DE3929102A1 - Verfahren zur herstellung eines kunststoffkoerpers durch rotations-pressen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffkörpers durch Rotations-Pressen mit einem in einer Kunststoffwandung eingefügten Einsatzteil.

Beim Rotationspressen (Rotational moulding) von Kunststoff­ teilen wird bekanntlich eine pulverförmige Formmasse oder ein Granulat in ein Preß-Werkzeug gefüllt; das Preß-Werkzeug wird danach erhitzt und rotiert dann in an sich bekannter Weise, so daß die Formmasse fließfähig wird und sich unter Wirkung der Schwerkraft beim Rotieren oder Taumeln an der entsprechend geformten Innenfläche oder Innenflächen des Werkzeuges in der gewünschten Schichtdicke des Fertigteils verteilt. Das Preß-Werkzeug wird anschließend gekühlt, so daß sich die Formmasse verfestigt und das Fertigteil dem Werkzeug entnommen werden kann. Das Rotationspressen ist ein überwiegend für die Herstellung von Hohlkörpern verwendetes Verfahren, kann aber auch zur Herstellung von plattenförmigen Teilen dienen, insbesondere von Teilen aus einer verhältnis­ mäßig dicken Platte mit komplexem Profil, das einer Fläche des Preß- oder Formwerkzeuges entspricht.

Bekannt ist auch das Rotationspressen der Kunststoffwandung eines Fertigteils, bei dem in mindestens eine Fläche der Wandung ein anderes Teil außen vorstehend eingeformt ist. Solche eingesetzten Teile - nachfolgend als Einsatzteil bezeichnet - bestehen in der Regel aus Metall, wenn es sich beispielsweise um eine das Kunststoff-Teil durchsetzende oder auf einer Seite vorstehende Achse handelt oder ein zum Kunststoff-Teil gehörendes Lager. Nach üblicher Praxis ist dieses eingesetzte Einsatzteil im Formwerkzeug positioniert und der Rotations- Preßvorgang erfolgt wie zuvor beschrie­ ben, so daß die Wandung des zu fertigenden Kunststoff-Teils die Nahtstelle zum Einsatzteil bildet. Diese Art der Herstellung läßt allerdings zu wünschen übrig, denn die Kunststoff-Wandung des Kunststoff-Formteils zieht sich beim Kühlen zusammen, erfährt also eine Volumenminderung, durch die es sich vom eingesetzten Einsatzteil löst. Auch eine äußerst geringe Volumenminderung ist inakzeptabel, denn hierdurch wird eine dichte Verbindung zwischen dem Einsatzteil und der Wandung aufgehoben oder sie führt zu einer unerwünschten Relativbewegung zwischen dem Einsatzteil und der Wandung.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, das bekannte Verfahren zum Rotationspressen eines Kunststoff-Formteils mit einem eingesetzten Einsatzteil so zu verbessern, daß die zuvor erwähnten Nachteile der herkömmlichen Fertigung nicht auftreten können.

Ausgehend von dem eingangs genannten Verfahren ist diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein hülsenför­ miges Kunststoffteil für die Aufnahme des Einsatzteils mit dichtendem Sitz vorgesehen ist, das am Einsatzteil so positioniert ist, daß die beim Rotationspressen bildende Kunststoff-Wandung mit dem Einsatzteil zusammenfällt, daß das einzusetzende Einsatzteil und das hülsenförmige Kunststoff­ teil in ein Rotation-Preßwerkzeug eingebracht und die Kunststoff-Wandung des Kunststoff-Körpers durch Rotations­ pressen derart geformt wird, daß sich der Kunststoff der Wandung mit dem hülsenförmigen Kunststoffteil fest und dicht verbindet.

Das hülsenförmige Kunststoffteil wird nach einem weiteren Merkmal der Erfindung auf dem eingesetzten Teil selbst vorgeformt oder wird für sich allein vorgeformt und anschließend auf das Einsatzteil aufgebracht. In beiden Fällen ist ein absolut dichter Sitz des hülsenförmigen Kunststoffteils auf dem Einsatzteil gewährleistet.

Hieraus ergibt sich, daß als auf dem Einsatzteil selbst geformtes Kunststoffteil ein in der Regel unter Druck hergestelltes Spritzgußteil ist, während als nachträglich aufgebrachtes Kunststoffteil ein vorgeformtes auf dem Einsatzteil mit Preßpassung aufsitzendes oder aufgeschrumpf­ tes Kunststoffteil verwendet wird.

Durch die erfindungsgemäße Lösung gewinnt das hülsenförmige Kunststoffteil, wenn es sich während des Rotations-Preß­ vorganges erwärmt und infolgedessen der Festsitz auf dem Einsatzteil nachläßt, aufgrund der darauffolgenden Kühlung des fertigen Kunststoff-Körpers und der elastischen Nachwirkung (plastics memory) seinen Festsitz zurück.

Es besteht aber auch die Möglichkeit, die Innenwandung des hülsenförmigen Kunststoffteiles, die an dem Einsatzteil anliegt, während des Rotations-Preßvorganges zu kühlen, um die vorerwähnte Lockerung zwischen Einsatzteil und Hülsenteil zu umgehen. Sofern das Einsatzteil ein Hohlkörper ist, wird erfindungsgemäß das Kühlmedium durch diesen hindurchgeleitet.

Für den durch Rotationspressen hergestellten Kunststoff- Körper und das hülsenförmige Kunststoffteil werden vorzugsweise gleichartige, gegeneinander austauschbare (kompatible) Werkstoffe verwendet, so daß sich die Kunststoff-Wandung und das hülsenförmige Kunststoffteil durch Schweißen oder Verschmelzen miteinander fest verbinden.

In besonderer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens sollte mindestens die Außenseite des hülsenförmigen Kunststoffteils, d. h. die vom Einsatzteil abgewandte Seite des Kunststoff­ teils zum Schmelzen gebracht werden, um sich mit dem während des Rotationspressens fließfähig gewordenen Kunststoff der Wandung des Kunststoff-Körpers zu verbinden. Die Außenfläche des Kunststoffteils kann einen nach außen vorstehenden Ansatz aufweisen, beispielsweise einen radialen Flansch, der das Verbinden, insbesondere das Verschweißen, zwischen der zu formenden Wand und dem Ansatz des Kunststoffteils begünstigt.

Das hülsenförmige Kunststoffteil besteht in der Regel aus einem Bund, den das Einsatzteil durchsetzt, wenngleich auch andere Formen für das Kunststoffteil wählbar sind, beispielsweise ein Kunststoffteil in Form eines Napfes oder einer ähnlich geformten Aufnahme, in die ein Ende des Einsatzteiles eingreift.

Die Erfindung betrifft ferner einen nach dem Rotationspressen hergestellten Kunststoff-Körper mit einem Einsatzteil.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben, die einen Teil des Kunststoff-Körpers mit einem eingesetzten Einsatzteil im Schnitt zeigt und das durch Rotationspressen gefertigt wurde.

Wie die Zeichnung zeigt, weist ein zu fertigendes Kunststoff- Formteil - nachfolgend als Kunststoff-Körper bezeichnet -, eine Wandung 1 auf, die von einer zylindrischen Achse aus Metall durchsetzt ist. Die Kunststoff-Wandung 1 kann ein plattenförmiges Teil oder in sich geschlossen sein und einen Hohlkörper bilden, z. B. eine Rolle oder ein kugeliges Teil, wobei in diesem Fall die Achse 2 den Hohlkörper völlig durchsetzt; beispielsweise diametral bei einem kugeligen Teil. Die Kunststoff-Wandung 1 wird durch Rotationspressen aus Kunststoff gefertigt, wobei sie um die Achse 2 herum durch ein nicht dargestelltes, rotierendes Preß-Werkzeug gefertigt wird.

Vor dem Positionieren der Achse 2 in dem Preß-Werkzeug wird ein als Spritzgußteil ausgebildetes im wesentlichen in Form eines ringförmigen Bundes 3 auf die Achse 2 geschoben, so daß dieser mit der Achse durch einen dichten Preßsitz fest verbunden ist. Die zylindrische Innenfläche 4 des Bundes kommt hierbei infolge der Elastizität des Kunststoffes in dichten Flächenkontakt mit der Mantelfläche der zylindrischen Achse 2.

Der Bund 3 umfaßt einen ringförmigen Flansch 5, der von der Außenfläche des Bundes übersteht. Der Flansch befindet sich an der Stelle, an der die Kunststoff-Wandung 1 über den Bund 3 mit der Achse 2 verbunden ist.

Der Bund 3 ist ein Spritzgußteil aus einem Kunststoff, der eine feste Verbindung mit dem Kunststoff der rotationsgepreß­ ten Wandung zuläßt, d. h. die beiden Werkstoffe müssen durch Erhitzen und Kühlen miteinander verbindbar sein. Zweckmäßig ist es, für Bund 3 und Kunststoff-Wandung 1 jeweils gleiche Kunststoffe zu verwenden.

Eine Alternative zum vorerwähnten Aufschieben des Bundes 3 auf die Achse 2 ist das Aufbringen des Bundes 3 durch Spritzguß unmittelbar (in situ) auf die Achse 2, wobei ebenfalls eine dichte und feste Flächenberührung zwischen den aneinanderliegenden Flächen von Bund und Achse erzielt wird.

Die Achse 2 wird mit dem auf ihr befestigten Bund 3 in das Preß-Werkzeug für die Rotationspressung eingesetzt und die Kunststoff-Wandung 1 wird durch Rotationspressen also durch Rotation des nicht dargestellten Preß-Werkzeuges in üblicher Weise hergestellt. Während dieses Formvorganges wird das Preß-Werkzeug beheizt und der fließfähige Kunststoff fließt unter der Wirkung der Schwerkraft an die Wandung des Preß- Werkzeuges, wenn dieses langsam rotiert oder taumelt und baut dadurch die Schichtdicke der Kunststoff-Wandung 1 auf, von der eine Fläche 1 a an dem Preß-Werkzeug anliegt und dessen Form annimmt. Während des Rotations-Preßvorganges wird mindestens der Flansch 5 des Bundes soweit erwärmt, daß er fließfähig wird und mit dem Werkstoff der Kunststoff- Wandung 1 fest verschweißt, wonach das Preß-Werkzeug anschließend gekühlt wird.

Während des Preßformen kann der Bund 3 ggf. auf seiner gesamten Fläche durch das Preß-Werkzeug erwärmt werden, wodurch die dichtende Verbindung an der Achse 2 nachläßt. Beim Abkühlen von Preß-Werkzeug und Kunststoff kehrt der Bund jedoch aufgrund der inhärenten Formbeständigkeit (plastics memory) in die absolut dichte Auflage an der Achse 2 zurück.

Bei Bedarf kann die Innenfläche des Bundes 3, also der Kunststoff des Bundes 3, der die zylindrische Innenfläche 4 bildet, während des Rotations-Preßvorganges gekühlt werden, so daß eine kontinuierlich dichte Auflage des Bundes an der Achse beibehalten wird. Diese Kühlung erfolgt bei einem rohrförmigen Einsatz oder einem anderen Hohlkörper an einer mit 2 a bezeichneten Stelle, an der ein Kühlmittel durch das Einsatzteil hindurchgeleitet wird.

Claims (13)

1. Verfahren zur Herstellung eines Kunststoff-Körpers durch Rotationspressen mit einem in seiner Kunststoff-Wandung eingefügten Einsatzteil, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein hülsenförmiges Kunststoff­ teil, für die Aufnahme des Einsatzteils mit dichtendem Sitz vorgesehen ist, das am Einsatzteil so positioniert ist, daß die beim Rotationspressen bildende Kunststoff- Wandung mit dem Einsatzteil zusammenfällt, daß das einzusetzende Einsatzteil und das Kunststoffteil in ein Rotation-Preß-Werkzeug eingebracht und die Kunststoff- Wandung des Kunststoff-Körpers durch Rotationspressen derart geformt wird, daß sich der Kunststoff der Wandung mit dem hülsenförmigen Kunststoffteil fest und dicht verbindet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das hülsenförmige Kunststoffteil auf dem einzusetzenden Einsatzteil selbst geformt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das hülsenförmige Kunststoffteil vorgeformt und auf dem einzusetzenden Einsatzteil aufgebracht ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das hülsenförmige Kunststoffteil als Spritzgußteil hergestellt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Zuge des Rotations-Preßvorganges die Kunststoff-Wandung und das hülsenförmige Kunststoffteil miteinander verschweißt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schweißverbindung zwischen der im Rotations-Preßverfahren geformten Kunststoff-Wandung und dem hülsenförmigen Kunststoffteil an einer Außenfläche des Kunststoffteiles gebildet ist.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an dem hülsenförmigen Kunststoffteil ein nach außen vorstehendes Teil vorgesehen ist, mit dem die sich durch Rotations­ pressen bildende Wandung verbunden wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das hülsenförmige Kunststoffteil als Bund ausgebildet ist, den das einzusetzende Einsatzteil durchsetzt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß das hülsenförmige Kunststoffteil als ein mit einer Ausnehmung zur Aufnahme eines Endes des einzusetzenden Einsatzteils versehene Komponente ausgebildet ist.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein innenliegender Bereich des hülsenförmigen Kunststoff­ teils, der an dem einzusetzenden Einsatzteil anliegt, während des Rotations-Pressvorganges gekühlt wird, um diesen Bereich im wesentlichen formstabil zu halten.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei einem als Hohlkörper ausgebildeten Einsatzteil die Kühlung des innenliegenden Bereichs des hülsenförmigen Kunststoffteils durch ein Kühlmedium erfolgt, das das Einsatzteil durchströmt.

12. Verfahren zum Rotationspressen eines Fertigteils nach Anspruch 1 und den entsprechenden technischen Merkmalen in der Beschreibung.

13. Fertigteil aus Kunststoff mit einem in seine Wandung eingesetzten Einsatzteil, hergestellt nach dem Verfahren gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche.