DE2333205A1

DE2333205A1 - Verfahren zur herstellung von kunststoffgegenstaenden

Info

Publication number: DE2333205A1
Application number: DE19732333205
Authority: DE
Inventors: Kirokuro Hosoda; Naonori Shiina
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 1972-06-29
Filing date: 1973-06-29
Publication date: 1974-01-10
Also published as: US3914361A

Description

Dr. F. Zumstein »·η. · Dr. E. Aawnmii
Dr. R. Kovnigsberger - Dipl. Phy«. R. Holzhauer

Dr. F. Zumstein jun.

P ο t · η t α η w β I t ·

8 München 2, Briuhausstrafia 4/fll

48P382-02
St/th

THE FIJRIIKAWA EIiECTRIG CO., LTD., Tokyo/Japan

Verfahren zur Herstellung von Kunststoffgegenständen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kunststoffgegenständen aus Pulvern oder Pasten thermoplastischer Materialien im Schleuderverfahren.

Bisher wurden Formstücke aus Kunststoffpulver in einer Form durch Erwärmung der Form mit Heißluft und gleichzeitiges Drehen der Form in einer uniaxialen oder biaxialen Richtung durchgeführt. Bekannte Formstücke sind durch Erwärmung mit Heißluft bei Normaldruck unter Verwendung einer Form hergestellt worden, die nicht luftdicht oder druckfest sein mußte. Folglich war die Form billig und ersparte Anlagekosten, und in letzter Zeit sind große Formstücke zur Verwendung für verschiedene Ahwendungszwecke, beispielsweise für Container, hergestellt worden. Der Anwendungsbereich der herkömmlichen, nicht luftdichten Formen ist jedoch begrenzt. Der Grund liegt darin, daß die Heißluft, die einen äußerst geringen Wärmekapazitätswert aufweist, eine

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■beträchtliche Zeit erforderlich macht, bis das Kunststoffmaterial vollständig erwärmt ist, und daß die "beschleunigte Zufuhr der Luft mit einer Temperatur, die über der Temperatur liegt, mit der das Kunststoffmaterial zugeführt wird, folgende Nachteile, aufweisen kann.

1. Derjenige Teil des in die Form geladenen Kunststoffmaterials, der die Innenwände der Form berührt, wird auf eine hohe Temperatur erwärmt und thermischer Zerstörung unterworfen. Ferner ist es möglich, daß die hohe Temperatur diesen Teil des Kunststoffmaterials schmilzt, so daß er von den Innenwänden der Form unter Einwirkung der Schwerkraft herabhängt. Daher lagert sich die eingefüllte Kunststoffmasse nicht als Ganzes in gleichförmiger Dicke an die Formwände, so daß eine ungleichmäßige innere Oberfläche entsteht. Dadurch ist selbstverständlich die Wanddicke eines zu formenden Gegenstandes begrenzt. Diese Wanddicke kann in der praktischen Herstellung allenfalls 7 mm betragen.

2. Derjenige Teil des in eine Form geladenen Kunststoffmaterials, der die Innenwände der Form berührt, wird, wie erwähnt, auf eine hohe Temperatur erwärmt. Aus diesem Grunde können sich einige Kunststoffmaterialien thermisch zersetzen, wenn sie dieser Erwärmung unterworfen werden, so daß kein geeignetes Formstück entstehen kann.

3· Wenn eine Form mit kompliziertem Aufbau verwendet wird, wird die Form ungleichmäßig entsprechend dem Eintreten der Heißluft in die Form erwärmt, so daß der komplizierte Gegenstand kein:, gleichmäßige Wandstärke erhält.

4. Formstücke mit gezielt ungleichmäßigen Wandstärken können nicht hergestellt werden, da die geeigneten Formungsbedingungen zur Herstellung einer dicken Wand anders als diejenigen einer dünnen Wand sind.

5. Wenn eine Anzahl von Formen in einem Ofen gleichseitig durch Heißluft erwärmt wird, behindern einige Formen den Durchgang

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der Warmluft zu den anderen, so daß die-Warmluft ungleichmäßig an alle Formen gelangt und keine gleichmäßige Qualität der Formstücke entsteht. .:;..; ■-. .

Die Erfindung ist daher darauf gerichtet, ein Sohleuderverfahren für Kunststoffmaterialien zu schaffen, das die zuvor erwähnten Nachteile überwindet.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist gekennzeichnet durch ein Einbringen des thermoplastischen Materials in eine luftdichte Form, ein Erwärmen der Form durch unter Druck stehenden Dampf, ein gleichzeitiges Drehen der Form und ein anschließendes Abkühlen.

Die Erwärmung durch den Dampf erfolgt auf etwa die Temperatur, bei der die eingebrachte Masse auf günstige Art behandelt werden kann. - . .

Erfindungsgemäß wird die Erwärmung des in eine Form eingebrachten Kunststoffmaterials von außen durch die Fornwände mit unter Druck stehendem Dampf bewirkt, so daß die erhebliche und latente Wärme des.Dampfes ausgenutzt werden kann und die Gegenstände bei wesentlich niedrigeren Temperaturen schneller als bei den bekannten Heißluftverfahren und ohne Schwierigkeiten hergestellt v/erden können. Bei. den bekannten Heißluftverfahren wird Heißluft von 25O⁰C bis 35O⁰C zum Formen von beispielsweise Polyäthylen hoher Dichte verwendet, während dasselbe Kunststoffmaterial erfindungsgemäß unter Verwendung von Dampf bei einer Temperatur-von. etwa 150⁰C geformt werden-kann. Daher ist es erfindungsgemäß nicht notwendig, eine thermische Zerstörung des Kunststoffmaterials während des Formens in Kauf zu nehmen. Weiterhin wird durch die Verwendung von niedrigen Temperaturen die Fließfähigkeit .oder Dünnflüssigkeit des erwärmten Kunststoffmaterials beträchtlich reduziert. Derjenige Teil des eingebrachten Kunststoffmaterials, der die Innenwände der Form berührt, v/ird mit geringer Dünnflüssigkeit geschmolzen und hängt folglich nicht unter Einwirkung der Schwerkraft an den Wänden der Forn. Erfinduncsgeraäß- können Gegenstände ohne Begrenzung dor Dicke hergestellt werden, wie es bei dem bekannten Verfahren der Fall

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ist. Es können Gegenstände mit einer Dicke von mehr als 20 mm geformt werden, wahrend bei dem bekannten Verfahren die Dicke auf etwa 7 mm beschränkt war. Erfindungsgemäß können ebenfalls■starre oder halbstarre Kunststoffmaterialien wie Polyvinylchlorid,· die leicht einer thermischen Zersetzung unterliegen, schleudergeformt werden, da die Erwärmung auf eine niedrige Temperatur erfolgt. Weiterhin ist es bei unter Druck stehendem Dampf nicht erforderlich, diesen zwangsweise auf die Außenwände einer Form aufzublasen, wie es bei der Heißluft des herkömmlichen Verfahrens der Pail ist, so daß die Form gleichmäßig erwärmt v/erden kann, selbst wenn sie kompliziert ist, und ein kompliziert geformter Gegenstand mit gleichförmiger Dicke erzeugt werden kann. Wenn weiterhin mehrere Formen gemeinsam in einem Dampfofen erfindungsgemäß erwärmt werden, füllt der Dampf jeden Baum zwischen nebeneinanderliegenden Formen, so daß alle Formen gleichmäßig erwärmt werden und die Herstellung mehrerer Formstücke mit gutem Wirkungsgrad erfolgen kann.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung.

Fig; 1 zeigt einen Querschnitt einer Schleuderform, wie sie in Beispiel 3 verwendet wird;

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt einer Schleuderform gemäß Beispiel 4·

Ein Verfahren nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung umfaßt ein Erwärmen des Pulvers oder der Paste des thermoplastischen Materials, das in eine luftdichte Form eingebracht worden ist, mit Hilfe von unter Druck stehendem Dampf bei gleichzeitigem Drehen der Form und ein anschließendes Kühlen zur Herstellung von Hohlgegenständen. In diesem Zusammenhang wird unter Pulver eines Kunststoffmaterials ein pulverisiertes oder pulverförmiges synthetisches Harz verstanden. Dieses Material muß lediglich eine derart geringe Teilchengröße haben, daß es gleichmäßig durch Wärme geschmolzen werden kann. Die Teilchengröße beträgt vorzugsweise 2 mm im Durchmesser (mesh 10) oder liegt da-

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runter. Wenn Pulver von zwei oder mehr Arten von Kunststoffmaterial verwendet werden, die beispielsweise unterschiedliche Größen oder unterschiedliche Erweichungstemperaturen haben· und durch Erwärmung auf verschiedene Temperaturstufen geformt werden, kann ein hohler Formgegenstand mit zwei oder mehr Schichten unterschiedlicher Arten aus Kunst Stoffmaterial hergestellt v/erden. Weiterhin kann ein geschäumter Hohlgegenstand aus Kunststoffpulver hergestellt v/erden, das einen kleinen Anteil eines Schäumungsmittels enthält. Wenn ein Gegenstand aus einem Kunststoffpulver der Art geformt wird, das einen kleinen Anteil eines Schäumungsmittels vermischt mit einem anderen Kunststoffpulver mit größerer Teilchengröße als das letztere und ohne Schäumungsmittel geformt wird, entsteht ein hohles Formstück mit zwei verschiedenen lagen, nämlich einer geschäumten äußeren Lage und einer nicht geschäumten inneren Lage.

Ein Verfahren entsprechend einer zweiten Ausführungsform der Erfindung umfaßt ein Erwärmen einer Art eines pulverisierten thermoplastischen Materials vermischt mit Klumpen eines anderen schäumbaren Plastikmaterials in einer luftdichten Form mit Hilfe . von unter Druck stehendem Dampf bei gleichzeitigem Drehen der Form und ein anschließendes Kühlen, wobei ein festes Formstück mit einem geschäumten Kern entsteht. Entsprechend der zweiten Ausführungsform haftet das Kunststoffpulver durch Schmelzen an den Innenwänden der luftdichten Form an, während' die' Form gedreht wird, so daß eine Kruste entsteht, und zur gleichen Zeit dehnen sich die Klumpen des S3häumbaren Kunststoffmaterials in dem Formstück zur Bildung eines geschäumten Kerns aus, so daß schließlich ein dicker Gegenstand mit einer festen Deckschicht und einem geschäumten Kern entsteht.

Um die volle Ausdehnung des schäumbaren Kunststoffmaterials zu erhalten, ist es notwendig, das ursprünglich in der Form vorhandene Gas vor dem Kühlen auszustoßen. Hit zunehmender Dicke erfordert ein Formstück aus Kunststoffmaterial erheblich längere Zeit beim Erwärmen und Kühlen. Folglich ist es mit Hilfe des Heißluftverfahrens praktisch nicht möglich, einen Gegenstand mit größerer Dicke über ein gewisses Haß herzustellen. Dagegen umfaßt das erfindungsgeraäße Verfahren der zweiten Ausführungsforra eine

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Formung eines Gegenstandes mit Hilfe von Dampferwärmung einer ?om auf eine Temperatur, die niedriger ist als bei den Heißluftverfahren, so daß eine thermische Zerstörung des eingebrachten Kunststoff materials vermieden und ein massives Formstück mit einer Dicke von mehr als 200 mm erzeugt wird.

Wenn ein derartig dicker Gegenstand nachder zweiten Ausführungsform der Erfindung hergestellt wird, ist es ratsam, zunächst die Form mit Dampf niedrigeren Druckes von außen zu erwärmen, so daß die feinen Teilchen des eingebrachten Kunststoffpulvers, die kein Schäumungsmittel enthalten, durch Schmelzen an den inneren Wänden der Form anhaften, und sodann Dampf unter höherem Druck direkt in die Form einzuleiten und die Klumpen des schäumbaren Kunststoff materials zu erwärmen. Die direkte Einleitung des Dampfes in die Form erleichtert die thermische Ausdehnung des schäumbaren Kunst st off materials erheblich und reduziert die Behänd lungs zeit beträchtlich.

Das schäumbare Kunststoffmaterial sollte eine größere Teilchengröße als das die Deckschicht bildende Kunststoffpulver haben, so daß es den Kern des massiven Formstücks bildet. Das Volumen des schäumbaren Kunststoffmaterials beträgt im allgemeinen mehr als das 30-fache oder vorzugsweise mehr als das 100-fache des Kunststoffpulvers.

Das schäumbare Kunststoff material, das als ein Ausgangsmaterial für die Herstellung von massiven Formstücken verwendet wird, kann durch Formen beispielsweise einer Mischung aus Kunststoffmaterial und Schäumuncsmittel zu zylindrischen Pellets, Hohlkugeln, Rohren oder Strängen hergestellt v/erden. Es ist ebenfalls möglich, dieses schäumbare Kunststoffmaterial aus Hohlkugeln aus Kunststoffmaterial mit einer Füllung des Schäumungsmittels im hohlen Bereich herzustellen. Das vorteilhafteste Kunststoffmaterial ist dasjenige, das durch Mischen von Polyolefinen mit einem zersetzbaren Schäumungsmittel und einem Vernetzungsmittel und durch Formung dieser gemischten Massen zu den oben erwähnten Formen gewonnen wird. Der Grund besteht darin, daß beim Expandieren die Vernetzung dieses vorteilhaften Materials ein stabiles Zellen-

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wachstum "bewirkt und das Austreten von in dem Schäuinungsmittel entwickeltem Gas verhindert.

Kunststoff materialien, die bei den Verfahren gemäß der ersten und zweiten Ausführungsform der Erfindung verwendet werden, umfassen beliebige Polymere oder Mischpolymerisate von Olefinen, Vinylchlorid oder Styrol, sofern das Ausgangsmaterial ein thermoplastisches Material ist. Das Kunststoffmaterial kann aus einem bereits vernetzten Rohmaterial hergestellt werden, sofern die Fließfähigkeit nicht behindert wird, oder ein Vernetzungsmittel enthalten. Weiterhin kann das die Deckschicht bildende Kunststoffmaterial sogar ein warmhärtbares Material sein, wie Phenolharz oder Epoxyharz, sofern das Rohmaterial nicht permanent vollständig ausgehärtet wird, sondern bei der Erwärmung geschmolzen wird. Wenn das Kunststoffmaterial, das die Deckschicht eines Formstücks bildet, Polyvinylchlorid ist, kann das Ausgangsmaterial in Pastenform anstatt in Pulverform verwendet v/erden. Dem Kunststoffmaterial kann weiterhin ein Färbungsmittel, ein schlammhemmendes Mittel, ein eine Oxydation hemmendes Mittel oder ein Verstärkungsmittel-sowie ein Schäummittel zugesetzt werden.

Die erfindungsgemäß verwendbaren Schäumungsmittel umfassen Mittel wie Azodicarbonamid, Dinitrosopentaäthylentetramin, P'p'-Oxybisbenzolsulfonyl-Hydrazid und p-Toluolsulfonylsemicarbazid, anorganische Materialien wie Natriumbicarbönat und Ammoniumcarbonat sowie flüchtige Mittel wie Petroleumäther und Dichlordifluormethan.

Die Vernetzungsmittel, die erfindungsgemäß verwendbar sind, umfassen organische Peroxyde wie Dicumylperoxyd und 2,5-Dimethyl-2,5-di(t-butylperoxy)hcxan und Azide wie 1,lO-Decan-bis-sulfonazid und m-Phenylendiazid. Das Färbungsmittel kann aus einem Pigment bestehen. Das flammhemnende Mittel kann beispielsweise Antimonoxyd oder chloriertes Paraffin sein. Das oxydationshemmende Mittel kann beispielsweise durch 2,6-di-t-butylhydroxytoluol gebildet werden, und das Verstärkungsmittel kann au3 GaIciuacarbonat,Silikat, Ruß, Glasfasern und dergleichen bestehen.

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Für das erfindungsgemäße Verfahren sollte eine Form derart gedreht werden, daß das Kunststoffpulver als eine möglichst gleichmäßige Schicht auf der gesamten Innenwand der Form anhaftet. Zu diesem Zweck wird die Form im allgemeinen "biaxial gedreht, wie es bei herkömmlichen Schleuderverfahren der Fall ist. Jedoch kann auch eine uniaxiale Drehung verwendet werden, wenn eine relativ große Menge Kunststoffmaterials in eine Form eingebracht wird oder wenn die Form geneigt in Bezug auf die Drehung ihrer Welle angeordnet ist. Auch diese Verfahren gestatten ein Anhaften des Kunststoffpulvers durch Schmelzen an der gesamten Innenwand der Form und damit eine Herstellung eines Formstücks mit gleichförmiger Dicke. Erfindungsgemäß sollte die Form mit einer derartigen Geschwindigkeit gedreht werden, daß die in der Form erzeugte Zentrifugalkraft eine günstige Bewegung der Ladung nicht beeinträchtigt. Insbesondere sollte die Form mit einer Geschwindigkeit gedreht v/erden, bei der die Ladung leicht inBerührung mit den Innenwänden der Form unter Einwirkung der Schwerkraft gleiten kann, und üblicherweise mit einer Geschwindigkeit, bei der derjenige Teil der Form, der die schnellste Bewegung durchführt, eine Geschwindigkeit von weniger als 15 m/min, vorzugsweise weniger als 5 m/min aufweist.

Wie zuvor erwähnt ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß die Form mit unter Druck stehendem Dampf erwärnt wird. In diesem Falle sollte der Dampf auf eine Temperatur erwärmt v/erden, die höher liegt als der Erweichungspunkt des eingebrachten Kunststoffmaterials. Die Heiztemperatur liegt im allgemeinen zwischen 10O⁰C und 25O⁰C, vorzugsweise zwischen 120⁰C und 200⁰C. Die Form wird im allgemeinen mit Hilfe von Dampf in einem Dampfofen erwärmt. Weiterhin kann die Form Doppe!wände aufweisen und durch Einleitung von Gas in einen zwischen der inneren und der äußeren Wand liegenden Baum erwärmt werden..

Eine luftdichte Form, die für das erfindungsgemäße Verfahren verwendet wird, sollte an den Verbindungsstellen mit einem v/eichen I'aterial, wie Gummi, Kunststoffdichtungen oder 0-Ringon ausgefüllt sein. Wenn daher die Form mit einem offenen Durchlaioventil wie bei herkömmlichen Formen versehen ist, strömt der

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Dampf direkt in die Form durch dieses Durchlaßventil, so daß kein Formstück mit einer Deckschicht gleichmäßiger Dicke entsteht. Wenn jedoch ein großes Formstück hergestellt wird,, wie es unter Bezugnahme auf die zweite Ausführungsform der Erfindung "beschrieben worden ist, kann Dampf gelegentlich direkt in eine Form eingeleitet werden* In diesem Falle ist es ratsam, die Form zunächst mit Dampf von der Außenseite zu erwärmen, so daß das Kunststoffpulver als Kruste oder Deckschicht durch Schmelzen an den Innenwänden der Form anhaftet, und sodann den Dampf direkt in die Form einzuleiten und das schäumbare Kunststoffmaterial zur Bildung eines geschäumten Kerns in dem Formstück zu expandieren. In diesem Falle sollte die Form vorzugsweise ein Ventil aufweisen, das geöffnet wird, wenn der Druck einen vorbestimmten Wert überschreitet, und somit eine Verbindung zwischen dem Inneren der Form und der Außenseite zu schaffen.

Bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung sollte das ursprünglich in der Form vorhandene Gas, wie zuvor erwähnt, abgezogen werden, so daß die volle Ausdehnung des schäumbaren Kunststoffmaterials zur Bildung des geschäumten Kernes eines Formstücks ermöglicht wird. Zu diesem Zweck ist es im allgemeinen ratsam, wenigstens zwei Ventile an der Form vorzusehen, wobei sich das Ende eines Ventils zum Mittelbereich der Form erstreckt und das andere Ventil an den Innenwänden der Form vorgesehen ist. In diesem Falle wird das Gas, das an den Innenwänden der Form verbleibt, durch Öffnung des letzteren Ventils abgezogen, und Gas im Mittelbereich der Form wird durch Öffnung des anderen Ventils entfernt.

Wenn bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Form verwendet wird, die derart ausgebildet ist, daß sie lokal unterschiedliche Wärmemengen aufnimmt, kann eine Formung mit unterschiedlichen Dicken erfolgen. Wenn es beispielsweise erwünscht iLst, ein Formstück herzustellen, das einen vorbestimmten Bereich größerer Dicke aufweist, ist es ratsam, die Dicke dieses Bereichs der Form, der dem dicken Bereich des Formstücks gegenüberliegt, zu verringern und somit die Wärmeleitfähigkeit zu verbessern oder Rippen oder Heizungen in diesem Bereich der Form vorzusehen und somit den Wärmeeintritt in diesem Bereich zu vergrößern.

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- ίο -

Wenn· es umgekehrt erwünscht ist, ein Formstück zu erhalten, das einen vorbestimmten Bereich geringerer Dicke aufweist, so ist die Dicke dieses Bereiches der Form, die dem dünnen Bereich des Formstücke gegenüberliegt, zu vergrößern, oder ein wärmeisolierendes Material ist in diesem Bereich der Form vorzusehen, durch das der Wärmeeintritt verringert wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der nachfolgenden Beispiele weiter erläutert. In den Beispielen sind unter Anteilen Gewichtsanteile zu verstehen.

Beispiel 1

Eine luftdichte, hohlzylindrische Form mit 200 mm Außendurchmesser, 50 mm Innendurchmesser und 400 mm Länge wurde mit 4 kg eines Pulvers von Polyäthylen hoher Dichte mit einem Schmelzindex von 3 und einer Teilchengröße von 0,3 mm (50 mesh) gefüllt. Bei einer Drehung von 5 Upm in biaxialen Richtungen wurde die Form 20 Minuten lang durch Dampf von 160⁰C zur Bildung eines hohlen Formstücks erwärmt· und anschließend durch Sprühen abgekühlt. Das entstandene Formstück wies eine Form auf, die genau · der Innenfläche der Form entsprach, sowie eine gleichförmige Dicke von 20 mm und eine hervorragende mechanische Festigkeit.

Vergleichsvers uch 1

Dieselbe Art der Form, wie sie in Beispiel 1 beschrieben wurde, wurde mit derselben Harzart gefüllt. Während einer Drehung mit derselben Geschwindigkeit wurde die Form 20 Minuten lang durch Heißluft von 300⁰C erwärmt. Ein derartig hergestelltes Formstück zeigte eine ungleichmäßige Dicke, insbesondere einen .sehr dünnen Mittelbereich, und eine zerstörte und entfärbte Außenfläche.

Beispiel 2

Eine luftdichte Aluminiumform mit inneren Abmessungen von 100x100x100 mm wurde mit einer Mischung aus.300 g pulverisiertem Polyäthylen hoher Dichte mit einem Schmelzindex von 1 und einer !Teilchengröße von 0,7 mm (25 mesh) und 3 g Azodicarbonamid ge-

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füllt. YJähr end einer Drehung von 5 Upm in biaxialen Richtungen wurde die-Form 15 Minuten lang mit Dampf von 4 kg/cm Druck zur Bildung eines geschäumten Hohl-Formstücks erwärmt. Hach der Sprühkühlung hatte das Produkt eine scheinbare Dichte von " 0,5 g/cm und eine Dicke von etwa 15 mm sowie gleichförmig feine Zellen. Das Produkt, das während der Erwärmung nicht oxydiert wurde, sah sehr gut aus.

Beispiel 3

Es wurde eine luftdichte Eisenform 1 gemäß Fig. 1 mit 5 mm Wanddicke und 50x100x200 mm inneren Abmessungen und mit zwei Ventilen 7 verwendet, wobei der Deckel 2 an der Form 1 über eine zwischen beiden liegende Gummidichtung 8 verbunden war und einen Eisenblock 3 mit den Abmessungen 25x50x150 mm im Mittelbereich trug, der mit Hilfe von Einstellschrauben befestigt war. Eines der . Ventile lag mit dem offenen Ende an der Innenwand der Form und das andere wies ein offenes Ende in der Mitte des Formhohlraums auf. Die Form wurde mit einer Mischung von 210 g pulverisiertem Polyäthylen hoher -Dichte mit einem Schmelzindex von 1 und einer Teilchengröße von 0,3 mm (50 mesh) und 50 g schäumbarer, zylindrischer Pellets gefüllt, d£e durch Mischen von 100 Teilen Polyäthylen geringer Dichte, 10 Teilen Azodicarbonamid und einem Teil Dicumylperoxyd und Formen dieser Mischung in- Zylinderform von 5 mm Durchmesser und 8 mm Länge hergestellt worden waren. Y7ährend einer Drehung mit 10 TJpm in biaxialen Richtungen wurde die Form 10 Minuten lang von außen mit Dampf von 200⁰C in einem Dampfofen erwärmt. Das in der Form vorhandene Gas wurde durch Öffnung der Ventile 7 abgezogen. Das nach dem Absprühen entstehende Formstück umfaßte eine Deckschicht aus nicht, geschäumtem Material und einen Kern aus geschäumtem Material und wies eine scheinbare Dichte von 0,32 g/cm auf. Der äußere Bereich der Formstückoberfläche, der dem Bereich der Form gegenüberlag, die den Eisenblock 3 trägt, wies eine Deckschicht von etwa 0,1 mm auf, während der.andere äußere Bereich des Formstücks eine Deckschicht von etwa 3»5 mm besaß.

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Beispiel 4

Es wurde eine Form verwendet, die gemäß Pig. 2 eine äußere Eisenwand 4 mit einer Dicke von 10 mm und inneren Abmessungen von 500x500x500 mm, die mit Ventilen 7 versehen war, und eine innere Wand 5 mit einer Dicke von 10 mm und äußeren Abmessungen von 4-00x400x450 mm und eine Asbestplatte 6 mit einer Dicke von 3 mm an der äußeren Oberfläche der inneren Wand 5 aufwies. Die äußere Wand 4 und die innere Wand 5 waren miteinander über eine G-ummidichtung 8 verbunden. Der Bereich zwischen den äußeren und inneren Wänden 4 und 5 der Form wurde mit einer Mischung aus 5 kg pulverisiertem Polyäthylen niedriger Dichte mit einem Schmelzindex von 3 und einer Teilchengröße von 0,15 mm (100 mesh) und 110 kg schäumbarer zylindrischer Pellets gefüllt, die durch Mischen von 100 Teilen Polyäthylen niedriger Dichte mit einem Schmelzindex von 1,0 und einer Dichte von 0,92 g/cm , 10 Teilen Azodicarbonamid und 0,5 Teilen Dicumylperoxyd und einem Formen dieser Mischung in Zylinderform von 4 mm Durchmesser und 4 mm länge hergestellt worden waren. Während der Drehung in biaxialen Richtungen mit einer Drehzahl von 5 Upm und 10 Upm wurde die Form 20 Minuten lang durch Dampf von 180⁰C in einem Dampf of en erwärmt. Das in der Form vorhandene Gas wurde durch Öffnung der Ventile 7 abgelassen.

Ein nach dem Absprühen erhaltenes Formstück wies eine nicht geschäumte Deckschicht und einen geschäumten Kern auf und besaß eine scheinbare Dichte von 0,2 g/cm . Derjenige Bereich der Deckschicht, der der Innenseite der äußeren Wand 4 gegenüberlag, war etwa 4 mm dick, während derjenige Bereich, der an der Innenseite der inneren Wand 5 lag, etwa 1 mm dick war, da die Wärme-Übertragung durch die Asbestplatte 6, die die Außenseite der Innenwand 5 bedeckte, behindert wurde. Ein auf diese Art hergestellter Behälter wies eine hohe Wärmeisolierung und gute mechanische Festigkeit auf. Wenn, wie es oben ausgeführt wurde, verschiedene Wärmemengen den vorbestimmten Teilen einer Form zugeführt wurden, war es möglich, ein Formstück zu erhalten, bei dem die Deckschichten der speziellen Bereiche einer Form dicker oder dünner als andere Bereiche ausgebildet werden können.

Beispiel 5

Es wurde eine luftdichte zylindrische Aluminiumform mit einem Durchmesser von 50 mm und einer Länge von 200 mm verwendet, deren Deckel mit zwei Ventilen versehen war» dessen eines mit dem offenen Ende an der Innenwand der Form und dessen anderes mit dem offenen Ende im Mitterbereich des Formhohlraums lag.

Das Kunststoff-Ausgangsmaterial bestand aus 110 g pulverisierten Niederdruckpolyäthylens mit einem Schmelzindex von 2,0, einer Dichte von 96 g/cnr und einer Teilchengröße von 0,15 mm (100 mesh), gemischt mit 20 g schäumbarer säulenförmiger Pellets mit 4 mm Durchmesser und 4 mm Länge, die durch Extrudieren einer Mischung aus 100 Teilen Hochdruckpolyäthylen mit einem Schmelzindex von 1,0 und einer Dichte von 0,92 g/cm , 10 !eilen Azodicarbonamid und 0,4 Teilen Dicumylperoxyd hergestellt worden waren. Das auf diese Art hergestellte Kunststoffausgangsmaterial wurde in die Form des oben erwähnten Aufbaus eingebracht. Während einer uniaxialen Drehung um die Längsachse mit 1Ö Ilpm bei geschlossenen Ventilen wurde die Form 15 Minuten lang durch Dampf mit 10 kg/cm erwärmt. Wenn nach der Erwärmung das Ventil geöffnet wurde, dessen offenes Ende an der Innenwand der Porm lag, wurde Gas aus der Porm durch das Ventil ausgestoßen. Wenn sodann das Ventil mit dem offenen Ende im Mittelbereich des Formhohlraums geöffnet wurde, wurde das Gas kräftig aus der Form ausgestoßen. Nachdem die Ventile 3 Minuten lang geöffnet waren, wurde die Form 10 Minuten lang in einem Wasserbehälter abgeschreckt. Ein derartig hergestelltes zylindrisches Formstück wies eine Dichte von 0,2 g/cm auf, und der äußere Bereich bestand aus einer nicht geschäumten Deckschicht, während der Kern aus geschäumtem, vernetztein Polyäthylen bestand. Daher wies das Formstück die sogenannte Sandwichbauweise auf und besaß ein geringes Gewicht sowie hervorragende mechanische Festigkeit.

Beispiel 6

Die Formung wurde unter denselben Bedingungen wie bei Beispiel 5 durchgeführt, außer daß 12 g schäumbarer Pellets aus Kunststoff-

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material verwendet wurden. Das Ventil, dessen offenes Ende im Mittelbereich des Formhohlraums vorgesehen war, wurde mit einer ' Vakuumpumpe verbunden. Das Gas in der Form wurde zwangsweise 30 Sekunden lang durch Öffnung des Ventils abgesaugt. Ein nach dem Abschrecken entstehendes Formstück wies denselben Aufbau wie bei Beispiel 5 auf.

Beispiel 7

Es wurde dieselbe Form wie bei Beispiel 5 verwendet, die zwei Ventile aufwies, die geschlossen waren, wenn ein Dampf mit höherem Druck als dem Druck im Inneren der Form auf die Außenseite der Form aufgebracht v/urde, und die geöffnet wurden, wenn der Dampfdruck auf der Außenseite der Form geringer als der Druck in der Form war. Die Formung wurde unter denselben Bedingungen wie bei Beispiel 5 durchgeführt. Nach 3 Minuten Wartezeit wurde die Form abgeschreckt. Es entstand ein Formstück, das genau denselben Aufbau wie bei Beispiel 5 aufwies.

Vergleichsversuch 2

Die Formung wurde unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 5 durchgeführt. Unmittelbar danach v/urde die Form in einem Wasserbehälter mit geschlossenen Ventilen abgeschreckt. Es entstand ein-Formstück, das eins beträchtliche Verformung aufgrund von Schrumpfung aufwies. Während der äußere Bereich des Formstücks aus nicht geschäumtem Polyäthylen bestand, wurde der innere Bereich des Formstücks durch eine unzureichend ausgedehnte Masse gebildet, die große Hohlräume freiließ.

Beispiel 8

Es wurden würfelförmige Pellets mit 5 mm Kantenlänge aus einem schäumbaren Gemisch hergestellt, das durch gleichförmiges Vermischen von 100 Teilen Polyäthylen niedriger Dichte mit einem Schmelzindex von 1,0 und einer Dichte von 0,92 g/cm , 15 Teilen Azodicarbonamid und einem Teil Dicumylperoxyd erzielt wurde. 5 kg der würfelförmigen Pellets wurden mit 20 kg pulverförmiger·! Polyäthylen hoher Dichte mit einem Schmelzindex von 3, einer

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Dichte von 0,94 g/cm' und einer Teilchengröße von 0,15 mm (100 mesh) gemischt. Eine luftdichte Form mit Innenabmessungen von 500x500x500 mm wurde mit diesem Rohmaterial gefüllt. Wahrend einer biaxialen Drehung bei 3 Upm wurde die Form 15 Minuten lang mit Dampf von 6 kg/cm in einem Dampf of en erwärmt. Anschließend wurde der Dampfdruck erhöht auf 10 kg/cm , und der Dampf wurde direkt in die Form durch die Ventile zur Erwärmung der Ladung für 5 Minuten eingeleitet. Der Dampfdruck in der Form wurde auf Kormalniveau reduziert. Das nach dem Abschrecken entstehende Formstück wies eine Dichte von 0,2 g/cm , ein geringes Gewicht und eine sehr hohe mechanische Festigkeit auf und enthielt keine Hohlräume.

Vergleichsversuch 3

Die Formung erfolgte unter denselben Bedingungen wie bei Beispiel 8, außer daß die Form nur von der Außenseite erwärmt und kein Dampf direkt in die Form eingeleitet wurde. Bei dem dadurch entstandenen Formstück war das schäumbare Material nicht vollständig bis zur Mitte ausgedehnt, so daß Hohlräume im Inneren entstanden. . . ·

Beispiel 9

Dieselbe schäumbare Mischung, die in Beispiel 8 verwendet wurde, wurde zu einem Strang von 6 mm Durchmesser extru'aiert. Der Strang wurde mit einer Schicht aus Polypropylen mit einem Schmelzindex von 4 zur Bildung einer Stange von 10 mm Durchmesser überzogen. Diese Stange wurde in 100 min lange Stücke zerschnitten. 15 kg dieser geschnittenen Stangenteile wurden gemischt mit 10 kg pulverisiertem ABS-Harz mit einer Teilchengröße von Q,-15 mm (100 mesh). Die gemischte Masse wurde in eine luftdichte Form mit inneren Abmessungen von 250x500x1000 mm gefüllt, die mit Ventilen versehen war, die beim Aufbringen des Dampfes auf die Außenseite der Form bei einem Druck von 10 kg/cm zur Einleitung des Danpfe3 in die Form geöffnet wurden. Während der biaxialen Drehung bei 2 Upm wurde die Form in einem Dampfofen mit einem nach und nach zunehmenden Dampfdruck erwärmt. Beim Erreichen eines Dampfdrucks von 12 kg/cm v/urde die Erwärmung beendet und

3 ο ο q ρ ? r ι -_; -

der Druck in der Form wurde reduziert. Nach der Herausnahme aus dem Dampfofen hatte sich der Innendruck in der Form auf Normalniveau abgesenkt. Sodann wurde abgeschreckt. Ein dadurch gebildetes Formstück bestand aus einer Deckschicht aus ABS-Harz und einem Kern aus Polyäthylen mit einer in diesem verteilten Polypropylenphase. Das Formstück wies ausgezeichnete mechanische Festigkeit und eine geringe Aufnahme für Feuchtigkeit auf.

Beispiel 10

Eine luftdichte, würfelförmige Form mit einer Kantenlänge von 150 mm wurde mit 1000 g einer Paste gefüllt, die aus 100 Teilen Polyvinylchlorid und 75 Teilen Dipctylphthalat bestand. Während der biaxialen Drehung bei 5 Upm wurde die Form 20 Minuten lang durch Dampf mit 3 kg/cm erwärmt, so daß die Paste eine Gelatine bildete und ein hohles Formstück aus weichem Polyvinylchlorid entstand. Da die Formung bei niedrigerer Temperatur als bei herkömmlichen Verfahren erfolgte, zersetzte sich das Ausgangsmaterial Polyvinylchlorid während der Erwärmung nicht. Das entstehende Formstück war 6,5 mm dick und hatte eine weiche Oberfläche.

Beispiel 11

Eine luftdichte Form von 25 mm Höhe,- 50 mm Breite und 220 mm Länge wurde mit einer Mischung aus 23 g eines^: Mischpolymerisat-Pulvers aus Ithylen-Viny lace tat (Vinylacetatanteil 25^c/o mit einen Schmelzinäexvon 2,0 und einer Srweichungstemperatur von 54⁰C und 69 g eines Polyäthylen-Pulvers hoher Dichte mit einem Mischindex von 2,0, einer Dichte von 0,96 g/cm^ und einem Schmelzpunkt von 127⁰C). Während der biaxialen Drehung mit 5 Upm wurde die Form zunächst 10 Hinuten lang durch Dampf von 100 ⁰U und sodann 10 Minuten lang mit Dampf von 150⁰C erwärmt und sodann abgeschreckt* Eine Deckschicht-des hohlen Formteile, die auf diese Weise gebildet wurde, bestand aus einer äußeren Schicht aus Äthylen-Vinylaeetat-Hischpolyrierisat und einex' inneren Schicht aus Polyäthylen hoher Dichte, und das Formstück wies gute mechanische Eigenschaften auf und besaß eine weniger glatte Oberfläche.

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Claims

- 17 Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Kunststoffgegenständen aus Pulvern oder Pasten thermoplastischer Materialien im Schleuderverfahren, gekennzeichnet durch ein Einbringen des thermoplastischen Materials in eine luftdichte Form, ein Erwärmen der Form durch unter Druck stehenden Dampf, ein gleichzeitiges Drehen der Form und ein anschliessendes Abkühlen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffmaterial eine Mischung aus einem Schäumungsmittel und einem thermoplastischen Pulver umfaßt.

3. Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffgegenstandes mit einer Wand aus wenigstens zwei Schichten gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Pulver wenigstens zv/ei Arten von thermoplastischem Pulver mit verschiedener teilchengröße oder Erweichungstemperatur umfaßt.

4. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffmaterial aus einer Mischung aus thermoplastischem Pulver, das ein Schäumungsmittel enthält, und thermoplastischen Pulver mit größerer Teilchengröße gegenüber dem anderen Pulver "besteht.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffmaterial aus einer Mischung aus thermoplastischem Pulver und thermoplastischen, ein Schäunun£TSnittel enthaltenden Klumpen besteht, wobei die Klumpen eine größere Teilchengröße als das thermoplastische Pulver aufweisen, und daß das in der Form vorhandene Gas vor dem Kühlen der Form abgezogen wird. ~ '

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6. Verfahren nach Anspruch 5,dadurch gekennzeichnet, daß das schäumbare thermoplastische Material eine größere Teilchengröße als. 2 mm (10 mesh) und ein Volumen aufweist, das mehr als das 3-fache desjenigen des thermoplastischen Pulvers beträgt.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurchge kenn-, zeichnet, daß der unter Druck stehende Dampf eine Temperatur von 10O⁰C bis 250⁰C auf v/eist.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der unter Druck stehende Dampf eine Temperatur von 120⁰C bis 200⁰C aufweist.

9. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Pulver durch Erwärmung zum Anhaften durch Schmelzen an die Innenwände der Porm gebracht wird, und daß anschließend unter Druck stehender Dampf direkt in die Porm zur Expansion des schäumbaren Materials eingeleitet und sodann aus der Porm abgezogen wird..

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichne t,daß die Porm einachsig oder mehrachsig gedreht wird. . ■

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennz e i c h ne t, daß die Porm mit einer Drehzahl gedreht wird, bei der eine Zentrifugalkraft in der Porm vermieden wird, die eine Bewegung des Kunststoffmaterials in der Porm verhindert.

12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Porm verwendet wird, deren Querschnitt entsprechend des vorbestimmten Dickenbereiches des gewünschten Poriastücks für große Wärmeübertragung ausgebildet ist, und dessen Bereich für dünne Bereiche des Pormstücks für eine geringe Wärmeübertragung ausgebildet ist.

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13. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch' ge kenn-, ζ e ic h η e t, daß die Verbindungsstellen der Form mit einem weichen Material, v;ie Gummi, Kunststoff dichtungen und O-Einge versehen sind.

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