DE2939191A1

DE2939191A1 - Verfahren zum herstellen von formkoerpern aus kunststoff

Info

Publication number: DE2939191A1
Application number: DE19792939191
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl Ing Klepsch
Original assignee: POLYGUSS KUNSTSTOFFVER
Current assignee: POLYGUSS KUNSTSTOFFVER
Priority date: 1978-09-29
Filing date: 1979-09-27
Publication date: 1980-04-03
Also published as: IT1193232B; GB2034239B; DK407079A; CH642902A5; BE879101A; SE429829B; NL7907131A; ATA706778A; FR2437282A1; GB2034239A; AT360748B; IT7926117A0; SE7908066L

Description

Beschreibung

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

BLUMBACH · WESfR BERG ΞΝ · KRAMER

PATENTANWÄLTE IN MÖNCHEN UND WIESBADEN

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Polyguss Kunststoffverarbeitungsgesellschaft mbH Wien, Österreich

Verfahren zum Herstellen von Formkörpern aus Kunststoff

Patentansprüche

Verfahren 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«a

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