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Verfahren zum Herstellen von geformten Gegenständen
Es ist bekannt,
einem Gegenstand aus einem Kunststoff bestimmter mechanischer Anwendungseigenschaften
höhere mechanische Festigkeit in denjenigen Bereichen zu verleihen, in denen sie
besonders benötigt wird, dadurch, daß man bei der Herstellung des Gegenstandes in
den betreffenden Bereichen einen anderen Kunststoff mit höherer mechanischer Festigkeit
hinzufügt; man erhält dadurch einen aus zwei Stoffen bestehenden Körper.
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So werden z. B. Walzwerkslager aus einer Kombination von kunstharzgetränkten
Gewebeschnitzeln und kunstharzgetränkten Gewebebahnen hergestellt, wobei der erste
Stoff den allgemeinen Anforderungen an das Lager genügt, während der zweite Stoff
den örtlich besonders hohen Anforderungen an Festigkeit und Gleiteigenschaften in
der Lauf -fläche standzuhalten hat.
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Es ist weiterhin in der Umkehrung des obigen Prinzips bekannt, bei
einem Gegenstand, der im wesentlichen aus einem Schichtstoff z. B. aus kunstharzgetränkten
Gewebebahnen oder kunstharzgetränkten Furnierbahnen besteht, wobei die Wahl dieses
Schichtstoffes im Hinblick auf die mechanischen Anwendungseigenschaften oder wegen
seiner ästhetischen Wirkung erfolgte, für bestimmte Teilbereiche des Gegenstandes
einen nichtgeschichteten Kunststoff vorzusehen. Die Gründe hierfür können verschiedenartig
sein. Man kann den nichtgeschichteten Kunststoff in örtlichen Bereichen geringerer
Beanspruchung aus Preisgründen einsetzen, da nichtgeschichtete meist billiger als
geschichtete Kunststoffe sind. Man kann mit der Kombination eine ästhetische Wirkung
erzielen, z. B. eine Schale aus kunstharz-
getränkten Mahagonifurnieren
mit einem elfenheinfarbigen Aufstellrand versehen. Man kann in anderen Fällen zu
der Kombination aus Fertigungsgründen gezwungen sein, weil die komplizierte Gestalt
des Gegenstandes eine Herstellung ganz aus dem Schichtstoff nicht zuläßt, da dieser
infolge seiner Struktur eine Verformung nur in beschränkten Grenzen erlaubt, z.
B. die Ausbildung von komplizierteren oder feineren Nocken, Rippen oder ähnlichen
Einzelheiten nicht ermöglicht.
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Bekannt ist also die Verwendung von Schichtstoffen ganz oder in Kombination
mit nichtgeschichteten Kunststoffen für einen Gegenstand wegen der besonderen technischen
oder ästhetischen Anforderungen, die im Gebrauch an den Gegenstand gestellt werden.
Die Kombination eines Gegenstandes aus Schichtstoffen, z. B. aus solchen mit Kunststoffbindung,
einerseits und nicht geschichteten Kunststoffen andererseits kann nach zwei an sich
bekannten Verfahrensprinzipien erfolgen, wobei die Wahl des Prinzips sich insbesondere
aus der mehr oder weniger großen Schwierigkeit der Verteilung der beiden Stoffkomponenten
bei der Herstellung ergibt.
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In einfacheren Fällen wird man eine nur aus Matrize und Patrize bestehende
Preßform wählen und die beiden Stoffkomponenten vor dem Zufahren der Presse oder
zwischenzeitlich durch nochmaliges Auffahren vor dem endgültigen Zufahren der Presse
in der gewünschten Weise örtlich verteilen. Auf diese Weise kann man z. B. Walzwerkslager
aus einer Kombination von geschichteten und nichtgeschichteten Kunststoffen herstellen
oder auch Laufräder, bei denen wunschgemäß die Nabe aus geschichtetem, der übrige
Teil aus nichtgeschichtetem Kunststoff oder umgekehrt besteht.
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In komplizierteren Fällen kann man eine, wie bereits erwähnt, im
Prinzip bekannte Methode, nämlich ein kombiniertes Preß- und Spritzverfahren vorsehen.
Bei diesem Verfahren wird ein kombiniertes Preß- und Spritzwerkzeug verwendet, bei
welchem sich dem eigentlichen Preßlingsraum ein Zylinder mit darin beweglichem Kolben
anschließt. In oder auf den eigentlichen - Preßlingsraum wird das Schichtmaterial
ein- oder aufgebracht, während in den Zylinder die anzuformende Masse eines nichtgeschichteten
Kunststoffes eingebracht wird. Preßt man nun das Schichtmaterial zusammen, indem
man Matrize und Patrize gegeneinanderbewegt und preßt oder spritzt man dabei gleichzeitig
oder mit geeigneter zeitlicher Verschiebung die nichtgeschichtete Kunststoffmasse
mittels des Kolbens aus dem Zylinder gegen das Schichtmaterial, so bildet sich ein
aus beiden Stoffarten kombinierter Gegenstand.
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Diese Herstellung macht unter Umständen bisher unüberwindliche Schwierigkeiten,
die einerseits in dem angewandten Verfahren, zum anderen in den im Gegensatz zu
ihren guten Anwendungseigenschaften kritischen Verarbeitungseigenschaften der Schichtstoffe
liegen. Während die für den Gebrauch des aus dem Kunststoff hergestellten Gegenstandes
entscheidenden Anwendungseigenschaften diejenigen sind, die der Kunststoff nach
der Formung, Entformung und Abkühlung im erstarrten, bei härtbaren Kunststoffen
außerdem chemisch ausgehärteten Zustand besitzt, sind die Verarbeitungseigenschaften
diejenigen, die er in der durch die Verformungstemperatur hervorgerufenen plastischen
Phase besitzt. In dieser Phase sind Schichtstoffe, z. B. kunstharzgetränkte Gewebe
oder Furniere, gegen mechanische Beanspruchungen, ganz im Gegensatz zu ihrer späteren
hohen Gebrauchsfestigkeit, sehr empfindlich. Das plastische, unter Umständen wasserflüssige
Harz trägt zur Festigkeit in diesem Zeitpunkt überhaupt nicht bei, weicht jedem
Druck aus und bewirkt, daß auch das Gewebe oder Furnier schmiegsam wird und sich
leicht unter örtlicher Beanspruchung verzerrt oder zerreißt.
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Die in dem kombinierten Preß- und Spritzverfahren unter Umständen
auftretenden Schwierigkeiten leiten sich aus diesen kritischen Verarbeitungseigenschaften
der Schiclltstoffe her und begründen sich wie folgt: Um die in dem Zylinder befindliche
nichtgeschichtete Kunststoffmasse vom Kolben durch eine mehr oder weniger enge Düse
in die für sie endgültig vorgesehenen Hohlräume der Form zu drücken, ist unter Umständen
ein ganz erheblicher spezifischer Druck erforderlich. Mit diesem Druck preßt sich
die aus dem Zylinder austretende Kunststoffmasse gegen das Schichtmaterial, wird
an ihm umgelenkt und schiebt sich an ihm entlang an seinen endgültigen Platz. Dabei
wird das Schichtmaterial unter Umständen, insbesondere an der Umlenkstelle, bis
zur Zerstörung beansprucht.
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Auch wenn man bezüglich des Bewegungsablaufes der nichtgeschichteten
Kunststoffmasse nicht von einem Spritz- oder Spritzpreßvorgang im strengen Sinne
sprechen kann - Vorgänge, mit denen man im allgemeinen den Gedanken an den Austritt
der Spritz- oder Preßmasse aus einer verhältnismäßig engen Düse verbindet -, sondern
auch wenn die nichtgeschichtete Kunststoffmasse aus dem ganzen Zylinderquerschnitt
aus tritt, können die zerstörenden Erscheinungen, insbesondere an der Umlenkstelle
der Kunststoffmasse, an dem vor ihr liegenden Schichtmaterial auftreten.
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Wie stark die verschleiß ende Wirkung an einer Umlenkstelle sein
kann, ist daran erkennbar, daß in einer Spritzform für härtbare Preßmassen an der
glasharten Formoberfläche sehr rasch regelrechte Aushöhlungen erkennbar werden!
wenn die Preßmasse aus der Düse senkrecht auf die Formwandung trifft und sich an
ihr umlenkt.
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Die Zone des Schichtmaterials, auf die die nichtgeschichtete Kunststoffmasse
im Anspritz- bzw.
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Anpreßvorgang auftrifft, insbesondere die Partie, an der sie sich
umlenkt, wird dabei so stark beansprucht, daß hier die einzelnen, noch im plastischen
Zustand befindlichen 5 chichtstoffbahnen mehr oder weniger stark beschädigt werden.
Dies kann sich z. B. in der Weise auswirken, daß die nichtgeschichtete Kunststoffmasse
die Schichtmateriallagen zerreißt, auseinanderschiebt, durch sie hin-
durchtritt
und dadurch die in der Homogenität beruhende Festigkeit der Schichtstoff-Außenfläche
im späteren Gebrauch oder ihr Aussehen beeinträchtigt.
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Die Erfindung vermeidet die geschilderten Schwierigkeiten im wesentlichen
dadurch, daß diejenige Zone des Schichtstofformteiles, auf die die zur Bildung der
anderen Formteile aus nichtgeschichtetem Kunststoff dienende Spritz- oder Preßmasse
auftrifft, besonders verfestigt oder durch Folieneinlagen verstärkt wird.
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Zur Verfestigung des Schichtmaterials der gefährdeten Zone kann dieses
einer physikalischen oder chemischen Sonderbehandlung unterworfen werden, indem
es z. B. vorverdichtet wird oder mit einer besonders widerstandsfähigen Imprägnierung,
gegebenenfalls unter Verwendung eines widerstandsfähigen Harzträgers, versehen wird
oder indem bei härtbaren Schichtmaterialien einige oder alle Schichten vorgehärtet
werden.
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Bei einer Verstärkung der gefährdeten Zone des Schichtmaterials mittels
einer Folieneinlage kann diese aus besonders widerstandsfähigem Schichtstoff bestehen
oder aus einem Stoff, der dem Schichtstoff und der nichtgeschichteten Kunststoffmasse
artverwandt ist. Die Folie kann aber auch aus artfremdem Stoff, z. B. aus Metallblech,
hergestellt sein. Der herzustellende Gegenstand und die Folie können so ausgebildet
sein, daß entweder die Folie nach dem Arbeitsprozeß im Gegenstand verbleibt oder
daß sie aus dem Gegenstand entfernt werden kann, um dann erneut verwendet oder als
nicht mehr brauchbar weggeworfen zu werden.
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Die Zeichnung zeigt in Fig. I im Querschnitt einen nach der Erfindung
herzustellenden Gegenstand, der z. B. aus einer Schale 10 aus Schichtstoff und einem
Ansatz 11 aus nichtgeschichtetem Kunststoff besteht, wobei der Ansatz II bei seiner
Herstellung sich mit der Schale I0 verbindet.
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In Fig. 2 der Zeichnung ist schematisch gleichfalls im Schnitt eine
für die Herstellung des Gegenstandes nach Fig. I geeignete kombinierte Preß-und
Spritzform wiedergegeben. Sie besteht aus dem Oberstempel I2, dem Unterstempel 13
sowie dem Spritzkolben 14. 15 ist die nichtgeschichtete Kunststoffmasse und I6 das
Schichtmaterial. Mit r7 ist die besonders gefährdete Zone des Schichtmaterials I6
angedeutet, die beispielsweise durch eine Sonderbehandlung der genannten Art widersta.n.dsfähiger
gemacht worden ist, als es das .Schichtmaterial an sich ist.
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In Fig. 3 bezeichnen wiederum I3 den Unterstempel, 14 den Spritzkolben,
I5 die nichtgeschichtete Kunststoffmasse und I6 das Schichtmaterial.
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In Abweichung von der Ausführung nach Fig. 2 ist hier die gefährdete
Zone des Schichtmaterials I6 durch eine besonders widerstandsfähige Folie I8 geschützt.
Diese Folie 18 kann, wie die linke Hälfte der Darstellung zeigt, den gleichen Durch
messer wie der Spritzkolben 15 haben, so daß sie leicht nachträglich entfernt werden
kann. Sie kann aber auch, der rechten Hälfte der Darstellung entsprechend, über
den Spritzkolben 14 herausragen und so beim Spritzvorgang fest mit dem Gegenstand
verbunden werden.
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Fig. 4 der Zeichnung erläutert das Beispiel eines kombinierten Preß-
und Spritzvorganges gemäß der Erfindung, wobei wiederum 12 den Oberstempel, I3 den
Unterstempel, 14 den Spritzkolben, 15 die nichtgeschichtete Kunststoffmasse. I6
das Schichtmaterial und I8 die Folie bezeichnen. 19 ist ein ringförmiger Ansatz
aus nichtgeschichtetem Material, der sich beim Spritzvorgang bildet und mit dem
Schichtmaterial 16 verbindet. Die rechte Hälfte der Darstellung zeigt den Vorgang
in einer Vorstufe, während die linke Hälfte der Darstellung die Endstufe des Vorganges
wiedergibt. Auch hier schützt die Folie I8 die besonders gefährdete Zone des Schichtmaterials
I6 vor seiner Zerstörung.