DE2553089C3

DE2553089C3 - Verfahren zur Herstellung von Formteilen aus Kunststoffen

Info

Publication number: DE2553089C3
Application number: DE19752553089
Authority: DE
Inventors: Georg Prof. Dr.-Ing. Menges; Roland Schulze-Kadelbach
Original assignee: Vereinigung zur Foerderung des Instituts fuer Kunststoffverarbeitung in Industrie und Handwerk an Der Rhein
Current assignee: Vereinigung zur Foerderung des Instituts fuer Kunststoffverarbeitung in Industrie und Handwerk an Der Rhein
Priority date: 1975-11-26
Filing date: 1975-11-26
Publication date: 1979-04-19
Also published as: DE2553089A1; DE2553089B2

Description

Verpressen mit warmem Lösungsmitteldampf behandelt und so den gleichen Effekt, jedoch bei niedrigeren Temperaturen bzw. geringeren Lösungsmittelkonzentrationen im fertigen Formteil erreicht.

Als Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine an sich bekannte Sintervorrichtung dargestellt. Mittels einer reinen Förderschnecke 1 bekannter Bauart wird das Granulat locker in die Erwärmungszone 2 (Heizraum] gefordert 9 und 10 sind die Eintritts- bzw. Austritts-Offnungen für das Heizmedium bzw. für das LösungsmitteL Die Spitze der Schnecke 1 ist als Stempel 7 mit dem Kolben 13 ausgebildet, mit welchem nach der

Erwärmung das Granulat in die Form 8 gepreßt wird. Um die Förderung trotzdem, ohne zu plastifizieren, ausüben zu können, ist der Zylinder 4 ausgebaucht ap der Stelle 5, wo bei zurückgezogener Schnecke 1 der Kolben 13 steht Der Heizraum 2 wird auf der anderen Seite von einem mit einer Feder 6 belasteten Gegenkolben 3 abgeschlossen. Dieser wird zusammen mit dem erwärmten Granulat vom Kolben 13 zurückgeschoben, wenn dieser zum Preßvorgang schlagartig nach vorne geschoben wird. Das Auswerfen erfolgt selbsttätig durch den Gegenstempel 3, wenn der Kolben 13 zurückfährt

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

t. Verfahren zum Herstellen von porenfreien, massiven Formteilen aus Pulver, Granulat oder grießartigen Kunststoffen (Rohstoffkörnem) in Formen, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohstoffkörner nur an ihren Oberflächen kurzzeitig in einer dünnen Schicht plastifiziert und unmittelbar danach schlagartig zusammengepreßt werden.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Plastifizieren der Oberfläche in an sich bekannter Weise durch Erwärmung mit einem heißen Medium erfolgt
3. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Plastifizieren in an sich bekannter Weise durch ein Lösungsmittel erfolgt.
4. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Plastifizieren in an sich bekannter Weise mit einem Heizgas zugesetzten Lösungsmittel bzw. dem Dampf eines Lösungsmittels erfolgt.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von porenfreien massiven Foriuteilen aus Pulver, Granulat oder grießartigen Kunststoffen (Rohstoffen) in Formen. Bisher werden derartige Formteile aus Kunststoffen dadurch hergestellt, daß man entweder mit plastifizierter Schmelze eine geschlossene Form füllt oder daß man Rohstoff in einer beheizten Form aufschmilzt und verpreßt. Ein d;:tes Verfahren, das Sintern, wird bei schlecht fließenden oder temperaturempfindlichen leichtzersetzenden Fr-rnmassen benutzt. Hier wird das Rohgranulat oder Pulver in der Sinterform nur so hoch erhitzt, daß die Rohstoffkörner eben miteinander verkleben. In allen diesen Fällen ist jedoch die Wirtschaftlichkeit sehr gering, weil die Kühlzeiten in Folge der niedrigen Wärmeleitfähigkeit der Kunststoffe groß sind. So sind z. B. Spritzgußteile bei Wanddicken von mehr als 10 mm unwirtschaftlich.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, die Herstellung massiver Formteile in wesentlich kürzeren Zeiten als bisher bekannt und mit Kühlzeiten unabhängig von der Wandstärke zu ermöglichen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die für ein Formteil vorgesehenen Rohstoffkörner nur an ihren Oberflächen kurzzeitig in einer dünnen Schicht plastifiziert und unmittelbar danach schlagartig zusammengepreßt werden. Dabei kann das Plastifizieren gemäß der weiteren Ausgestaltung der Erfindung auf verschiedene an sich bekannte Weise erfolgen.

Der eine Lösungsweg besteht darin, daß sehr heiße Medien, z. B. Gase, die in der Vorkammer einer Form-Vorrichtung liegenden Kunststoffgranulatkörner erwärmen. Die Erwärmung ist nur sehr kurzzeitig, wobei die Dauer vorzugsweise von der Gastemperatur abhängt. Dabei wird nur die äußerste Oberfläche der Granulatkörner plastifiziert, der Kern der Körner bleibt kalt. Dann wird das so in seiner Oberfläche plastifiziert Granulat schlagartig von einem Preßstempel in die Form geschlagen. Da die Form selbst nicht beheizt wird und zudem das Granulat nur in seinen Oberflächen erwärmt wurde, kühlt das unter dem Druck des Preßstempels stehende Formteil dadurch, daß sich die Wärme über die einzelnen Granulatkörner verteilt, sehr schnell auf Temperaturen ab, bei denen entformt werden kann. Die hierfür benötigte Zeit ist also sehr kurz und von der Größe des Formteils völlig unabhängig.

Es sind zwar schon Verfahren bekannt (vgl. DE-AS 17 04 960, DE-AS 11 54 934), bei denen ein Plastifizieren der Oberfläche von Kunststoff-Körnern durch das Hindiirchströmen heißer Medien (Dampf, Luft) durch in einem Raum aufgeschüttete Kunststoff-Körner erfolgt Bei diesen bekannten Sinter-Verfahren kor.:mt es ίο jedoch ausdrücklich darauf an, poröse Formteile herzustellen, wobei es wesentlich ist, daß die Kunststoff-Körner nicht unter dem Druck eines Preßstempels stehen, (vgl. DE-AS 11 54 934, Spalte 4, Zeilen ²V₂₂). Die Herstellungs-Zeiten sind daher verhältnismäßig lang (mehr als 15 min pro Teil). Demgegenüber kommt es beim Anmeldungsgegenstand drauf an, porenfreie massive Formteile herzustellen, und zwar in sehr kurzer Zeit (etwa 30 sea). Das ist nur möglich, wenn die Schüttung nach erfolgter Erwärmung schnell und schlagartig zusammengepreßt wird. Auf diese Weise kommt es zu erheblichen Fließvorgängen zwischen den teilweise erwärmten Körnern. Genau dieser Vorgang, der in der DE-AS 11 54 834 gerade ausgeschlossen sein soll, führt zu beträchtlichen Festigkeiten und geringen Porenanteilen in den Formkörpern.

Der erfindungsgemäße zweite Lösungsweg besteht darin, daß das Plastifizieren der Oberfläche von Kunststoff-Körnern durch ein Lösungsmittel erfolgt. Dabei benutzt man die niedrige Ditfusionsgeschwindigkeit eines den Kunststoff anlösenden Lösungsmittels, um die Oberfläche anzulösen und damit in einen bei Raumtemperatur plastifizieren Zustand zu bringen. Sobald eine ausreichend dicke Oberflächenschicht der Granulatkörner erreicht ist, wird das Granulat in der Form verpreßt. Der Druck bleibt nur so lange aufrecht erhalten, bis das Lösungsmittel durch weitere Diffusion in die Körner hinein in den Randzonen so verarmt ist. daß deren Erweichungstemperatur über die Raumtemperatur angestiegen ist und damit die Formteile erstarrt sind. Das im Formteil verbleibende Lösungsmittel besitzt nach dem Ausgleich nur eine so niedrige Konzentration, daß dies die Eigenschaften praktisch nicht beeinträchtigt. Es sei aber auch möglich, daß in diesem Falle die Form selbst beheizt ist, z. B. auf eine Temperatur, die über Raumtemperatur, jedoch noch deutlich unter der Einfriertemperatur des Kunststoffes liegt. Damit würde die Diffusionsgeschwindigkeit, d. h. der Ausgleich des Lösungsmittels über die Granulatkörner erheblich erhöht und damit die Formstandzeit wesentlich verkürzt.

Es sind zwar schon Verfahren bekannt (vgl. DE-OS 17 29 329, CH-PS 2 00 744), bei denen ein Plastifizieren der Oberfläche von Kunststoff-Körnern durch Einwirken von Lösungsmitteln, gegebenenfalls unter Mitwirkung von Wärme, erfolgt. Auch dabei handelt es sich um Verfahren zum Herstellen poröser Formteile, wie schon aus den Titeln der genannten Veröffentlichung hervorgeht. Demgegenüber betrifft die Erfindung — wie schon vorstehend dargelegt ist — ein Verfahren zur Herstellung porenfreier massiver Formteile, bei dem die durch Lösungsmittel an ihren Oberflächen plastifiziert ten Kunststoff'Körner schlagartig zusammengepreßt werden. Darüber ist aus den genannten Veröffentlichungen nichts zu entnehmen.

Ein weiterer erfindungsgemäßer Lösungsweg besteht schließlich darin, daß man die beiden vorstehend genannten erfindungsgemäßen Verfahren derart miteinander kombiniert, daß man das Granulat vor dem