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Verfahren zur Herstellung von verhältnismäßig dünnwandigen, offenen
Formteilen aus thermoplastischem Kunststoff
Bisher wurden derartige Formteile aus
thermoplastischen Kunststoffen durch Einspritzen von vorgewärmten thermoplastischen
Kunstmassen in Hohl formen oder durch Zusammenpressen zlveiteiliger, mit Kunststoff
gefüllter Preßformen hergestellt. Diese bekannten Arbeitsweisen sind jedoch fertigungstechnisch
schwierig und erfordern hohe Aufwendungen an Maschinen, Energien und Formkosten.
Außerdem haben sie den Nachteil, daß die Formteile verhältnismäßig große Mindestwandstärken
aufweisen müssen, damit der thermov plastische Kunststoff zuverlässig alle Hohlräume
der Form ausfüllt.
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Demgegenüber Weist das Verfahren gemäß der Erfindung unter Vermeidung
der vorerwähnten Nachteile den Vorteil auf, daß zu seiner Durchführung keinerlei
Druck notwendig ist, so daß die benötigten maschinellen Teile viel einfacher sein
können. Ferner erlaubt das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren, offene Formteile
mit sehr schwachen Wandstärken herzustellen, was mit den bisher bekannten Verfahren
nicht zu erzielen war und wegen der bedeutend geringeren Aufwendung an Material
eine technische Vereinfachung und eine wesentliche Verbilligung darstellt. Des weiteren
brauchen keine Hohlformen mehr hergestellt zu werden, wie sie beispielsweise zur
Herstellung von Spritzgußteilen bekannt sind.
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Zweck der Erfindung ist in erster Linie die Herstellung von verhältnismäßig
dünnwandigen, offenen Formteilen der verschiedensten Art aus thermoplastischen Kunststoffen,
beispielsweise solcher
Formteile, die als Behälter zur Aufnahme
aggre!ssiver chemischer Produkte oder als Einsätze in Bilechdosen gebraucht werden.
Ferner können auf diese Weise auch Tuben, Seifendosen, Schlauchstücke, Badekappen,
Toilettenbeutel u. dgl. hergestellt werden..
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Gemäß der Erfindung wind nun vorgeschlagen, die glatte metallische
Oberfläche eines Kernes von einer dem zu erzeugenden Formteil entsprechenden Ausgestaltung
bei erhöhter Temperatur eine Zeitlang allseitig mit zerkleinertem festem thermoplastischem
Kunststoff in Berührung zu bringen, z. B. durch Eintauchen des Kernes in den festen
Kunststoff, wodurch sich die Oberfläche mit einer Kunststoffschicht überzieht. Nach
Erreichen einer gewünschten Schichtdicke hat sich der Formteil ausgebildet, der
sodann von dem Kern abgetrennt und gegebenenfalls nachbearbeitet, z. B. entsprechend
beschnitten wird.
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Es hat sich gezeigt, daß die mit dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Verfahren erzielten Vorteile gerade dadurch erreicht werden, daß man den zerkleineren
Kunststoff in festem Zustand in der augegebenen Weise mit dem warmen Kern in Berührung
bringt, wodurch ein einwandfreies Aufschmelzen des Kunststoffs unter Ausbildung
eines dichten Films gewährleistet ist.
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Der Kern kann massiv aus beliebigem Metall sein, z. B. aus Messing,
Eisen, einer Stahllegierung, Chrom, Zinn od. dgl. Er kann auch aus einem inneren
Teil aus Metall, wie Messing, Eisen, aus Holz, Gips, Glas od. dgl aufgebaut und
in belieobiger Weise mit einer äußeren Metallumhüllung, z. B. aus Chrom, Zinn od.
dgl., versehen sein. So kann man z. B. mit Vorteil auch einen Kern aus verchromten
Messing anwenden. Zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung verwendet
man einen Kern. der vorbeschriebenen Art, nachdem man seiner Oberfläche, z. B. durch
Polieren eine glatte Ausbildung gegeben hat, um eine Abtrennung des fertigen Formteils
von dem Kern zu ermöglichen blzw. zu erleichtern. Je glatter die Oberfläche ist,
um so leichter ist das Formteil abzutrennen.
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Die Erwärmung des Kernes kann auf verschiedene, an sich bekannte
Weise erfolgen, bei spielsweise durch Erhitzen mit einer Flamme oder indem man den
Kern in einem Ofen auf die erforderliche Temperatur - bringt, die insbesondere von
der Art des angewandten Kunststoffs abbängig ist. Im allgemeinen haben, sich zwischen
etwa I50 und 200° C liegende Temperaturen als ausreichend erwiesen. Doch kann bei
manchen Kunststoffen dieser Temperaturbereich auch unter- bzw. überschritten werden;
so kann er z. B. bei etwa I20.0 wie auch bei. etwa 220 bis 2500 liegen.
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Da es mit ein wesentliches Erfordernis der Erfindung ist, daß sich
aus dem angewandten zerkleinerten festen thermoplastischen Kunststoff bei seiner
Berührung mit dem erwärmten Kern ein zusammenhängender Film ausbildet, kommen als
thermoplastische Kunststoffe nur solche din Betracht, die die Eigenschaft haben,
im Schmelzbereich unter den gegebenen Bedingungen einen solchen Film auszubilden,
wie z. B. Polyäthylen, Polytrifluorochloräthylen od. dgl.
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Der Kunststoff wird in zerkleinerter Form benutzt. Meist empfiehlt
isiich die Anwendung von etwa durch Mahlen hergestelltem pulverförmigem und sogar
feinpulverigem Kunststoff. In Sonderfällen kann es aber auch angebracht sein, ein
körniges, unter Umständen sogar e!in grobkörniges Kunststoffgranulat zu verwenden,
insbesondere wenn es sich darum handelt, als Formteile Einsätze mit rauher, narbiger
Oberfläche herzustellen. Da das Formteil während seiner Herstellung von außen keinerlei
formenden Druck unterworfen wird, bleibe die aus denl Granulat sich ergebende rauhe
oder genarbte Oberfläche erhalten.
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Die Dauer des Inberührungbringens von Metalloberfläche und Kunststoff,
was im altgemeinen durch einfaches Eintauchen des erwärmten Kernes in Kunststoffpulver
bewerkstelligt wird, kann je nach den Umständen, der gewünschten Schichtdicke des
Formteils, dem Kunststoff, der Temperatur des Kernes usw. verschieden sein. Sie
kann im allgemeinen etwa 10 bis 15 Sekunden betragen, in manchen Fällen sind auch
bereits wenige Sekunden ausreichend. In anderen Fällen, insbesondere wenn es sich
um die Herstellung größerer Stücke handelt. kann das Inberührungbringen auch mehrere
Minuten, bis zu etwa 30 Minuten dauern. man kann die in einer gewissen Zeit erzielbare
Schichtdicke erhöhen urld damit die Dauer des Herstellungsvorganges herabsetzen,
wenn man so arbeitet, daß das Inberührungbringen von metallischer Oberfläche und
thermoplastischen Kunststoffen unter hin und her gehender Bewegung, z. B.
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Rütteln, Vibrieren, erfolgt. Der Vorteil einer derart ausgestalteten
Arbeitsweise besteht insbesondere darin, daß es gelingt, auch offene Formteile komphzierter
Gestalt einwandfrei herzustellen.
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Das Abtrennen des ausgebildeten Formteils von dem Kern kann durch
eine entsprechende Vorbehandlung der Kernoberfläche erleichtert werden: beispiielsweise
behanddelt man die Metalloberfläche zu irgendeinem Zeitpunkt des Verfahrens vor
dem Inberührungbringen mit dem Kunststoff in üblicher Weise mit Fett, Glykol, einem
Stearat. z. B. Calciumstearat od. dgl., etwa durch Einreiben oder Einsprühen.
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In manchen Fällen kann es zweckmäßlig sein, die durch einmalige Betätigung
der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Arbeitsweise zu erzielende Dicke des Formteils
zu verstärken bzw. mehrschichtige Formteile zu erzeugen. Dabei kann man dann so
vorgehen, daß man den Vorgang des Inberührungbringens von metallischer Oberfläche
und thermoplastischem Kunststoff gegebenenfalls mehr fach wiederholt, wobei man
auch verschiedenartige Kunststoffe verwenden kann. Zwischen den elnzelnen Wiederholungen
findet zweckmäßig jeweils eine Erwärmung des Kernes auf beliebige, an sich bekannte
Weise statt. Blei dieser Ausgestaltung des erfindungsgem.äßen Verfahrens kann man
auch so vorgehen, daß man zwischen zwei Schichten mit Schrift- oder sonstigen Zeichen
oder Abbildungen
versehen z. B. bedruckte Zettel, Folien aus beliebigem
Material od. dgl. einfügt.
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Das Verfahren gemäß der Erfindlung ist nicht allein durchführbar
unter Verwendung ein es; massiv ausgebildeten Kernes, daß sich auf seiner äußeren
Oberfläche ein Kunststoffilm ausbildet, sondern auch unter Anwendung eines Hohlkernes
mit glatter innerer Oberfläche, auf die man den festen Kunststoff aufgibt, so daß
der erzeugte offene Formteil von dem Kern von außen unhüllt wird.
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An Hand der Abbildungen werden beispielsweise Ausführungsformen der
Erfindung beschrieben, und zwar zeigt Abb. 1 einen massiven kern mit Filmschichten
im Schnitt und in Ansicht von unten, Abb. 2 einen Hohlkern im Schnitt mit Filmschicht
im Innern sowie in Ansicht von ohen.
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Beispiel I Zur Herstellung eines Einsatzes auf Polyäthylen für Weißblechdosen,
die für den Versand eines aggressiven chemischen Produkte bestimmt sind, wird ein
Kern I gemäß Abb. I aus Messing benutzt, dessen Außendurchmesser und Höhe entsprechend
geringer sind als Innendurchmesser und Höhe der Dose, so daß der Zwischenraum zwischen
Dose und Kern 1 überall gleichmäßig etwa 0,5 mm beträgt.
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Dies ist die Wandstärke für den Polyäthyleneinsatz.
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Der Kern I wird auf der Oberfläche verchromt und auf Hochglanz poliert.
Die Oberfläche des Kernes 1 wird mit einem hochviskosen Fett gleichmäßig eingefettet,
dann wird der Kern 1 in einen Ofen gebracht, dessen Innentemperatur etwa 1500 heträgt.
Nach etwa 25 Minuten hat der Kern 1 die Ofentemperatur anlgenommen. Nun wird er
aus dem Ofen herausgenommen und wenige Sekunden in pulverförmiges Polyäthylen eingetaucht
oder so damit überschüttet, daß er allseitig davon umgeben ist. Die im Kern 1 enthaltene
Wärme führt einen Teil des Pulvers in den plastischen Zustand über und bildet dadurch
einen Film 2, der die Oberfläche des Kernes I überzieht. Er ist bei den angegebenen
Verhältnissen etwa 0,3 mm stark.
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Um die erforderliche Stärke von 0,5 mm zu erhalten, wird der mit
dem ersten Überzug versehene Kern 1 ein zweites Mal ind en Ofen gebracht und abermals
etwa 10 Minutes lang auf 150° erwärmt.
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Anschließend wird er wieder für wenige Sekunden in das Kunststoffpulver
eingetaucht oder mit diesem überschüttet. Die durch den ersten Film 2 etwas verringerte
Wärmeleitfähigkeit bedingt daß der zweite Film 3 etwas schwächer ausfällt. Er beträgt
0,2 mm, so daß nun die Schichtdicke des Polyäthylens gerade 0,5 mm beträgt.
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Das ausgebildete filmartige Formteil wird vom Kern abgezogen und
entsprechend beschnitten. Es kann so dann als fertiger Einsatz verwendet werden.
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Beispiel 2 Zur Herstellung einer Dose aus Polyurethan von etwa 38
mm äußerem Durch,messer und go mm Höhe, die zum Einfüllen pulverförmiger Medikamente
geeignet ist. wird ein Kern I von der Form, wie im Beispiel 1 verwendet, aus Aluminium
angefertigt, dessen Abmessungen um 0,5 mm geringer sind als die des fertigen Formteils.
Der Kern wird auf Hochglanz poliert. Die Oberfläche des Kernes wird in an sich bekannter
Weise mit Siliconölemulsion bestrichen, dann wird der Kern in einen Ofen mit einer
Innentemperatur von 2000 gebracht. Nach etwa 20 Minuten hat er diese Temperatur
angenommen und wird nun mit feingepulvertem Polyurethan so überrieselt, daß er gleichmäßig
damit überzogen ist. Das Pulver schmilzt auf die Oberfläche auf und bildet innerhalb
kurzer Zeit, nachdem der Kern wieder in den Ofen gebracht worden ist, einen gleichmäßigen
dünnen Film 2 von etwa 0,2 mm Stärke. Nach etwa 10 Minuten wird der Kern aus dem
Ofen herausgenommen; und abermals mit Pulver überrieselt.
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Da, das' Pulver auf dem bereits vorhandenen Film 2 besser haftet,
wird bei der zweiten Überrieselung ein Film 3 von o,3 mm erzielt, so daß nun die
Gesamtstärke des die Dosenwand ergebenden Films 0,5 mm beträgt.
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Nach nochmaligem kurzzeitigem An wärmen im Qfen kann der Kern I herausgenommen
und abgekühlt werden. Der erkaltete Formling wird von dem Kern 1 abgezogen. Er kann
in an sich bekannter Weise mit einem Etikett beklebt und mit einem Deckel, z. B.
aus Kunstharz, verschlossen werden.
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Beispiel 3 Abb. 2 zeigt einen becherförmig ausgebildeten Hohlkern
4, der elinre: glatte Oberfläche in seinem Innern besitzt. Nach Erhitzen in ähnlicher
Weise. wie in den Beispielen I und 2 angegeben, wird ein pulverförmiges thermoplastisches
Kunststoffmaterial eingebracht und der Kern kurze Zeit so bewegt, daß seine Wandteile
allseitig mit den Pulver in Berührung kommen. Dies kann gegebenenfalls mehrfach
wiederholt werden, bis der Film 5 die gewünschte Stärke hat.