DE4318394C2 - Verfahren zur Herstellung dreidimensionaler Objekte aus Mischungen verschiedener thermoplastischer Kunststoffe durch Verformung in der Wärme - Google Patents
Verfahren zur Herstellung dreidimensionaler Objekte aus Mischungen verschiedener thermoplastischer Kunststoffe durch Verformung in der WärmeInfo
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- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C51/00—Shaping by thermoforming, i.e. shaping sheets or sheet like preforms after heating, e.g. shaping sheets in matched moulds or by deep-drawing; Apparatus therefor
- B29C51/008—Shaping by thermoforming, i.e. shaping sheets or sheet like preforms after heating, e.g. shaping sheets in matched moulds or by deep-drawing; Apparatus therefor without using a mould, e.g. ballooning
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Separation, Recovery Or Treatment Of Waste Materials Containing Plastics (AREA)
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur
Herstellung dreidimensionaler Objekte aus Mischungen ver
schiedener thermoplastischer
Kunststoffe durch Verformung in der Wärme.
Ein solches Verfahren zur Herstellung dreidimensionaler Objekte oder Formkörper
aus thermoplastischen Kunststoffen durch Formgebung, bei
dem der Kunststoff zunächst in flächiger Form bis zur
Fließfähigkeit erwärmt wird, ist beispielsweise aus der
DE-OS 14 79 528 bekannt geworden.
Dieses als Tiefziehen bekannte Verfahren
erfordert eine gute und über den
Querschnitt des flächigen Ausgangsmaterials gleichmäßige
Fließfähigkeit, da das Material in erheblichem Maße
Scherkräften ausgesetzt wird. Darüber hinaus fallen beim
Tiefziehen je nach Form des zu bildenden Objekts erhebliche
Mengen an Produkt an, die nicht zur eigentlichen Form des
Objekts gehören und demzufolge wieder entfernt werden
müssen. Auch wenn diese Abschnitte wieder in den
Produktionskreislauf rückgeführt werden, hat dies den
Nachteil höherer Kosten und einer zweimaligen thermischen
Belastung des Materials. Schließlich ist die Verformung
durch Tiefziehen auf Gegenstände mit geringer Schichtdicke
beschränkt. Beim Tiefziehen sind
aufwendige apparative Einrichtungen
erforderlich. Dies erfordert häufig die Herstellung
großer Stückzahlen um eine ausreichende Wirtschaftlichkeit
zu erreichen, was eine individuelle Gestaltung der einzelnen
Objekte bereits bei der Herstellung schwierig macht.
Um einzelne Objekte, wie Möbel, mit geringem Aufwand herzustellen, wurde
in der DE 24 57 424 A1 vorgeschlagen, eine Folie
in plastisch verformbarem Zustand über einen Formkörper
zu legen und diese dem Formkörper anzupassen.
Aufgabe der vorliegendem Erfindung war es, ein
Verfahren zur Verfügung zu stellen, welches mit einer großen
Vielzahl von Ausgangsmaterialien, insbesondere auch
undefinierten und in der Zusammensetzung schwankenden
Kunststoffreaktionen aus Haus- und Gewerbemüll, auf einfache
Weise eine Herstellung individuelle dreidimensionaler
Formkörper bzw. Objekte ermöglicht, ohne daß hierfür
aufwendige technische Vorrichtungen zwingend erforderlich
sind.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein
Verfahren zur Herstellung dreidimensionaler Objekte aus
Mischungen thermoplastischer Kunststoffe, wobei diese
Kunststoffe zunächst
- a) in flächiger Form unter Bedingungen bis zur Fließfähigkeit erwärmt werden, die eine Volumenänderung über 20% ausschließen, anschließend
- b) die in Stufe a) erhaltenen Produkte in erwärmtem Zustand auf ein Substrat aufgebracht werden, und
- c) beim Abkühlen der Kunststoffe unter Einwirkung der Schwerkraft eine zumindest teilweise Anpassung an das Substrat erfolgt.
Bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens sind den
Unteransprüchen zu entnehmen.
In Schritt a) des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die
flächigen Ausgangsmaterialien aus Mischungen
thermoplastischer Kunststoffe unter Bedingungen erwärmt, die
eine Volumenänderung von mehr als 20% ausschließen. Hierfür
hat sich besonders eine Erwärmung in einer Preßvorrichtung
bewährt, bei dem das flächige Material beidseitig erwärmt
wird und durch Ausübung von Druck eine Volumenzunahme bzw.
Volumenänderung weitestgehend verhindert wird. Durch diese
Form der Erhitzung wird bewirkt, daß die Bildung von
Lufteinschlüsse und Rissen, die bei Volumenänderungen häufig
zu beobachten ist, vermieden werden kann. Die Endtemperatur,
die in Stufe a) erreicht wird, liegt im Regelfall unterhalb
der Schmelztemperatur der eingesetzten thermoplastischen
Kunststoffe bzw. Mischungen, d. h. ein völliges Aufschmelzen
ist nicht erforderlich.
Temperaturen im Bereich von 120 bis 200, vorzugsweise 130
bis 180 haben sich als
ausreichend herausgestellt, wobei die Temperatur im
Einzelfall natürlich von der Art des eingesetzten
Kunststoffs abhängt.
Erforderlich ist nach dem Erwärmen eine ausreichende
Fließfähigkeit des Ausgangsmaterials um eine Anpassung des
flächigen Gebildes an eine offene Substratform zu
ermöglichen, ohne daß es hierzu einer geschlossenen äußeren
Form bedarf.
Unter der Bezeichnung flächig sollen hierin alle Formen
verstanden werden, bei denen das Ausgangsmaterial in zwei
Dimensionen in einer Fläche signifikant größer ist als in
der dritten Dimension senkrecht zu dieser Fläche.
Die flächigen Ausgangsmaterialien können prinzipiell aus
beliebigen Formen hergestellt werden; beispielhaft seien
hier Granulate, Mahlgut, Schnitzel oder Folienabschnitte aus
thermoplastischen Kunststoffen genannt. Grundsätzlich können
diese Ausgangsmaterialien auch miteinander gemischt werden,
um bestimmte Gestaltungsformen zu erzielen. Dabei können
sowohl sortenreine neue Kunststoffe oder deren Mischungen
als auch Mischungen, wie sie sich bei der Sammlung von
Kunststoffen zur Wiederverwertung ergeben, eingesetzt
werden. Selbstverständlich sind auch sortenreine Fraktionen
von gebrauchten Kunststoffen geeignet.
In der Stufe b) des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die
in Stufe a) erhaltenen Produkte aus der Aufheizvorrichtung
entnommen und auf ein Substrat aufgelegt bzw. übergeworfen.
Diese verfahrenstechnisch sehr einfache Methode, die auch
sehr einfach bis zu einem gewünschten Grad automatisiert
werden kann, ist bei Substraten praktisch beliebiger Form
möglich.
Beim Aufbringen des erwärmten Produktes durch "Überwerfen" über
ein Substrat wird auf
verfahrenstechnisch einfachste Art und Weise eine
Individualisierung der Objekte möglich - jedes Objekt ist
ein Einzelstück mit individueller Form.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist
darin zu sehen, daß durch die nur relativ geringe Dehnung
bzw. Formveränderung des Substrats die Oberflächenstruktur
bzw. eine evtl. dekorative Ausgestaltung der Oberfläche des
flächigen Ausgangsmaterials in einem großen Maße erhalten
bleibt. Damit
ist eine dekorative Gestaltung der Oberfläche des
dreidimensionalen Objekts durch einfache Vorgabe des
entsprechenden Dekors im flächigen Ausgangsmaterial möglich.
Im letzten Schritt c) des erfindungsgemäßen Verfahrens paßt
sich das flächige Gebilde beim Abkühlen unter Einwirkung der
Schwerkraft in mehr oder weniger großem Umfang der Umrißform
des Substrats an, wobei diese Anpassung ggf. durch
Einwirkung äußerer Kräfte unterstützt bzw. gefördert werden
kann. Es sei allerdings betont, daß eine Einwirkung äußerer
Kräfte nicht zwingend erforderlich ist, da das Material sich
bereits unter dem Einfluß der Schwerkraft zu einem
bestimmten Grad der äußeren Form oder dem Profil des
Substrats anpaßt. Der Grad der Anpassung hängt natürlich von
der Komplexität des Substratprofils einerseits und der
Fließfähigkeit des Produktes andererseits ab. Durch Erhöhung
der Fließfähigkeit, d. h. Erhöhen der Temperatur in Stufe a)
oder durch gezielte Einwirkung äußerer Kräfte, z. B. durch
mechanisches Ziehen des flächigen Gebildes über das Substrat
kann der Grad der Formanpassung beliebig beeinflußt werden,
was wiederum eine große Vielfalt individueller
Objektgestaltungen nach dem gleichen einfachen Verfahren
ermöglicht.
Andererseits ist auch die Herstellung großer Stückzahlen
identischer Objekte durch Konstanthalten der
Verfahrensparameter einfach möglich.
Das Abkühlen kann auch durch an sich bekannte Maßnahmen
beschleunigt (z. B. durch Anblasen mit Kühlluft) oder
verlangsamt werden (z. B. durch Anblasen mit Warmluft),
wodurch sich weiter Möglichkeiten der Einflußnahme auf die
Endform des Objekts bieten.
Als Mischungen thermoplastischer Kunststoffe, die im
erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden können, eignen
sich prinzipiell Mischungen von unter dem Einfluß von Wärme
reversibel verformbaren Kunststoffen. Nur beispielhaft seien
hier die Klasse der Polyolefine (die bekanntesten Vertreter
sind Polyethylen und Polypropylen bzw. Copolymere auf der
Basis von Ethylen und Propylen), Polystyrol und
Styrol-Copolymere, Polyamide, Polyester (beispielsweise
Polyalkylenterephthalate oder Polymethylmethacrylat,
oder beliebige Mischungen derartiger
Kunststoffe genannt.
Insbesondere ermöglicht das Verfahren auf wirtschaftliche
Weise die Wiederverwertung von in ihrer Zusammensetzung
schwankenden Kunststoffmischungen, wie sie z. B. im Hausmüll
oder Gewerbemüll anfallen, da keine speziellen Anforderungen
hinsichtlich Zusammensetzung gestellt werden. Damit wird die
gesetzlich geforderte stoffliche Wiederverwertung auf
einfache Art und Weise möglich, wobei die Endprodukte
aufgrund der Individualisierbarkeit als Wertprodukte
angesehen und vermarktet werden können. Ein weiterer Vorteil
der erfindungsgemäßen dreidimensionalen Objekte ist darin zu
sehen, daß nach Gebrauch auf einfache Weise durch Zufuhr
thermischer Energie eine Rückumwandlung in flächige Gebilde
möglich ist, die dann ihrerseits wieder nach dem
erfindungsgemäßen Verfahren zu neuen dreidimensionalen
Objekten verarbeitet werden können.
Eine Platte aus thermoplastischen gebrauchten Kunststoffen
mit einer Dicke von 10 mm wurde in einer Vorrichtung
zwischen zwei beheizbaren Platten, die mechanisch
zusammengehalten wurden, auf eine Temperatur von 160°C
erhitzt und dann in warmem Zustand aus dieser Vorrichtung
entnommen und über ein Substrat in Form eines Stuhles
gelegt. Unter dem Einfluß der Schwerkraft entstand aus der
Platte beim Abkühlen ein dreidimensionales Objekt in Form
eines Stuhles, welches die Form des Substrates
widerspiegelte.
Claims (3)
1. Verfahren zur Herstellung von dreidimensionalen
Objekten aus Mischungen verschiedener
thermoplastischer Kunststoffe bei dem die Kunststoffe
zunächst
- a) in flächiger Form unter Bedingungen bis zur Fließfähigkeit erwärmt werden, die eine Volumenänderung über 20% ausschließen, anschließend
- b) die in Stufe a) erhaltenen Produkte in erwärmtem Zustand auf ein Substrat aufgebracht werden, und
- c) beim Abkühlen der Kunststoffe unter Einwirkung der Schwerkraft eine zumindest teilweise Anpassung an das Substrat erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß in Stufe a) die Erwärmung in einer Preßvor
richtung unter Einwirkung von Druck erfolgt.
3. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 oder
2, dadurch gekennzeichnet, daß in Stufe c) zusätzlich
zur Schwerkraft äußere Kräfte angewandt werden, um
den Grad der Formanpassung an das Substrat zu
erhöhen.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934318394 DE4318394C2 (de) | 1993-06-03 | 1993-06-03 | Verfahren zur Herstellung dreidimensionaler Objekte aus Mischungen verschiedener thermoplastischer Kunststoffe durch Verformung in der Wärme |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19934318394 DE4318394C2 (de) | 1993-06-03 | 1993-06-03 | Verfahren zur Herstellung dreidimensionaler Objekte aus Mischungen verschiedener thermoplastischer Kunststoffe durch Verformung in der Wärme |
Publications (2)
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DE4318394A1 DE4318394A1 (de) | 1994-12-08 |
DE4318394C2 true DE4318394C2 (de) | 1997-02-13 |
Family
ID=6489505
Family Applications (1)
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DE19934318394 Expired - Fee Related DE4318394C2 (de) | 1993-06-03 | 1993-06-03 | Verfahren zur Herstellung dreidimensionaler Objekte aus Mischungen verschiedener thermoplastischer Kunststoffe durch Verformung in der Wärme |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
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FR1468659A (fr) * | 1964-08-07 | 1967-02-10 | N G T | Procédé de fabrication d'objets en matière plastique et installation permettant la réalisation du procédé |
DE2457424A1 (de) * | 1974-12-05 | 1976-06-10 | Schobert Heinz Joachim | Verfahren zum herstellen von moebeln und danach hergestellte moebel |
-
1993
- 1993-06-03 DE DE19934318394 patent/DE4318394C2/de not_active Expired - Fee Related
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DE4318394A1 (de) | 1994-12-08 |
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