DE2314031A1 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen von formkoerpern aus kunststoff - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum herstellen von formkoerpern aus kunststoffInfo
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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
309842/0816 - 2 -
- 2 - 20. März 1973 Br
P6W 23K031
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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ORIGINAL INSPECT«)
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P6O923U031
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.
309842/0816 " 5 "
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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.
309842/0816 " 6 "
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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.
- 10 3098A2/081 6
Claims (11)
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.
- 12 309842/0816
2 3 U O 3 1
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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.
3098^2/0816
Leerseite
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
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