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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Stabilisierung von in Form
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von Platten, Bahnen oder Formkörpern vorliegendem Kunststoff, wobei
dieser im nachhinein unter Erwärmung mit einem stabilisierenden Material verbunden
wird. Die Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
und einen Formkörper aus mit einem Drahtgewebe stabilisiertem Kunststoff.
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Unter Kunststoffen versteht man Materialien, deren wesentliche Bestandteile
aus solchen makromolekularen Verbindungen bestehen, die synthetisch oder durch Abwandlung
aus Naturprodukten gewonnen werden.
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Sie sind meist unter Wärme oder Druck oder bei Wärme und Druck schmelz-und
formbar.
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Die in den verschiedensten Zusammensetzungen bzw. aus den unterschiedlichsten
Ausgangsstoffen hergestellten Kunststoffe weisen neben großen Vorteilen auch einige
Nachteile auf, wozu insbesondere die geringe mechanische Festigkeit, die geringe
Formbeständigkeit und auch häufig die begrenzte Maßhaltigkeit und die Neigung zur
Nachschwindung und zum Kriechen gehören.
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Insbesondere zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit, Steifigkeit
und Härte, d.h. also zur Verbesserung der Stabilität, werden die Kunststoffe durch
Glasfasern, Stahl und Asbest gefüllt und verstärkt. Insbesondere bei der Herstellung
von Kunststoffteilen für die Autoindustrie und von Elementen für die Bauindustrie
wird der Kunststoff häufig in Form von Bahnen oder Platten mit einem Drahtgewebe
oder sonstigem Stahlgerüst stabilisiert.
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Bekannt ist es, das aufgewärmte Drahtgewebe in den ebenfalls erwärmten
Kunststoff einzubetten (DE-OS 1 778 998). Dabei wird die schichtenartig vorliegende
Kunststoffplatte in einer Druckspannungskammer mit dem Drahtgewebe zusammen erwärmt
und anschließend einem hohen Druck ausgesetzt, wobei der Kunststoff
in
das Drahtnetz hinein- bzw. um deren Maschen herumfließt.
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Nachteilig bei dem bekannten Verfahren zur Stabilisierung von Kunststoff
mit Hilfe von Drahtgeweben ist, daß dabei die Faserung zerstört wird und im Bereich
der Anordnung des Drahtgewebes jeweils oberhalb oder unterhalb des einzelnen Drahtes
eine Schwachstelle in Form einer erheblichen Verdünnung der Kunststoffplatte oder
Bahn entsteht. Darüber hinaus muß die Kunststoffplatte jeweils einen erheblich größeren
Durchmesser als das zum Einsatz kommende Drahtgewebe aufweisen, was einen großen
Materialbedarf bedeutet. Gerade in der heutigen Zeit mit den Ulversorgungsproblemen
bedeutet ein hoher Materialaufwand an Kunststoff einen eindeutigen Nachteil derartiger
Verfahren.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein materialeinsparendes
Verfahren zum Herstellen von Kunststoffplatten, -bahnen und -formkörpern in stabilisierter
bzw. durch Verbindung mit stabilisierendem Material verstärkter Ausführung. Außerdem
liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens und schließlich einen stabilisierten Formkörper zu schaffen.
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Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Kunststoff
erwärmt und unter Fixierung der Ränder über Warmluft aus der horizontalen Ebene
verformt und dann durch Anlegen eines Unterdruckes auf die von einer das stabilisierende
Material tragenden oder aufnehmenden Formunterlage vorgegebenen Ebene gezogen wird.
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Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, Kunststoffteile,
insbesondere Platten, Formkörper oder Bahnen, einmal durch das Verbinden mit dem
stabilisierenden Material selbst und zum anderen durch die geschaffenen Quer- und
Schrägstege erheblich zu verstärken und zu stabilisieren. Dabei bleibt der Durchmesser
des in Form von Platten oder Bahnen vorliegenden Kunststoffes durch die Verformungsarbeit
selbst
unverändert, so daß durch das Verbinden mit dem stabilisierenden Material keine
Schwachstellen geschaffen werden. Darüber hinaus bleiben die Fasern, d.h. der Faserverlauf,
im Kunststoff unverändert, so daß insgesamt unter Erhaltung der die Ausgangsplatten
oder Bahnen kennzeichnenden Werte eine Stabilisierung eintritt.
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In vorteilhafter Weise können mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens
auch relativ labile Kunststoffe verarbeitet und verstärkt werden. Das Verfahren
eignet sich besonders gut für die Herstellung von Verkleidungen für das Bauwesen,
für Dachplatten oder ganze Dächer, für Lampen, für Sanitärteile, für Schutzzäuneund
Balkongitter, für Lärmschutzteile, für die Herstellung von Bootsteilen oder ganzen
Booten und für die Herstellung von armierten Karosserieteilen für Pkw. Durch das
erfindungsgemäße Verfahren wird in vorteilhafter Weise das stabilisierende Material
in der oben erwähnten Form von dem erwärmten und aufgeweichten Kunststoff so umgeben
und eingefaßt, daß nach der Abkühlung eine Trennung von Kunststoff und stabilisierendem
Material ohne Zerstörung nicht möglich ist.
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Zur Erhöhung der Eigentümlichkeit und um die optische Wirkung des
Kunststoffes besser ausnutzen zu können, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß
der Unterdruck so eingestellt wird, daß der das stabilisierende Material umschließende
Kunststoff nicht bis auf die Formunterlage gezogen wird. Dadurch entstehen in den
Bereichen, in denen der Kunststoff nicht am Material lagert und nicht bis auf die
Formunterlage gelangt, eine Art Linsen, die den Lichteinfall und dessen Weiterleitung
beeinflussen.
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In besonders vorteilhafter Weise läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren
anwenden, wenn ein Drahtgewebe auf die Formunterlage aufgelegt wird, wobei dessen
Drähte einen gleichen oder größeren Durchmesser aufweisen können als die Kunststoffplatte
bzw. Bahn. Die Ausgangsplatte oder Bahn kann sogar einen wesentlich geringeren Durchmesser
aufweisen, solange sie nur in der Lage ist, sich durch das Verfahren
um
das Drahtgewebe herumzulegen und dieses zu fixieren. Drahtgewebe eignet sich besonders
gut als stabilisierendes Material, weil damit hergestellte Kunststoffplatten, Formteile
oder Bahnen in der Lage sind, Verformungsarbeit aufzunehmen. Ein derart hergestellter
und stabilisierter Kunststoff eignet sich daher vor allem für die Herstellung von
Formteilen für die Autoindustrie, wie z.B. für die Herstellung von Stoßstangen u.ä..
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Zur Verhinderung von Korrosionsschäden am stabilisierenden Drahtgewebe
ist es zweckmäßig, zwischen Drahtgewebe und Formunterlage eine Kunststofffolie anzuordnen
und dem Unterdruck mit auszusetzen. Das bedeutet, daß die Kunststoffolie mit der
Formunterlage korrespondierende Bohrungen bzw. Löcher aufweist, so daß der abdeckende
in Form von Platten oder Bahnen vorliegende Kunststoff über das Drahtgewebe herab
bis auf die Kunststoffolie gezogen werden kann. Dadurch entsteht eine innige Verbindung
zwischen den beiden Kunststoffteilen und ein dichter Abschluß des eingefaßten Drahtgewebes.
Da die Kunststoffolie aufgrund der Löcher bzw. Bohrungen dicht auf der Formunterlage
verbleibt, wird dadurch gleichzeitig eine völlig plane Unter- bzw. Oberseite des
fertigen Produktes erreicht.
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In zweckmäßiger Form ist nach einer Ausbildung des erfindungsgemäßen
Verfahrens vorgesehen, daß das Drahtgewebe nur im Randbereich der Form unterlage
angeordnet wird. Dies ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn nur bestimmte Bereiche
des Kunststoffes bzw. der daraus hergestellten Teile über das Drahtgewebe oder ein
anderes stabilisierendes Material verstärkt werden soll.
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Neben den beschriebenen Vorteilen des erfindungsgemäßen Verfahrens
bezüglich der erreichbaren Stabilisierung und Verstärkung können mit Hilfe des erfindungsgemäßen
Verfahrens auch Teile hergestellt werden, die durch Wahl des stabilisierenden Materials,
insbesondere des Drahtgewebes, bestimmte optische Wirkungen aufweisen. Dies kann
u.a. dadurch
geschaffen werden, daß der eingestellte Unterdruck
so gewählt ist, daß das Drahtgewebe nach Abkühlung aus dem Kunststoffteil wieder
herausgelöst wird. Die dadurch geschaffenen Sicken haben eine stabilisierende Wirkung
und schaffen gleichzeitig einen optischen Eindruck, der solche Teile für die verschiedensten
Einsatzfälle optimiert. Der optische Eindruck kann insbesondere auch dadurch beeinflußt
werden, daß bei der Einarbeitung derartiger Drahtgewebe solche mit einem Kunststoffmantel
um den Einzeldraht verwendet werden.
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Der Kunststoffmantel bringt nicht nur Korrosionsschutz mit sich, sondern
gibt gleichzeitig wesentlich mehr Möglichkeiten, farbliche Varianten zu schaffen,
als dies durch die Wahl des reinen Drahtmaterials z.B.
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möglich ist.
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Da die mit Hilfe des Verfahrens erreichte Formgebung bereits eine
Verstärkung und Stabilisierung bewirkt, kann es bei der Notwendigkeit, optische
Effekte zu erzielen, gemäß der Erfindung zweckmäßig sein, Materialien zu verwenden,
die die gleichen oder schlechtere Festigkeitseigenschaften als der Kunststoff aufweisen.
Weder der Kunststoffmantel bei umhüllten Einzeldrähten noch reine Kunststoffdrähte
o.ä.
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Materialien werden durch das erfindungsgemäße Verfahren beansprucht
oder gar zerstört, so daß erstmals auch solche Materialien für die Stabilisierung
von Kunststoff Verwendung finden können.
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Zur Durchführung des Verfahrens dient eine Vorrichtung, bei der der
an sich bekannte Formkasten eine über Verschiebeteile und über Halterungen zum Festlegen
des Drahtgewebes verfügende auswechselbare Formunterlage aufweist. Mit Hilfe einer
derartigen Vorrichtung kann ohne großen Aufwand das Drahtgewebe entweder von oben
her in den Formkasten eingelegt oder aber seitlich über die Verschiebung der Formunterlage
selbst eingebracht und dann anschließend mit dem in Form von Platten oder Bahnen
vorliegenden Kunststoff verbunden werden.
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Die Halterungen zum Festlegen des Drahtgewebes ermöglichen es, auch
von der Form des Formkastens abweichende Drahtgewebsplatten bzw.
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Bahnen zu verwenden.
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Die Verschmutzungsgefahr derartig hergestellter Kunststoffteile kann
insbesondere bei der Verwendung von Drahtgewebe zweckmäßig dadurch minimiert werden,
daß auf der Oberfläche der Formunterlage Nocken ausgebildet und mit den Zwischenräumen
im Drahtgewebe korrespondierend angeordnet sind. Mit Hilfe einer derartigen Vorrichtung
kann die Flächenausbildung der Oberseite bzw. der Unterfläche derartiger Formteile
oder Bahnen beeinflußt und den jeweiligen Verwendungszwecken entsprechend geformt
werden.
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Insbesondere beim Einsatz derartiger Kunststoffteile für die Herstellung
von Dächern, Fenstern o.ä. ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Nocken abgeschrägt
sind. Dadurch wird eine Ablauffläche für Wasser, Schnee o.ä. geschaffen, daß das
Sauberhalten derartiger Teile oder Flächen wesentlich vereinfacht.
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Sowohl bei der Verwendung von durchsichtigen Kunststoffmaterialien
als auch bei farbigen oder undurchsichtigen Kunststoffen, kann das Aussehen der
Fertigteile beeinflußt werden, indem die Oberfläche der Formunterlage direkt oder
indirekt strukturiert ausgebildet ist.
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Die indirekte Strukturierung wird dabei z.B. dadurch erreicht, daß
Spanplatten oder Pjatten mit bestimmten Mustern auf die Formunterlage aufgelegt
und mit Bohrungen bzw. Löchern versehen Werden, die mit denen der Formunterlage
korrespondieren.
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Für die Herstellung von Deckenelementen, Balkongittern, Zäunen, Lärmschutzteilen
u.ä. ist es zweckmäßig, über die Möglichkeit der indirekten BefeAtigung z.B. durch
Aufschweißen auf die auf der Unterseite hervorstehenden Drähte bzw. durch Kleben
auf die Kunststofflächen hinaus auch die Befestigung durch Winkellaschen o.ä. zu
ermöglichen. Dies ist gemäß der Erfindung dadurch gegeben, daß die Formunterlage
Ausnehmungen zur Aufnahme von Befestigungsmitteln aufweist. Dadurch wird erreicht,
daß diese Befestigungsmittel, ohne daß sie vorher mit dem Drahtgewebe oder den sonstigen
stabilisierenden
Materialien verbunden werden müssen, beim Herabziehen des Kunststoffes von diesem
mit eingefaßt und so fixiert werden.
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Formkörper aus mit einem Drahtgewebe stabilisiertem Kunststoff weisen
hohe Festigkeitswerte auf upd sind gleichzeitig geeignet, Verformungsarbeit aufzunehmen,
wenn wie erfindungsgemäß vorgeschlagen, der Kunststoff unter Freilassung der Unterseite
des jeweils unteren Drahtes um das Drahtgewebe unter Bildung von Sicken herumgezogen
ist. Dadurch, daß der Draht des Drahtgewebes mit seiner Unterseite von Kunststoff
frei bleibt, ist gleichzeitig sichergestellt, daß er in den übrigen Bereichen ausreichend
dicht vom Kunststoff umschlossen wird. Dabei ist es u.a. möglich, den Draht zu kühlen
bzw. kühizuhalten, damit ein größerer Abstand zwischen Kunststoff und Draht gewahrt
bleibt, wodurch die aufzunehmende Verformungsarbeit auch zu einem größeren Teil
vom Drahtgewebe und nicht von beiden Komponenten aufgenommen werden kann.
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Abgesehen davon, daß der Draht des verwendeten Drahtgewebes vorher
mit Kunststoff ummantelt werden kann, ist es zur Verhinderung von Korrosionen und
zur Schaffung einer glatten Fläche zweckmäßig, die Sicken von unten durch eine auf
die Unterfläche des Kunststoffes aufgebrachte Kunststoffolie zu verschließen. Dies
wird z.B. dadurch erreicht, daß die Kunststoffolie auf die Formunterlage aufgelegt
wird, so daß sie bei entsprechender Beaufschlagung in diese Richtung nicht ausweichen
kann. Wird dabei auch der abdeckende und unter Bildung von Sicken das Drahtgewebe
umschließende Kunststoff als Kunststoffolie gewählt, so ist es möglich, rollbare
Teile zu schaffen, die ihrerseits wiederum für die verschiedensten Einsatzfälle
Verwendung finden können.
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Die Verstärkungsfunktion des Drahtgewebes für den Kunststoff kann
mit anderen Funktionen kombiniert werden, wenn wie nach einer weiteren Ausbildung
der Erfindung vorgeschlagen ist, daß der Kunststoff ganz oder teilweise um Rohre,
die ein gasförmiges oder flüssiges Medium fUhren, unter Bildung von Sicken herumgezogen
ist. Derartige Formkörper können z.B. im Bereich der Solartechnik eingesetzt werden,
wo die den Formkörper verstärkenden Rohre z.B. für die Führung eines gasförmigen
oder flüssigen Mediums ausgenutzt werden können. Auch ist es denkbar, die benötigen
Solarzellen so in den Kunststoff einzubetten, daß sie z.B.
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im Tiefziehverfahren um die einzelnen Zellen herumgezogen werden.
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ach einer weiteren Ausbildung ist vorgesehen, daß zwischen dem stabilisierenden
Drahtgewebe und dem das Drahtgewebe umgebenden Kunststoff Rohre verlegt und von
Kunststoff mit eingefaßt sind. Dies ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn nur einige
wenige Rohre benötigt werden, andererseits aber eine vollflächige Stabilisierung
gewünscht ist.
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Zur Stabilisierung der Formkörper können außer den genannten Drahtgeweben
oder Rohrleitungen auch Gitterroste, Lochbleche oder Streckmetallteile eingesetzt
werden, wobei diese mit dem Kunststoff zusammengebracht bzw.
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in diesen integriert werden, indem der Kunststoff ganz oder teilweise
um sie herumgezogen ist, woraus sich die beschriebene doppelte Verstärkung des Kunststofformkörpers
ergibt.
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Schließlich kann es auch zweckmäßig sein, eine der beiden Seiten des
Formkörpers völlig eben auszubilden. Dies ist z.B. möglich, wenn wie vorgesehen
auf die Unterseite des mit einem Drahtgewebe und/oder Rohren, Gitterrosten, Lochblechen
o.ä. verstärktenFormkörpers eine Kunststoffplatte aufgebracht ist. Diese kann durch
geeignete Vorbereitung des mit dem Drahtgewebe verstärkten Formkörper durch Tiefziehen
oder durch Aufkleben o.ä. verbunden sein.
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eben dem beschriebenen Verfahren, bei dem Kunststoff um das ihn verstärkende
Teil herumgezogen ist, sind auch solche Verfahren möglich, um erfindungsgemäße Formkörper
herzustellen, bei denen das Verstärkungs
- bzw. Stabilisierungsmaterial
in der beschriebenen Weise in den Kunststoff eingebettet ist.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegenstandes ergeben
sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der bevorzugte
Ausführungsbeispiele mit den dazu notwendigen Einzelheiten und Einzelteilen dargestellt
sind. In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 einen Formkasten in Seitenansicht und im Schnitt,
Fig. 2 bis Fig. 7 Formteile in verschiedener Ausführungsform.
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Bei dem in Fig. 1 gezeigten Formkasten 1 handelt es sich um einen
in seinen Einzelteilen nur angedeutete Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffteilen
oder Bahnen mit Hilfe des Vakuums. Das Vakuum wird dabei z.B. durch ein nicht dargestelltes
Gebläse erzeugt und über den Absaugkanal 2 an den Formkasten 1 angelegt. Oberhalb
des Absaugkanals 2 ist eine Formunterlage angeordnet, deren Oberfläche 4 vorzugsweise
eben ausgebildet ist. In der Formunterlage 3 sind im vorgegebenen Abstand Saugöffnungen
5 angeordnet Der Spannrahmen 6, der die Ausgangsplatte 9 an ihren Rändern fixiert,
stützt sich entweder auf dem Spannrahmen 6 ab oder ist seitlich an der Wand des
Formkastens befestigt.
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Zur Erzielung der Formteile gemäß den Fig. 2 bis 7 wird das Drahtgewebe
lo auf die Formunterlage 3 aufgelegt, wobei dieses zweckmäßigerweise so geschieht,
daß die Saugöffnungen 5 jeweils unter den Zwischeniäurnen zwischen den einzelnen
Drähten angeordnet sind. Nach Durch-Führung des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt
sich dann ein Formteil, wie es beispielsweise in Fig. 2 gezeigt ist und bei dem
der Kunststoff ts sich unter Bildung von Sicken 20, 21 um die einzelnen )tahte 11
des Drahtgewebes In Iieruiiilegt. Die Unterseite 13 des Drahtes 11 bleibt dabei
frei, da diese unmittelbar auf der Oberfläche 4 der Formunterlage 3 aufliegt.
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Bei dem in Fig. 3 gezeigten Formteil bzw. der stabilisierten Kunststoffplatte
ist auf der Unterfläche 22 des Kunststoffes 8 eine Kunststoffolie 15 angebracht,
die somit zu einer völligen Umhüllung des Drahtgewebes lo beiträgt. Eine solche
Umhüllung ist Insbesondere, dann zweckmäßig, wenn Korrosionen zu befürchten oder
aber eine glatt aufliegende Unterfläche 22 erreicht werden soll.
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Eine gut aufliegendes Formteil bzw. eine mit einem Drahtgewebe lo
stabilisierte aus Kunststoff 8 bestehende Platte ist in Fig. 4 dargestellt, wobei
jeweils die Unterfläche 22 und die Oberseite 23 parallel zueinander verlaufende
Teilabschnitte aufweisen. Die hier dargestellten Sicken unterscheiden sich von denen
in den Figuren 2 und 3 gezeigten Sicken 20, 21 durch ihre eckige Ausbildung.
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Durch entsprechende Ausbildung der Formunterlage 3 wird ein Formteil
gemäß Fig. 5 erreicht, wobei die Sicken in Form von Stegen 14 ausgebildet sind.
Insbesondere bei dieser Ausführungsforn kann das Drahtgewebe lo bei Bedarf wieder
entfernt werden, so daß bei einer annähernd planen Oberseite 23 eine vom Aussehen
her interessante und zugleich über dit an der Unterfläche 22 ausgebildeten Stege
verstärkte Kunststoffplatte entsteht.
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Das Sauberhalten derartiger Kunststofftelle, insbesondere bei Verwendung
als Dach ~oder Schrägfenster wird durch eine der in Fig. 6 gezeigten Ausführungsform
erleichtert, bei der die Unterfläche 22 oder auch die Oberseite schräg ausgeführt
ist. Dies wird erreicht, indem'auf der Formunterlage Nocken 18 angeordnet werden,
die mit den twischenräumen 17 des Drahtgewebes lo korrespondieren. Die in Fig. 6
angedeuteten Nocken 18 können dabei beliebige Formen aufweisen und beliebig tief
sein, so daß die erzielten Ausfüllungjn des Zwischenraumes 17 in der verschiedensten
At und Weise ausgestaltet werden können.
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Die Drähte 11 des Drahtgewebes lo sind bei der in Fig. 6 und 7 gezeigten
Ausführungsform mit einem Kunststoffmantel 12 umgeben.
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Dadurch, daß dieser Kunststoffmantel 12 aus einem Kunststoff beliebiger
Farbgebung hergestellt werden kann, gibt es für die Formgestaltung sehr viele Möglichkeiten.
Außerdem ist damit ein Korrosionsschutz gegeben, der in der Regel die Zuordnung
einer abschließenden Kunststoffolie 15 erübrigt.
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Bei der in Fig. 7 gezeigten Ausführungsform sind die Sicken 20, 21
in einer Kunststoffolie 16 ausgebildet. Der mit einem Kunststoffmantel umgebende
Draht 11 ist zusätzlich noch von der Kunststofffolie 15 abgedeckt, so daß sich eine
weitgehendst rollbare Platte bzw. Bahn ergibt.
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Die Erfindung zeichnet sich somit insbesondere dadurch aus, daß sie
sowohl von der Stabilität her als auch von der dekorativen Formgestaltung sehr viele
Möglichkeiten bietet. Die durch das eingebrachte Material, insbesondere das Drahtgewebe,
erzeugte Stabilitäts- und Festigkeitsverbesserung bzw. -erhöhung wird durch die
Bildung von Sicken auf einer oder auf beiden Seiten zusätzlich erhöht. Besonders
vorteilhaft ist jedoch, daß eine erhebliche Materialreduzierung eintritt, da die
Dicke der Kunststoffplatte bzw. Bahn annähernd unabhängig vom Durchmesser des verwendeten
Drahtgewebes gewählt werden kann.