann z.B. aus farbigem Polyäthylen und die beiden äußeren Schichten können aus farblosem Polyäthylen bestehen.

Fig. 15 zeigt zwei nach Art der Fig. 9 und 11 gebildete Schichten, während Fig. 16 zwei nach einer Kombination der Auftragsarten entsprechend den Fig. 9 und 13 gebildete Schichten zeigt.

Fig. 18 zeigt noch ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung nach der Erfindung. Diese Vorrichtung entspricht der in den Fig. 5 bis 8 dargestellten Vorrichtung. Die Vorrichtung hat einen beweglichen Kolben 12, der mit einem federnden, gegen die Wand der Matrize pressenden Rand 13 versehen ist. In der Wand ist eine Höhlung 14 zum Ein- und Auslaß vorgesehen. Am Boden der Matrize befindet sich ein Kanal 14 für die Zu- oder Abfuhr eines Druckmittels.

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ORIQlNAl. INSPECTÖ)

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Das Verfahren wird wie folgt ausgeführt:

Zuerst werden bei Sintertemperatur eine oder mehrere Schichten pulveriger Kunststoff auf der z.B. bis auf 200 bis 400⁰G aufgeheizten Trägerplatte 2 nach einem der in den Fig. 9 bis 13 dargestellten Ausführungsbeispiele angebracht. Bei mehreren Schichten können die in den Fig. 14 bis 17 dargestellten Formen Anwendung finden. Die Schichten können unterschiedlich gestaltet sein, z.B. rund, viereckig oder sternförmig, und deren Zusammensetzung und Farbe können auch voneinander abweichen. Der Kunststoff kann mittels eines Wirbelschichtverfahrens, eines elektrostatischen Verfahrens und auch als Suspension oder Lösung abgesetzt werden. In bestimmten Fällen können auch dünne vorgeformte Schichten auf die Trägerplatte 2 aufgebracht werden.

Darauf wird die Trägerplatte 2 über die Matrize 1 gebracht (Fig. 1 und 5) und mit Hilfe des Balges 5 luftdicht mit der Matrize 1 abgeschlossen. Die auf der Trägerplatte 2 vorhandene Kunststoffmasse 7 weist eine derartige Temperatur auf, daß die die Oberfläche der Trägerplatte 2 berührende Kunststoffmasse 7 porenfrei geschmolzen ist. Diese Temperatur beträgt z.B. 300° G für Polyäthylen. Die Trägerplatte 2 wird danach gegen die Matrize 1 gepreßt (Fig. 2 und 6), wonach die Kunststoffmasse am Rand der Formmatrize 1 mit Hilfe des Kühlgliedes ö abkühlt. Nun werden die Trägerplatte 2 und die Matrize 1 voneinander weg bewegt (Fig. 3 und 7)» wobei der Rand der Kunststoffmasse 7 nach wie vor an dem Rand der Matrize 1 anliegt. Weil in der durch den Balg 5, die Trägerplatte 2 und die Kunststoffmasse 7 gebildeten Höhlung ein Druck und in der Matrizenhöhlung (über dem Absaugkanal) ein Vakuum erzeugt wird, wird die noch mehr oder weniger flüssige, wenigstens plastische

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Kunststoffmasse in die Form gepreßt und liegt dabei an der Wand der Matrize 1 an, wie in den Fig. 4 bis 8 dargestellt ist.

Auf diese Weise kann ein Kunststoffbehälter z.B. in einer Sekunde sehr einfach geformt werden. Die Trägerplatte 2 kann flach ausgeführt sein (Fig. 5 bis 8). Auch kann die Trägerplatte 2 in der in den Fig. 1 bis dargestellten Weise ausgebildet sein. Die Trägerplatte weist denn schon großenteils die gewünschte Gestalt (Vorform) des Behälters auf und zu dem Endformen der Kunststoffmasse bedarf es nur einer geringfügigen Verformung der Messe.

In Fig. 18 ist noch eine mögliche Ausführung der Einrichtung dargestellt. Hier ist eine flache Trägerplatte über eine mit einem beweglichen Boden (Kolben) ausgestattete Matrize 1 gebracht.Zuerst wird die Kunststoffmasse nach dem beschriebenen Verfahren an dem Rand der Formmatrize festgelegt. Darauf wird mit Hilfe von Luftdruck (z.B. einem überdruck von 0,3 bis 3 at) die Kunststoffmasse von der Trägerplatte 2 gelöst und in die Matrize gepreßt. Während der Kolben abwärts bewegt wird, nimmt der Behälter seine endgültige Gestalt an. Hierbei kann die Matrize auf einer gewünschten Temperatur von 160 bis 170° C gehalten werden, indem heiße Flüssigkeit durch die Höhlung 14 geleitet wird.

Während der Abwärtsbewegung des Kolbens kann die heiße Flüssigkeit durch eine Kühlflüssigkeit ersetzt werden, wodurch eine gesteigerte Kühlung eintritt.

Man kann auch zuwarten, bis unter Zusatz von Kühlöl der Vorformling bis etwa 10 bis 15° C unter den kristallinischen Schmelzpunkt abgekühlt ist. Danach wird der

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Vorformling mittels der üblichen mechanischen Hilfsmittels gestreckt (tiefgezogen), "bis er seine endgültige Gestalt angenommen hat. Diese ist einmal bis zweimal so groß wie die Ausgangsvorform, wobei das mechanische Strecken euch mittels Stahlstempel an einer nächsten Formstelle erfolgen kann.

Die Zufuhr oder Abfuhr von Druckmittel über den Kanal kann die Hin- und Herbewegung des Kolbens erleichtern.

Der Kolben kann mit z.B. einem federnden Rand 13 ausgebildet sein, der mit Hilfe eines Druckmittels gegen die sich verjüngende Wandung gedruckt wird. Hierdurch wird die Kunststoffmasse über dem Kolben bleiben und nicht diesem entlang abwärts fließen.

Die Trägerplatten 2 können z.B. aus Metall, Kunststoff oder einem mit einer Kunststoffschicht versehenen Metall bestehen.

Da die plastische Masse, wenn diese noch an der Trägerplatte 2 anliegt, auf ihrer inneren Seite wärmer als auf ihrer äußeren Seite ist, das heißt die innere Seite ist in diesem Fall die Seite der die Platte berührenden Kunststoffmasse, ist, wenn die Masse in die Form gepreßt wird, die innere Seite am wärmsten, wodurch eine schöne innere Seite erhalten wird. Durch die kühle Matrize 1 wird auch der Behälter rasch abgekühlt, wodurch Zeitverluste geringer sind. Da die plastische Masse zuerst richtig auf der Trägerplatte durchgewärmt wird, wird von einer homogen verteilten spannungsfreien Kunststoffmasse ausgegangen.

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Der zum Entfernen des Kunststoffes von der Trägerplatte 2 verwendete Druck kann in beliebigen Grenzen gewählt werden, jedoch wird ein Druck zwischen 0,5 und 3 at bevorzugt. Die Kunststoffmasse weist z.B. eine Stärke von 0,5 bis 3 mm auf. Zum Verformen ist die Temperatur der Trägerplatte 2 für eine Polyäthylenmasse vorzugsweise 260 bis 300° C.

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Claims

23H031 - 10 - 20. März 1975 Br P 6097 Ansprüche

1.) Verfahren zum Herstellen von Kunststoffkörpern mittels einer Formmatrize, wobei eine erwärmte Kunststoffmasse in plastisch verformbarem Zustand einem äußeren Überdruck auf der Innenseite der Matrize ausgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet , daß eine an einer Trägeroberfläche haftende Kunststoffmasse entlang des Umfangs der Matrize dichtend festgelegt wird, wonach auf diese Kunststoffmasse ein Druckmittel vom Umfang des oberen Randes dieser Kunststoffmasse her derart einwirkt, daß die Kunststoffmasse vom Träger abgepreßt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß mindestens der mittlere Teil des Kunststoffes mit der Trägeroberfläche verbunden ist.

3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Kunststoffmasse vorher zum Haften an die Trägeroberfläche gebracht wird, indem pulveriger Kunststoff an der Trägerplatte angebracht und die Kunststoffmasse zur Erreichung einer porenfreien Oberfläche auf der den Träger berührenden Seite erwärmt wird, bis Sinterung eintritt.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet , daß eine Schicht oder mehrere gegenseitig unabhängige Schichten aus Kunststoffmasse abgesetzt werden, wobei die Abmessungen und Zusammensetzung der Schichten voneinander abweichen können.

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5· Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß wenigstens eine Schicht aus mehreren voneinander unabhängigen Teilen aufgebaut ist, wobei die Zusammensetzung der Teile gegenseitig abweichen kann.

6. Formkörper aus Kunststoff hergestellt nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit einer Matrize und mit Mitteln zum Erzeugen eines Druckgefälles zwischen der inneren Seite der Formmatrize und deren äußerer Seite, dadurch gekennzeichnet , daß eine Trägerplatte (2) zum Haften der Kunststoffmasse vorgesehen ist, wobei die Platte am Umfang der Formmatrize dicht anlegbar ist, und daß außerdem eine ringförmige Kammer (5) abdichtend mit der äußeren Seite der Matrize und mit der Trägerplatte zusammenwirkt, wobei die ringförmige Kammer mit einem Zufuhr- und/oder einem Abfuhrkanal für das Druckmittel versehen und derart ausgebildet ist, daß ein in diese Kammer eingelassenes Druckmittel auf der Seite der Trägerplatte einwirkt, die mit der auf der Trägerplatte angebrachten Kunststoffmasse zusammenwirkt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet , daß ein Kühlglied (8) zum Festlegen der Kunststoffmasse längs des Randes der Matrize (1) vorgesehen ist.

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9· Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet , daß der obere Rand der Matrize (1) mit einer sich rundum erstreckenden rinnenförmigen Öffnung (4) versehen ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9» dadurch gekennzeichnet , daß der Boden der Matrize bewegbar ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet , daß die Mitte der Trägerplatte (2) kühlbar ist.

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