DE2314031C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Kunststoffkörpern - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei einem bekannten Verfahren der vorgenannten Art wird ein beheiztes zylinderförmiges Werkzeug in eine aufgelockerte Kunststoffpulverschüttung eingetaucht, wodurch eine daran haftende Schicht gebildet wird. Zum Lösen dieser Schicht vom Werkzeug und zum Bilden eines flaschenförmigen Behälters wird im mittleren Bereich der Schicht ein Überdruck aufgebracht, wobei der äußere Bereich durch eine Blasform dichtend an dem diese Schicht tragenden Werkzeug festgehalten werden muß (DE-OS 1604715).

Bei einem anderen bekannten Verfahren zum Herstellen von Körpern aus Kunststoff wird von einer flüssigen, einen Katalysator aufweisenden Harzmischung ausgegangen, die sich zwischen zwei dehnbaren wi Folien befindet und auf die Matrize eines Formwerkzeugs lose aufgelegt wird. Beim Schließen des [•ormwerkzeuges wird die Kunststoffmasse entlang des Umfanges der Matrize durch einen federnden Klemmring dichtend festgelegt. Hierdurch sollen unter *-, anderem Lufteinschlüsse in den herzustellenden Formkörpern weitgehend vermieden werden (CH-PS 58 929).

Ferner ist bekannt, bei der Herstellung eines Formkörpers von einer wieder erwärmten Kunststoffplatte auszugehen, die mittels eines Halterahmens gegen einen auf dem Matrizenrand angeordneten Dichtring gedrückt wird. Durch die Kunststoffplatte wird die Matrize abgedeckt Die zwischen der Kunststoffplatte und der Matrize befindliche Luft wird nach dem Erwärmen der Kunststoffplatte durch in der Matrize befindliche Saugkanäle abgesaugt, so daß der Außendruck die erweichte Kunststoffplatte auf die Oberfläche der Matrize anpreßt Nach dem Abkühlen des Kunststoffes wird der hergestellte Formkörper aus der Matrize entfernt (A. Thiel »Grundzüge der Vakuum-Verformung«, 1957, Verlag Rudolf Zechner, Speyer.S. 13 und 14).

Der vorliegenden Erfindung liegt ausgehend von dem zuerst genannten Verfahren die Aufgabe zugrunde, die erwärmte Schicht vollständig von ihrem Träger zu lösen. Diese Aufgabe wird entsprechend den Merkmalen im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 erfindungsgemäß gelöst. Auf dem Träger kann die erwünschte Menge an Kunststoffpulver aufgebracht werden. Der Formkörper wird aus einer gleichmäßig verteilten Kunststoffschicht hergestellt, welche zu einer hohen G'eichmäßigkeit des herzustellenden Formkörpers führt. Die am Träger befindliche Kunststoffschicht löst sich von diesem von ihrem Rand her. Die Verformung findet allmählich statt, da die Mitte der zur Verformung verwendeten Kunststoffschicht vom Träger festgehalten wird. Hierbei wird Kunststoff vom Umfang her auf die Mitte hin sehr allmählich den beim Verformen zu einem Behälter auftretenden Kräften unterworfen und es läßt sich eine gleichmäßige Gestalt des Kunststoffkörpers erreichen. Versuche haben gezeigt, daß bei Verwendung eines mit Löchern versehenen Trägers, durch welche hindurch ein Druck auf die Kunststoffschicht ausgeübt wird, diese Schicht nur schwer vom Träger entfernbar ist und durch öffnungen im Träger hindurchwirkende Druckunterschiede keinen homogenen Aufbau des Kunststoffes ermöglichen. Auf diese Weise ist es sehr schwierig, die ganze Schicht vom Träger zu drücken, da die plastische Kunststoffschicht in den kleinen öffnungen stark haftet und nur unter Fadenbildung vom Träger zu lösen ist.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Kunststoffschicht bei relativ hohen Temperaturen verformt. Wegen der hohen Temperatur der Kunststoffschicht wird bei der Anlage der inneren wärmeren Seite am Träger bei einem daraus hergestellten Kunststoffbehälter dessen innere Seite sehr glatt.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens entsprechend den Merkmalen des Anspruches 2.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

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

F i g. 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, ein plattenförmiger Träger 2, ein abgeschlossener Raum 3,

eine Rinne 4, ein Balg S, eine Fuhrung 6 und eine Kunststoffschicht 7 dargestellt. Ein Kühlglied 8 befindet sich in einer Stützplatte 9 für den Träger 2. Die Führung 6 ist von einer Feder 10 umgeben. In F i g. 3 ist ein Absaugkanal 11 gezeigt.

Die F i g. 9 bis 11 stellen drei Arten des Auftragens von Werkstoff auf dem Träger 2 aar, wobei die Kunststoffschicht scheibenförmig ausgebildet wird und unterschiedliche Durchmesser aufweisen kann. In F i g. 12 ist eine ringförmige Kunststoffschicht aufgetra- «o gen, während F i g. 13 das gleichzeitige Auftragen zweier unterschiedlicher Kunststoffschichten 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 F i g. 9 und 10 dargestellten Arten aufgetragen werden, wobei die mittlere Schicht eine von den beiden anderen Schichten abweichende Zusammen-Setzung 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 eine nach der Auftragsart entsprechend der Fig. 12 gebildete Schicht 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 aber einen bewegiichen 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 15 für die Zu- oder Abfuhr eines Druckmittels.

Das Verfahren wird wie folgt ausgeführt:

Zuerst werden bei Sintertemperatur eine oder mehrere Schichten pulveriger Kunststoff auf der bis auf 200 bis 400⁰C aufgeheizten Träger 2 nach einem der in «o den Fig.9 bis 13 dargestellten Ausführungsbeispiele aufgebracht 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 den Träger 2 aufgebracht werden.

Darauf wird der Träger 2 über die Matrize 1 gebracht (F i g. 1 und 5) und mit Hilfe des Balges 5 luftdicht mit der Matrize 1 abgeschlossen. Die auf dem Träger 2 vorhandene Kunststoffschicht 7 weist eine derartige Temperatur auf, daß die die Oberfläche des Trägers 2 berührende Kunststoffschicht 7 porenfrei geschmolzen wird. Diese Temperatur beträgt zirka 300⁰C für Polyäthylen. Der Träger 2 wird danach gegen die Matrize 1 gepreßt (Fig.2 und 6), wonach die *>ο Kunststoffschicht am Rand der Matrize 1 mit Hilfe des Kühlgliedes 8 abkühlt Nun werden der Träger 2 und die Matrize 1 voneinander weg bewegt (Fig. 3 und 7), wobei der Rand der Kunststoffschicht 7 nach wie vor an dem Rand der Matrize 1 anliegt Weil in der durch den Balg 5, den Träger 2 und die Kunststoffschicht 7 gebildeten Höhlung ein Druck und in der Matrizenhöhlung (über dem Absaugkanal) ein Vakuum erzeugt wird, wird die noch mehr oder weniger plastische Kunststoffschicht in die Matrize gepreßt und liegt dabei an der Wand der Matrize 1 an, wie in den F i g. 4 bis 8 dargestellt ist

Auf diese Weise kann ein Kunststoffbehälter schnell und einfach geformt werden. Der Träger 2 kann flach ausgeführt sein (F i g. 5 bis 8). Auch kann der Träger 2 in der in den F i g. 1 bis 4 dargestellten Weise ausgebildet sein. Der Träger 2 weist dann schon großenteils die gewünschte Gestalt (Vorform) des Behälters auf und zu dem Endformen der Kunststoffschicht bedarf es nur einer geringfügigen Verformung der Masse.

In Fig. 18 ist noch eine mögliche Ausführung der Vorrichtung dargestellt. Hier ist ein flacher Träger 2 über eine mit einem beweglichen Boden (Kolben) ausgestattete Matrize 1 angebracht. Zuerst wird die Kunststoffschicht 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 bar) die Kunststoffschicht von dem Träger 2 gelöst und in die Matrize gepreßt. Während der Kolben 12 abwärts bewegt wird, nimmt der Behälter seine endgültige Gestalt an. Hierbei wird 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 wird die heiße Flüssigkeit durch eine Kühlflüssigkeit ersetzt, wodurch eine gesteigerte Kühlung eintritt.

Die Zufuhr oder Abfuhr von Druckmittel über den Kanal 15 erleichtert die Hin- und Herbewegung des Kolbens.

Der Kolben ist mit einem federnden Rand 13 ausgebildet, der mit Hilfe eines Druckmittels gegen die sich verjüngende Wandung gedrückt wird. Hierdurch bleibt die Kunststoffschicht über dem Kolben und fließt nicht um diesem herum abwärts.

Die Träger 2 sind aus Metall, Kunststoff oder einem mit einer Kunststoffschicht versehenen Metall.

Da die Kunststoffschicht, wenn diese noch an dem Träger 2 anliegt, auf ihrer dem Träger zugewandten inneren Seite wärmer als auf ihrer äußeren Seite ist, wird beim fertigen Kunststoff körper eine schöne innere Seite erhalten. Durch die kühle Matrize 1 wird der Kunststoffkörper rasch abgekühlt, wodurch Zeitverluste vermieden werden. Da die Kunststoffschicht auf dem Träger richtig durchgewärmt wird, ist sie homogen und spannungsfrei.

Der zum Entfernen der Kunststoffschicht von dem Träger 2 verwendete Druck liegt zwischen 0,5 und 3 bar. Die Kunststoffschicht weist eine Stärke von 0,5 bis 3 mm auf. Zum Verformen ist die Temperatur des Trägers 2 für eine Polyäthylenmasse zwischen 260 bis 300° C.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von Kunststoffkörpern mittels einer Matrize und eines Trägers, wobei pulverartiger Kunststoff auf dem erhitzten Träger in Form einer Schicht aufgebracht und erwärmt wird und wobei die erwärmte, im plastischen Zustand befindliche Kunststoffschicht durch Aufbringen von Druckluft in der Matrize zu dem Formkörper verformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffschicht entlang ihrem Umfang an der Matrize dichtend festgelegt und gekühlt wird und daß die Druckluft die Kunststoffschicht vom Umfang her von ihrem Träger löst und dabei gleichzeitig verformt.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Matrize (1) überdeckender Träger (2) vorgesehen ist, an dem die in pulverartigem Zustand aufgebrachte und sich in plastischem Zustand befindliche Kunststoffschicht (7) haftet und der am Umfang der Matrize dicht anlegbar ist, und daß zwischen dem Träger und der Matrize ein dichtender Balg (5) angeordnet ist, der eine mit Druckluft beaufschlagbare ringförmige Kammer begrenzt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kühlglied (8) zum Festlegen der Kunststoffschicht (7) längs des Randes der Matrize

(1) vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Rand der Matrize (1) mit einer sich rundum erstreckenden Rinne (4) versehen ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, js dadurch gekennzeichnet, daß die Matrize einen bewegbaren Boden aufweist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitte des Trägers

(2) kühlbar ist.