DE2939191A1 - Verfahren zum herstellen von formkoerpern aus kunststoff - Google Patents
Verfahren zum herstellen von formkoerpern aus kunststoffInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung
von mit einer kompakten Außenschicht versehenen Formkörpern aus Kunststoff, wobei zunächst Kunststoff in
eine Form eingebracht wird und die Form um wenigstens eine Achse rotiert und gegebenenfalls geschwenkt wird, wobei ein
an der Innenwand der Form anliegender Hohlkörper zur Bildung der Außenschicht hergestellt wird, worauf in den in
des? Form befindlichen Hohlkörper eine weitere Kunststoffmasse
eingebracht wird, die durch anschließendes Aufschäumen
den Hohlkörper zumindest teilweise ausfüllt, worauf der fertige Formkörper entformt wird.
Das bekannte Spritzgußverfahren eignet sich nicht fiiu·
große Formkörper, denn es ist erforderlich, den Formkörper so lange in der Form zu belassen, bis er vollständig ausgekühlt
und ausgehärtet ist, was den Herstellungsvorgang verlangsamt. Außerdem besteht bei großen Formkörpern die Gefahr,
daß sich der Kunststoff verzieht und daher das Endprodukt
nicht mehr die gewünschte Form besitzt. Außerdem ist ein so hergestellter massiver Formkörper schwer und der
Bedarf an teurem Kunststoffmaterial ist groß.
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Es ist auch ein Verfahren der eingangs geschilderten Art bekannt (Westdeutsche Auslegeschrift 1 127 068), bei
welchem die Außenschi3ht des herzustellenden Formkörpers dadurch
gebildet wird, daß in die Form eine Polyvinylchloridpaste eingespritzt wird. Sobald diese erhärtet ist, wird
eine weitere Kunststoffmasse eingespritzt, die durch Aufschäumen den Formhohlraum ausfüllt. Dieses Verfahren hat
zwar den Vorteil, daß der Materialverbrauch geringer ist und daß ein solcher Formkörper durch die Füllung aus Schaummaterial
wesentlich leichter ist als ein massiver Formkörper. Es hat sich aber gezeigt, daß mit diesem Verfahren
nur eine verhältnismäßig lose Verbindung zwischen der Außenschicht und dem Kern des Formkörpers erzielt wird.
Dies kann dazu führen, daß bei einer Belastung des Formkörpers diese Verbindung in großen Bereichen unterbrochen
wird und dann die Außenschicht des Formkörpers nicht mehr die erforderliche Versteifung durch den Kern erfährt und
dF.her bricht. Außerdem .'.st die Gefahr eines Verziehens des
Formkörpers nur gemildert, aber nicht völlig vermieden.
Die Erfindung setzt sich zur Aufgabe, diese Nachteile zu vermeiden uni ein Verfahren der eingangs geschilderten
Art so zu verbessern, daß der Zusammenhalt zwischen Außenschicht und Kern dts Kunststofformkorpers wesentlich verbessert
wird. Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß zunächst eine Monomeren-Schmelze in die Form zur Bildung
der Außenschicht eingebracht wird und daß anschließend in die Form eine mit einem schaumbildenden Mittel (Treibmittel)
versehene Monomeren-Schmelze aus demselben Grundmaterial wie das Material für die Außenschicht zur Bildung des geschäumten
Kernes eingebracht wird, wobei beide Schmelzen in der Form auspolymerisiert werden. Der erfindungsgemäße
Formkörper wird also in zwei Stufen hergestellt. Zunächst wird der Hohlkörper hergestellt, welcher die Außenschicht
des herzustellenden Formkörpers bildet und aus einem Material besteht, das den auftretenden Beanspruchungen gewachsen
ist. Vorzugsweise wird als Material für die Außenschicht Gußpolyamid verwendet, welches die erforderliche
Festigkeit besitzt. Durch Schwenkbewegungen der Gußform
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zusätzlich zu den rotierenden Bewegungen kann bewirkt werden,
daß eine gleichmäßige Materialverteilung entsteht bzw. an besonders stark beanspruchten Stellen eine größere Materialanhäufung
erfolgt, daß also an diesen Stellen die Wandstärke des Hohlkörpers größer ist als an anderen Stellen.
Anschließend wird in den Hohlkörper das Schaummäterial eingefüllt,
so daß ein durch das Schaummaterial ausgesteifter Formkörper gebildet wird. Da das die Füllung bildende Kunststoffmaterial
aus demselben Grundmaterial besteht wie die Außenschicht, erfolgt eine besonders innige untrennbare
Verbindung der aus Schaummäterial bestehenden Füllung mit der Außenschicht, so daß ein homogener Formkörper gebildet
wird, der in Bezug auf Festigkeit einem massiven Formkörper nicht wesentlich nachsteht, so daß der Formkörper auch
starken Belastungen standhält. Der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Formkörper ist ferner rascher
herstellbar als dies bisher möglich war, da die Verfestigung der Außenschicht und Jas Ausschäumen der Füllung insgesamt
wesentlich rascher vor sich geht als die Verfestigung eines nach den bekannten Verfahren hergestellten Formkörpers.
Außerdem besteht bei Anwendung des er fiii dungsgemäßen Verfahrens
nicht die Gefahr, daß sich der Formkörper verzieht. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Formkörper
können daher auch dort verwendet werden, wo bisher die Verwendung von Kunststoff-Formkörpern infolge des großen Gewichtes
und der Notwendigkeit, die Sollgestalt genau einzuhalten, nicht möglich war, beispielsweise für Schwerter
von Segelbooten oder für Surfbretter, deren spezifisches Gewicht kleiner als 1 sein muß, damit sie nicht untergehen.
Weitere Anwendungsgebiete des erfindungsgemäßen Verfahrens sind beispielsweise die Herstellung von Förderbandrollen,
Laufrädern oder auch von Stoßstangen für Personenkraftwagen.
Gemäß einer besonders günstigen Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die mit dem schaumbildenden
Mittel (Treibmittel) versehene Monomren-Schmelze in die um wenigstens eine Achse rotierende und gegebenenfalls
geschwenkte Form eingebracht. Dadurch wird sicherge-
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stellt, daß das die Füllung bildende Kunststoffmaterial
sich zunächst an der Innens3ite des Hohlkörpers anlegt und sich fest mit diesem Hohlkörper verbindet, wobei diese
bich an der Innenseite des Hohlkörpers anlegende Schicht immer dicker wird. Falls gewünscht, kann diese geschäumte
Schicht in der Mitte des Hohlkörpers zusammenwachsen gelassen werden, so daß sie den ganzen Hohlkörper gleichmäßig
ausfüllt. Auf diese Weise wird eine homogene Füllung des Hohlkörpers mit dem Kunststoffmaterial erzielt. bildende
_. ,. . n , . , . , ., , , -Monqmeren-Schmelze/oder.die die Füllung
Die die Auße.ischicht bildende/, mit einen schaumbzl-
denden Mittel versehene Monomeren-Schmelze kann in die Form eingegossen werden. Günstige!· ist es jedoch, wenn erfindungsgemäß
zumindest eine dieser Schmelzen unter Druck in die Form eingebracht wird. Dadurch wird nicht nur das Einbringen
des Kunststoffmaterials in die Form beschleunigt, sondern es wird auch eine gleichmäßige Verteilung dieses
Macerials sichergestellt.
Anhand der Zeichnung wird im folgenden die "Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens näher erläutert. Fig. 1 zeigt die Bildung des Hohlkörpers für die Außenschicht
in einer Form und Fig. 2 zeigt das Einbringen des die Füllung bildenden Kunststoffes in den in der Form angeordneten
Hohlkörper. Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch die Form nacü der Linie III - III in Fig. 1.
Zur Bildung der Außenschicht wird zunächst in eine aus zwei Teilen 1, 2 (Fig. 3) bestehende Porm aktivierte
Monomeren-Schmelze aus Caprolactam unter Druck eingebracht, die in d.sr Form zu Gußpolyamid auspolymerisiort. Hiezu
«/eist die Form eine öffnung 3 auf, durch welche ein Rohr 4-in
das Innere der Form eingeführt ist. Das Rohr 4- ist über eii:en Schle.uch 5 mit einem Mischventil 6 verbunden, dem in
nicht näher dargestellter Weise die Schmelzenbesta-idteile
zugeführt werden.
Die Form 1, 2 ist um ihre Längsachse 7 drehbar angeordnet,
und kann weiters um die Querachse 8 verschwenkt werden. Weiters ist die Form mit einer nicht dargestellten
heizung versehen.
Während des Einbringens der Schmelze über das Rohr 4·
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v/ird die Form um die Achse 7 gedreht, so daß die auf die Schmelze einwirkenden Fliehkräfte bewirken, daß sich diese
Schmelze an der Innenwand der Form 1, 2 absetzt und dort zumindest teilweise auspolymerisiert, so daß ein an
dieser Innenwand anliegender Hohlkörper 9 gebildet wird. Durch Verschwenken der Form 1, 2 um die Querachse 8 kann
die Verteilung der Schmelze an der Innenfläche der Form beeinflußt werden, wodurch eine dickere Wandstärke in
einzelnen Bereichen des Hohlkörpers erzielt werden kann. Dadurch ist es möglich, die Wandstärke äej die Außenschicht
des herzustellenden Formkörpers bildenden Hohlkörpers an höher beanspruchten Stellen zu verstärken.
Bevor der Hohlkörper 9 auspolymerisiert ist, wird das Rohr 4 entfernt und nach Erreichung eines genügenden
Polymerisationsgrades wird in die öffnung 3 ein Rohr 10
eingeführt, dessen Außendurchmesser kleiner ist als der Außendurchmesser des Rohres 4. Dadurch entsteht ein kreisringförmiger
Spalt 11 zwischen dem Außenmantel des. Rohres 10 und der durch das Rohr 4- im Hohlkörper 9 gebildeten
öffnung, über welchen Spalt 11 beim Einbringen eines Kunststoffmaterials über das Rohr 10 die im Inneren des
Hohlkörpers 9 befindliche Luft entweichen kann. Das Rohr ist über einen Schlauch 12 mit einem Mischventil 13 verbunden,
dem in nicht näher dargestellter Weise eine mit einem Schaumadditiv (Treibmittel) versehene Monomeren-Schmelze
aus Caprolactam, einem Aktivator und einem Katalysator zugeführt wird. Diese gelangt über das Rohr 10 in den vom
Hohlkörper 9 begrenzten Hohlraum und füllt diesen zumindest teilweise aus. Zweckmäßig wird auch hiebei die beheizte
Form 1, 2 um die Achse 7 rotiert und um die Achse 8 oszillierend geschwenkt. Dadurch legt sich das zugeführte aufschäumende
Material zuerst an der Innenseite des Hohlkörpers ? an und verbindet sich innig ait diesem Hohlkörper,
worauf es nach und nach den Hohlkörper ganz oder teilweise ausfüllt und auspolymerisiert bzw. ausschäumt.
Die zugeführte Menge der Monomeren-Schmelze ist hiebei so bemessen, daß das jeweils gewünschte Volumen des Hohlkörpers
9 vom Schaummaterial ausgefüllt wird. Nach dem Ein-
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bringen der mit dem Sohaumadditiv versehenen Monomeren-Schmelze
wird das Rohr 10 entfernt und das Ende des Ausschäumen abgewartet, vobei gegebenenfalls der überschüssige
Teil des Schaums aus der öffnung 3 der Form 1, 2 austreten
kann. Nach zirka 10 Minuten wird die Form geöffnet und der Formkörper entnommen, entgratet und von -allfälligem
Anguß befreit„ Nach dem Zusammensetzen der beiden Formhälften
und nach Einführen des Rohres 4 steht die Form für die Anfertigung eines weiteren Formkörpers bereit.
Eine Verlegung der Rohre 4, 10 durch auspolymerisierten
Kunststoif wird durch Ausblasen dieser Rohre verhindert.
Wie bereits erwähnt, muß die eingebrachte geschäumte Füllung den Hohlkörper 9 nicht zur Gänze ausfüllen. Vielmehr
ist es, z.B. für Surfbretter, mitunter zweckmäßig, in der geschäumten Kunststoff-Füllung einen Hohlraum zu belassen,
der anschließend durch leichten Füllschaum, z.B. aus Polyurethan ausgefüllt wird.
Die Polymerisation der die Außenschicht bildenden Kunststoffscnmelze und die Polymerisation der geschäumten
Füllung können fach zeitlich überlappen, jedoch ist das erfindungsgemäße
Verfahren mit Vorteil auch so durchführbar, da£ zuerst die Außenschicht völlig auspolymerisiert und
erst dann die Einbringung des Kunststoffschaumes erfolgt.
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Claims (2)
- BLUMBACH · WESfR BERG ΞΝ · KRAMERPATENTANWÄLTE IN MÖNCHEN UND WIESBADENPolentconsUi KadedrestraSe 43 8000 Mund™ 60 Tetelon (089) 883603/883604 Telex 05-212313 Telegramme Patentconsuti Patentconsuh Somenberger StraBe 43 6200 Wiesbaden Telefon (06121) 562943/561998 Telex 04-186237 Te.egramme Palenlconsul!Polyguss Kunststoffverarbeitungsgesellschaft mbH Wien, ÖsterreichVerfahren zum Herstellen von Formkörpern aus KunststoffPatentansprücheVerfahren zum Herstellen von mit einer kompakten Außen^ohicht versehenen Formkörpern aus Kunststoff, wobei zunächst Kunststoff in eine Form eingebracht wird und die Form ua wenigstens eine Achse rotiert und gegebenenfalls geschwenkt wird, wobei ein an der Innenwand der Form anliegender Hohlkörper zur Bildung der Außenschicht hergestellt wird, worauf in den in der Form befindlichen Hohlkörper eine weitere Kunststoffmasse eingebracht wird, die durch anschließendes Aufschäumen den Hohlkörper zumindest teilweise ausfüllt, worauf der fertige Formkörper entformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst eine Monomeren-Schmelze zur Bildung der Außenschicht und anschließend eine mit einem schauabildenden Mittel (Treibmittel) versehene Monomtren-Schmelze aus demselben Grundmaterial wie das Material für die Außenschicht zur Bildung des geschäumten Kernes eingebracht werden, wobei beide Schmelzen in der Form auspolymerisiert werden.
- 2. Verfp.hren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Treibmittel versehene Monomeren-Schmelze in die um wenigstens eine Achse rotierende und gegebenenfalls schwenkende Form eingebracht wird.3· Verfahren nach Anspruch 1: dadurch gekennzeichnet, daß die den Hohlkörper bildende Monomeren-Schmelze und/oder die den Kern bildende mit dem schaumbildenden Mittel versehene Monomeren-Schmelze unter Druck in die Form eingebracht werden.R. Kramer Dipt-Ing ■ W. Weser Dipl.-Phys. Or rer. cat. - H. P Srehm Dapl.-Chem. Dr. phil. naL Wiesbaden: P.G. Biun*>aui Oipl -Ing - P. Bergen Dip!-ln>g Dr |jr_ . G ZwimerDipL-tag. D«pl-W.-Ir«a030014/0914
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