DE2611420B2

DE2611420B2 - Verfahren zum Herstellen von Formteilen aus Polymeren durch Schlagschmelzen von pulver- oder granulatförmigen Rohstoffen

Info

Publication number: DE2611420B2
Application number: DE19762611420
Authority: DE
Inventors: G. Dipl.-Ing. 5632 Wermelskirchen Burghoff; Georg Prof. Dr.-Ing. 5100 Aachen Menges; R. Dipl.-Ing. 5100 Aachen 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: 1976-03-18
Filing date: 1976-03-18
Publication date: 1978-11-02
Also published as: DE2611420A1; DE2611420C3

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei den bekannten Urformverfahren zur Herstellung von Formteilen oder Halbzeugen aus Kunststoffen wird der als Pulver oder Granulat vorliegende Rohstoff durch konduktive, konvektive und dissipative Energiezufuhr in einen fließfähigen Zustand gebracht und in der Schmelze ausgeformt. Es sind auch Verfahren bekannt, bei denen der Ausgangsstoff unter Druck und Wärme zusammengesintert wird. Anschließend muß der Formmasse zunächst soviel Energie entzogen, werden, daß nach Erreichen eines bestimmten Abkühlgrades und der damit verbundenen Formsteifigkeit ein Entformen möglich wird. Die endgültige Abkühlung bis auf Umgebungstemperatur kann dann» außerhalb des Formnestes erfolgen.

Wegen der schlechten Wärmeleitfähigkeit der Kunststoffe, die etwa um den Faktor 100 niedriger liegt als die der Metalle, lassen sich derartige Verfahren sinnvoll nur bis zu Wandstärken von 8—10 mm anwenden. Aber <to auch hier liegen die Kühlzeiten bis zum Erreichen der Entformungsfestigkeit schon im Bereich vieler Minuten.

Es ist auch bereits bekannt (vgl. DT-PS 7 52 493), daß in einer auf hoher Temperatur gehaltenen Vorpresse ein in die annähernde Endgestalt des gewünschten Erzeugnisses vorgeformter Rohling hergestellt wird, der danach erst in einer zweiten Presse durch den schlagartig wirkenden Druck eines Preßstempels in einem Gesenk in seine endgültige Form gepreßt wird. Hierzu sind also zwei Arbeitsgänge an zwei verschiedenen Maschinen erforderlich.

Es ist weiterhin bekannt (vgl. DT-AS 12 36 766 und FR-PS 14 40 568), daß der Kunststoff als Granulat in eine Form eingebracht und unter der Wirkung eines Schlagstempels im Formraum ausgebreitet wird. Physikaiisch bedeutet dies, daß die Erwärmung vorzugsweise während des Fließvorgangs durch Scherung erfolgt, wodurch die gesamte Masse aufgeheizt wird. Die Folge hiervon ist, daß vor dem Entformen eine große Wärmeenergie abgeführt werden muß, was dieses *>o Verfahren — ähnlich wie bei anderen Urformverfahren — für dickwandige Formteile wegen der geringen Wärmeleitfähigkeit der Kunststoffe unwirtschaftlich macht.

Der Erfindung liegt demzufolge die Aufgabe zugrunde, Formteile oder Halbzeuge aus Kunststoffen vorzugsweise mit Wandstärken von mehr als etwa 10 mm herzustellen, derart, daß die Fertigungszeit wesentlich kürzer als bisher möglich ist.

Diese Aufgabe ist durch ein Verfahren zum Herstellen von Formteilen aus Polymeren durch Schlagschmelzen von pulver- oder granulatförmigen Rohstoffen, die bei Raumtemperatur in eine unbeheizte oder maximal bis auf Entformungstemperatur vorgeheizte Form eingebracht werden und in dieser schlagartig verdichtet werden, erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Polymerpulver oder -granulat mehrmals schlagartig so verdichtet wird, daß lediglich die Korngrenzen des Polymerpulvers oder -granulats plastifiziert werden.

Im Gegensatz zum Bekannten wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren durch eine sehr kurze, in Form einer Nade!funktion erfolgende Schlagbeanspruchung vornehmlich durch Grenzflächenreibung lediglich an der Oberfläche der zu verbindenden Partikel Energie dissipiert. Die Schlagbeanspruchung erfolgt zudem direkt im Formnest, so daß keine Fließvorgänge mehr stattfinden müssen.

Die Konsequenz hieraus ist, daß die Formmasse nur dort aufgeschmolzen wird, wo es notwendig für eine Verbindung ist. Ober die im Innern noch relativ kalten Pulverkörner kann nach erfolgtem Verschweißen dann sehr schnell ein Temperaturausgleich stattfinden. Das bedeutet, daß im Prinzip beliebig dicke Formteile aus Kunststoffen in sehr kurzen Zeiten hergestellt werden können. Beispielsweise konnte ein Probekörper von 50 mm Dicke in weniger als 45 see. hergestellt werden. Die Kühlzeit für einen gleichen, aus einer Schmelze hergestellten Formkörper würde bei etwa 4000 see, d. h. bei einem fast 90-fach höheren Wert liegen.

Auf der Zeichnung wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Danach wird die Formmasse mit einer an sich bekannten Vorrichtung 1 mit Raumtemperatur oder weit unter der Erweichungstemperatur entsprechend dem Formteilvolumen in ein Gesenk oder Werkzeug 2, das unbeheizt oder maximal bis auf Entfernungstemperatur vorgeheizt ist, eindosiert und daiin mit einer an sich bekannten Vorrichtung 3, 5 mehrmals schlagartig zusammengepreßt. Durch die Schlagbeanspruchung erhöht sich die Temperatur im Kunststoff soweit, daß die einzelnen Körper zusammensintern können. Anschließend wird das Formteil mit einer an sich bekannten Vorrichtung 4 entformt.

Dadurch, daß sich die Masse während der mehrmaligen Kompression vorzugsweise an den Korngrenzen erwärmt und die maximale mittlere Temperatur die bei den bisher bekannten Verfahren üblichen Entformungstemperaturen praktisch nicht überschreitet, lassen sich Formteile in wesentlich kürzeren Zeiten und mit erheblich höheren Wandstärken fertigen.

Es ist möglich zur weiteren Verkürzung der Aufheizzeiten den zu verarbeitenden Rohstoff und das Werkzeug geringfügig vorzuwärmen. Dadurch steigt die während eines Kompressionshubes im Kunststoff dissipierte Wärme durch den höheren Verlustfaktor. Gleichzeitig verringert sich die notwendige Aufheizrate bis zum Erreichen der Formteilbildungstemperatur. Es ist weiterhin möglich, den Kunststoff auch Reibungshilfen in Form von inerten Füllstoffen zuzugeben, um die Aufheizzeiten weiter zu verkürzen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von Formteilen aus Polymeren durch Schlagschmelzen von pulver- oder granulatförmigen Rohstoffen, die bei Raumtemperatür in eine unbeheizte oder maximal bis auf Entformungstemperatur vorgeheizte Form eingebracht werden und in dieser schlagartig verdichtet werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymerpulver oder -granulat mehrmals schlagartig so verdichtet wird, daß lediglich die Korngrenzen des Polymerpulvers oder -granulats plastifiziert werden.

2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymerpulver oder -granulat geringfügig vorgewärmt wird.