DE4332467C2 - Verfahren zur Herstellung einer Sanitärbereich-Wanne - Google Patents
Verfahren zur Herstellung einer Sanitärbereich-WanneInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer
Sanitärbereich-Wanne mit einem Wannenträger aus einem
Schaumkunststoff und einer damit verbundenen gebrauchs
seitigen Wannenschale aus einem tiefziehfähigen, thermo
plastischen Kunststoff.
Der Ausdruck Sanitärbereich-Wanne bezeichnet im Rahmen der
Erfindung Badewannen und Duschwannen, aber auch andere
wannenförmige oder schalenförmige Gegenstände, z. B.
Waschbecken, die im Sanitärbereich angeordnet werden.
Schaumkunststoff bezeichnet im Rahmen der Erfindung aus
Polymeren hergestellte Schaumstoffe, welche die für die
angegebene Verwendung ausreichende Festigkeit aufweisen.
Thermoplastische Kunststoffe meint im Rahmen der Erfindung
solche, die für Sanitärbereich-Wannen geeignet und mit dem
Schaumkunststoff verbindbar sind.
Bei dem aus der Praxis bekannten Verfahren, von dem die
Erfindung ausgeht, wird der Wannenträger vorgefertigt,
z. B. durch spanende Formgebung oder durch Schäumen des
Schaumkunststoffes in entsprechenden Formen. Die Wannen
schale wird ebenfalls vorgefertigt, und zwar durch
Vakuumtiefziehen unter Verwendung besonderer Vakuumtief
ziehformen und entsprechender Einrichtungen. Die Wannen
schale wird in den Wannenträger lose eingesetzt oder mit
dem Wannenträger beim Einsetzen verklebt. Wird die
Wannenschale in den Wannenträger lose eingesetzt, so führt
der fehlende Verbund zwischen diesen beiden Bauteilen
häufig zu Nachteilen, welche die Lebensdauer der
Sanitärbereich-Wanne in der oft feuchten Atmosphäre von
Sanitärbereichen beeinträchtigen. Der im Rahmen der
bekannten Maßnahmen praktizierte Klebverbund ist aufwendig
und häufig über die Kontaktflächen nicht ausreichend
homogen. Auch das kann in der feuchten Atmosphäre zu
Nachteilen durch Wasserdampfdiffusion führen.
Zur Herstellung eines Isoliereinsatzes, z. B. für tragbare
Kühlbehälter, ist früher vorgeschlagen worden (DE-AS 19 24 898),
aus Polystyrolschaum einen Hohlkörper zu
formen, der mit einer Kunststoffolie überzogen wird. Dazu
wird die Kunststoffolie in einen Rahmen eingespannt, durch
einen heizbaren Stempel vorgeformt, der ein Unterteil und
einen Flansch aufweist. Das Unterteil entspricht lediglich
ungefähr dem Innenraum des Hohlkörpers. Es bleibt ein
erheblicher Passungsspalt. Der Stempel wird in den
Hohlkörper eingefahren. Er ist mit einem Anschluß für
Druckluft versehen und weist in seinem Unterteil
entsprechende Blasöffnungen auf. Insoweit wird die durch
den Stempel verformte Kunststoffolie unter Überwindung des
Passungsspaltes mit Druckluft gegen die Innenwand des
Hohlkörpers gedrückt, die Luft zwischen der Folie und dem
Hohlkörper wird dabei abgesaugt. Das ist, insbes. wenn ein
hoher Verbindungspreßdruck erzeugt werden soll, aufwendig.
Im übrigen gelingt es auf diese Weise nicht, eine eindeutig
definierte Folienoberfläche zu erzeugen. Die insoweit
bekannten Maßnahmen haben in die Technologie der Her
stellung von Sanitärbereich-Wannen des eingangs beschriebe
nen Aufbaus keinen Eingang gefunden.
Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, bei
Sanitärbereich-Wannen einen einfachen und sicheren Verbund
zwischen dem Wannenträger und der Wannenschale zu
verwirklichen, der unempfindlich ist gegen die oft feuchte
Atmosphäre in Sanitärbereichen. Es versteht sich, daß der
Verbund auch allen mechanischen und thermischen Beanspru
chungen genügen muß.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist Gegenstand der Erfindung ein
Verfahren zur Herstellung einer Sanitärbereich-Wanne mit
einem Wannenträger aus einem Schaumkunststoff und einer
damit verbundenen, gebrauchsseitigen Wannenschale aus einem
tiefziehfähigen, thermoplastischen Kunststoff mit den
Verfahrensschritten:
- a) Herstellung des Wannenträgers,
- b) Erwärmung eines plattenförmigen Rohlings für die Formung der Wannenschale im Wege der bildsamen Formgebung und
- c) Verwendung des Wannenträgers als Matrize mit Boden und Seitenwänden für die Wannenschale in einer Tiefziehpresse, die, in bezug auf den Wannenträger als Matrize, einen mechanischen Verbindungspreß druck erzeugenden Tiefziehpreßstempel aufweist,
- d) Auflegen des erwärmten Rohlings auf einen dem Wärmeträger zugeordneten Spannrahmen und Durchfüh rung des Tiefziehvorganges mit dem Tiefziehpreßstempel,
- e) Halten des Tiefziehpreßstempels im Anschluß an den Tiefziehvorgang mit einem Verbindungspreßdruck bis zum ausreichenden Verbund der Wannenschale mit dem Boden und den Seitenwänden des Wannenträgers,
wobei die Erwärmung des plattenförmigen Rohlings im Rahmen
des Merkmals b) bis zu der Temperatur erfolgt, die als
Verbindungstemperatur im Rahmen des Merkmals e) für den
ausreichenden Verbund der Wannenschale mit dem
Wannenträger erforderlich ist. - Das Merkmal, daß der
Wannenträger als Matrize verwendet wird, besagt nicht, daß
die Formgebung in der Matrize stattfindet, obgleich sie
dort stattfinden kann. Das Merkmal besagt jedoch, daß der
Wannenträger wie eine Matrize den Verbindungspreßdruck
aufnimmt, den der Tiefziehpreßstempel unter Zwischen
schaltung der Wannenschale auf den Wannenträger überträgt.
Sollte die Wannenschale, insbes. bezüglich der Seitenwände,
so geformt sein, daß die beschriebene Wechselwirkung des im
allgemeinen starren
und linear bewegten Tiefziehpreßstempels mit dem als
Matrize eingesetzten Wannenträger nicht in allen
Bereichen, in denen der Verbund erforderlich ist, den
notwendigen Verbindungspreßdruck erzeugt, so wird
erfindungsgemäß mit einem Wannenträger gearbeitet, der
als Matrize in Wechselwirkung mit dem Tiefziehpreß
stempel preßdruckerzeugende Ausformungen aufweist, die
bei Verwirklichung des Merkmals e) eine Kompression
erfahren und dadurch als Reaktion den Preßdruck
erzeugen.
Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung wird für
den Wannenträger ein Werkstoff der im Patentanspruch 3
beanspruchten Gruppe eingesetzt. Für die Wannenschale
wird zweckmäßigerweise ein
Werkstoff der im Patentanspruch 4 beanspruchten Gruppe
eingesetzt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung werden ein Polystyrol-Werkstoff für den
Wannenträger und ein Polyacryl-Werkstoff für die
Wannenschale gepaart. Es versteht sich, daß auch mit
anderen geeigneten Stoffen gearbeitet werden kann,
beispielsweise mit Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copoly
meren für die Wannenschale.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß durch die
Kombination der Merkmale a) bis e) ein sicherer und
allen Anforderungen genügender Verbund zwischen dem
Wannenträger und der Wannenschale sichergestellt werden
kann, wenn die beschriebene Abstimmung durchgeführt
wird, nämlich die Erwärmung des plattenförmigen Rohlings
im Rahmen des Merkmals d) bis zu der Temperatur erfolgt,
die als Verbindungstemperatur im Rahmen des Merkmals e)
für die ausreichende Verbindung der Wannenschale mit dem
Wannenträger erforderlich ist. Das ist insbesondere dann
der Fall, wenn der Wannenträger durch Ausschäumformge
bung geformt wird und eine jungfräuliche und verbin
dungsfreudige Oberfläche aufweist. Die Verbindungs
temperatur hängt von den Werkstoffpaarungen ab, die im
Rahmen der Erfindung getroffen werden. Sie kann durch
einfache Versuche leicht ermittelt werden. Im
allgemeinen empfiehlt es sich, den plattenförmigen
Rohling auf eine oberhalb der werkstofftypischen
Tiefziehtemperatur liegende Verbindungstemperatur zu
erwärmen, die selbstverständlich auch das Tiefziehen
noch erlauben muß. Es versteht sich, daß der vorgewärmte
plattenförmige Rohling eine möglichst homogene
Temperaturverteilung aufweisen soll. - Wenn beispiels
weise die Tiefziehtemperatur bei 120°c liegt, kann die
Verbindungstemperatur 170°c ausmachen.
Die Verformungsgeschwindigkeit des plattenförmigen Roh
lings kann weitgehend beliebig gewählt werden, jedoch
ist Vorsorge zu treffen, daß eine Bildung von Ober
flächenrissen, auch im mikroskopischen Bereich nicht
auftritt. Dazu wird zweckmäßigerweise die Verformungs
geschwindigkeit, temperaturabhängig, kleiner gewählt als
es der entsprechenden Relaxationsgeschwindigkeit ent
spricht.
Bei der Verformung des vorgewärmten Rohlings zu der
Wannenschale soll eine störende Abkühlung des Rohlings
nicht stattfinden. Dazu empfiehlt die Erfindung, mit einem
Tiefziehpreßstempel zu arbeiten, mit dem beim
Verbindungspreßvorgang eine Kühlung der Wannenschale
erreicht wird.
Es versteht sich, daß im Rahmen der Erfindung der
Verbindungspreßdruck von den gewählten Werkstoffpaarungen
abhängt. Wird mit den Werkstoffen gearbeitet, die in den
Ansprüchen 3 und 4 angegeben sind, so reicht ein
Verbindungspreßdruck im Bereich von 3 bis 10 Minuten,
vorzugsweise von etwa 5 Minuten, aus. Dabei wird
zweckmäßigerweise, abhängig vom Raumgewicht, mit einer
spezifischen Flächenpressung im Bereich von 5 bis 10 N/cm²,
vorzugsweise von etwa 7,5 N/cm², gearbeitet. Im Rahmen der
Erfindung erlaubt es die Abstimmung der beschriebenen
Merkmale der Patentansprüche 1 und 2, mit kleberfreien
Kontaktflächen zwischen Wärmeträger und Wannenschale zu
arbeiten. Die Abstimmung erlaubt es ferner, mit
haftvermittlerfreien Kontaktflächen zwischen Wärmeträger
und Wannenschale zu arbeiten. Diesen Ausführungsformen
kommt in Kombination mit den Merkmalen der Patentansprüche
1 und 2 besondere und selbständige Bedeutung zu, zumal
durch die Arbeitsweise ohne Kleber und/oder Haftvermittler
auch die Recycling-Fähigkeit verbessert wird.
Eine nach dem erfin
dungsgemäßen Verfahren hergestellte Sanitärbereich-Wanne
wird im
folgenden anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnung ausführlich erläutert.
Es zeigen in schematischer Darstellung
Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine erfindungsgemäß
hergestellte Sanitärbereich-Wanne, ausschnittsweise
Fig. 2 den wesentlich vergrößerten Ausschnitt A aus dem
Gegenstand nach Fig. 1.
Man entnimmt aus den Fig. 1 und 2, daß die Sanitär
bereich-Wanne 1 aus einem Wannenträger 2 aus einem
geschäumten Kunststoff und einer Wannenschale 3 aus
einem anderen Werkstoff besteht. Bei dem geschäumten
Kunststoff des Wannenträgers 2 mag es sich um einen
Polystyrol-Kunststoff handeln. Bei dem Werkstoff der
Wannenschale 3 mag es sich um einen Polyacryl-Werkstoff
handeln. Der Fachmann entnimmt aus einer vergleichenden
Betrachtung der Fig. 1 und 2, daß der Wannenträger 2 als
Matrize für die Wannenschale 3 in einer Tiefziehpresse
geformt wurde. Dazu wurde der plattenförmige Rohling für
die Wannenschale 3 in einen nicht gezeichneten Spann
rahmen eingespannt und z. B. auf den Wannenträger
aufgelegt. Die Durchführung des Tiefziehvorganges
erfolgte mit einem der zu formenden Wannenschale 3
angepaßten Tiefziehpreßstempel 4, der in der Fig. 1
angedeutet wurde und die Formgebung der Wanne bewirkt.
Der Verbund erfolgte durch die im Patentanspruch 1
beschriebenen weiteren Verfahrensschritte und durch die
dort beschriebene Abstimmung. Die zusätzliche Schraffur
bei 5 deutet an, daß hier eine preßdruckerzeugende
Verdichtung des Wannenträgers beim Verbindungspreßvor
gang verwirklicht wurde.
Man erkennt in der Fig. 2 eine Verbundzone 6, nämlich
gleichsam ein stoffschlüssiges Verschmelzen der beiden
Werkstoffe an den Kontaktflächen. Ein Haftvermittler
und/oder Kleber wurde nicht verwendet. Der erreichte
Verbund ist sehr homogen, weitgehend unempfindlich gegen
Wasserdampfdiffusion und nimmt alle Beanspruchungen auf.
Die Lebensdauer der Sanitärbereich-Wanne ist erstaunlich
lang.
Claims (13)
1. Verfahren zur Herstellung einer Sanitärbereich-Wanne mit
einem Wannenträger aus einem Schaumkunststoff und einer
damit verbundenen, gebrauchsseitigen Wannenschale aus einem
tiefziehfähigen, thermoplastischen Kunststoff mit den
Verfahrensschritten:
- a) Herstellung des Wannenträgers,
- b) Erwärmung eines plattenförmigen Rohlings für die Formung der Wannenschale im Wege der bildsamen Formgebung und
- c) Verwendung des Wannenträgers als Matrize mit Boden und Seitenwänden für die Wannenschale in einer Tiefziehpresse, die, in bezug auf den Wannenträger als Matrize, einen mechanischen Verbindungspreß druck erzeugenden Tiefziehpreßstempel aufweist,
- d) Auflegen des erwärmten Rohlings auf einen dem Wannenträger zugeordneten Spannrahmen und Durchführung des Tiefziehvorganges mit dem Tiefziehpreßstempel,
- e) Halten des Tiefziehpreßstempels im Anschluß an den Tiefziehvorgang mit einem Verbindungspreßdruck bis zum ausreichenden Verbund der Wannenschale mit dem Boden und den Seitenwänden des Wannenträgers,
wobei die Erwärmung des plattenförmigen Rohlings im Rahmen
des Merkmals b) bis zu der Temperatur erfolgt, die als
Verbindungstemperatur im Rahmen des Merkmals e) für den
ausreichenden Verbund der Wannenschale mit dem Wannenträger
erforderlich ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei mit einem Wannenträger
gearbeitet wird, der als Matrize in Wechselwirkung mit dem
Tiefziehpreßstempel, zumindest im Bereich der Seitenwände,
preßdruckerzeugende Ausformungen aufweist.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei für
den Wannenträger ein geschäumter Polystyrol-Kunststoff
eingesetzt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei für
die Wannenschale ein Polyacryl-Kunststoff eingesetzt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein
Polystyrol-Werkstoff für den Wannenträger und ein
Polyacryl-Werkstoff für die Wannenschale gepaart werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der
Wannenträger durch Ausschäumformgebung geformt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der
plattenförmige Rohling auf eine oberhalb der werkstoff
typischen Tiefziehtemperatur liegende Verbindungstemperatur
erwärmt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei mit
einem Tiefziehpreßstempel gearbeitet wird, mit dem beim
Verbindungspreßvorgang eine Kühlung der Wannenschale
bewirkt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der
Verbindungspreßdruck etwa 3 bis 10 Minuten, vorzugsweise
etwa 5 Minuten, aufrechterhalten wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der
Verbindungspreßdruck mit einer spezifischen Flächenpressung
im Bereich von 5 bis 10 N/cm², vorzugsweise von etwa
7,5 N/cm², aufrechterhalten wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei mit
kleberfreien Kontaktflächen zwischen Wannenträger und
Wannenschale gearbeitet wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei mit
haftvermittlerfreien Kontaktflächen zwischen Wannenträger
und Wannenschale gearbeitet wird.
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