DE1275281B - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Formteilen, Hohlkoerpern und Behaeltern aus thermoplastischen Kunststoffen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Formteilen, Hohlkoerpern und Behaeltern aus thermoplastischen Kunststoffen

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DE1275281B DEE22087A DEE0022087A DE1275281B DE 1275281 B DE1275281 B DE 1275281B DE E22087 A DEE22087 A DE E22087A DE E0022087 A DEE0022087 A DE E0022087A DE 1275281 B DE1275281 B DE 1275281B
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. Cl.:
B29f
Deutsche Kl.: 39 a4-5/00
Nummer: 1275 281
Aktenzeichen: P 12 75 281.7-16 (E 22087)
Anmeldetag: 7. Dezember 1961
Auslegetag: 14. August 1968
Die Erfindung betrifft ein Verfahren mittels dessen Formteile, Hohlkörper und Behälter, insbesondere solche von größeren Abmessungen, aus bei Wärmeeinwirkung filmbildenden thermoplastischen Kunststoffen hergestellt werden. Als Ausgangsmaterial 5 dient flüssiger, pulverförmiger oder granulierter Kunststoff. Gegenstand der Erfindung ist außerdem eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Es ist ein Verfahren bekannt, nach welchem großflächige und starkwandige Hohlkörper aus thermoplastischen Kunststoffen in der Weise hergestellt werden, daß grob- oder feinkörniger Kunststoff im Überschuß in ein Formwerkzeug eingefüllt und einer Wärmeeinwirkung ausgesetzt wird. Nach Ausbildung einer zusammenhängenden Kunststoffschicht an der Oberfläche des Formwerkzeuges muß der überschüssige Kunststoff aus der Form entfernt werden.
Zur Herstellung rotationssymmetrischer Behälter ist es weiterhin bekannt, eine, wenigstens zur Hälfte, vorzugsweise etwa zu zwei Dritteln, ihres Rauminhaltes mit zerteiltem Kunststoff angefüllte Form in horizontaler Lage unter Wärmeeinwirkung langsam um ihre Achse rotieren zu lassen.
Es ist auch ein Verfahren bekannt, bei dem Thermoplasten in pastöser Form von oben in eine zylindrische Form eingefüllt werden, wobei die Form auf einer Plattform steht und durch motorischen Antrieb hochtourig gedreht wird. Dieses Verfahren ist jedoch nur zur Herstellung verhältnismäßig kurzer dickwandiger Rohrstücke geeignet.
Gemäß der Erfindung werden Formteile, Hohlkörper und Behälter, insbesondere solche von größeren Abmessungen, in der Weise aus thermoplastischen in der Wärme filmbildenden Kunststoffen hergestellt, daß flüssiger, pulverförmiger oder granulierter Kunststoff in ein unten offenes Formwerkzeug mittels Druckluft und/oder Fliehkraft eingesprüht und gegen die Wandung des erwärmten Formwerkzeuges geschleudert wird, wobei der an der Formwandung nicht zur Haftung kommende Kunststoff in einer Auffangrichtung gesammelt, von neuem der einsprühenden Gebläse- bzw. Fliehkraftvorrichtung zugeführt und gegen die bereits angesinterte Schicht geschleudert wird. Nach Ausbildung der gewünschten Schichtdicke an der Formwandung wird die Kunststoffzufuhr abgestellt, sofern nicht eine abgemessene, zum vollständigen Verbrauch bestimmte Kunststoffmenge aufgegeben wurde. Die Wärmeeinwirkung kann zur Glättung der Oberfläche noch kurze Zeit aufrechterhalten werden. Nach Abschalten der Heizung kann das Gebläse bei unterbundener Kunst-Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Formteilen, Hohlkörpern und Behältern aus
thermoplastischen Kunststoffen
Anmelder:
Thomas Engel,
6056 Heusenstamm, Niederröderweg
Als Erfinder benannt:
Thomas Engel, 6056 Heusenstamm
Stoffzuführung zur Kühlung dienen. Nach Erstarrung des Kunststoffes wird entformt.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird der Kunststoff durch Rotations- und/oder Vertikalbewegungen des Formwerkzeuges und/oder der Sprühgarbe fortschreitend an der Formwandung aufgetragen. Hierzu können z. B. das Formwerkzeug oder die Einsprühvorrichtung oder beide in entgegengesetzter Richtung langsam um ihre Vertikalachse rotieren.
Der Einsprühvorrichtung ist mit Vorteil eine Dosiervorrichtung vorgeschaltet, welche sowohl den ursprünglich aufgegebenen als auch den von der unter dem Formwerkzeug angeordneten Auffangvorrichtung gesammelten Kunststoff weiterleitet. Mittels der Dosiervorrichtung kann sowohl die Gesamtmenge des einzusprühenden Kunststoffes als auch dessen Durchsatzmenge pro Zeiteinheit gesteuert werden.
Ferner sind Maßnahmen vorgesehen, durch welche die einsprühende Kunststoffgarbe bezüglich Intensität bzw. Schleuderkraft und/oder Menge und/oder Richtung steuerbar ist. Zur Ausbildung verschieden dicker Wandungsteile des herzustellenden Formkörpers werden diese Regulierungseinrichtungen so ausgebildet, daß der Kunststoff bezüglich Intensität und/ oder Menge und/oder Richtung örtlich verschieden variierbar aufgeschleudert wird.
Die kontrollierbare und regelbare Beheizung des Formwerkzeuges kann auf das ganze Formwerkzeug gleichmäßig verteilt oder z. B. längs einer Mantellinie des sich drehenden Werkzeuges bzw. mittels eines um das Formwerkzeug rotierenden Heizwerkzeuges erfolgen. Zur Ausbildung verstärkter Teile des herzustellenden Formkörpers kann das Formwerkzeug an den entsprechenden Stellen stärker beheizt werden.
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Die Einzelheiten der Erfindung gehen aus den folgenden Erläuterungen zur Zeichnung hervor.
F i g. 1 zeigt in schematischer Darstellung den Vertikalschnitt eines Ausführungsbeispieles einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und
F i g. 2 den Antriebsmechanismus für das Formwerkzeug, teilweise im Schnitt.
Das Formwerkzeug 1, welches im dargestellten Fall zur Herstellung eines einseitig geschlossenen zylindrischen Behälters dient, ist mit seiner nach unten gerichteten Öffnung auf das Drehkreuz 2 aufgesetzt. Das Drehkreuz 2 wird durch den Elektromotor 3 mittels Riemen 4 oder Kette gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Untersetzungsgetriebes in langsame Rotation um seine Vertikalachse versetzt. Das Drehkreuz 2 kann mit nicht dargestellten Führungs- oder Haltekanten bzw. sonstigen Fixierungsmitteln für das Formwerkzeug 1 versehen sein. Zur besseren Handhabung beim Aufsetzen und Abnehmen ist am Formwerkzeug 1 ein Aufhängering 5 oder ein Handgriff vorgesehen.
Im Innenraum des Formwerkzeuges 1 ist eine den Kunststoff versprühende und im gewünschten Maße verteilende Vorrichtung angeordnet. Dies ist im einfachsten Falle, wie dargestellt, ein mit Sprühdüsen versehenes, zentral in den Innenraum des Formwerkzeuges 1 hineinragendes Sprührohr 6. Art, Anzahl und Verteilung bzw. Anordnung der Sprühdüsen richtet sich nach Größe und Form des herzustellenden Gegenstandes sowie nach Zustand und Korngröße des zu versprühenden Kunststoffes. An Stelle des zentralen geraden Rohres 6 können, insbesondere zur Herstellung komplizierter gestalteter Formkörper, auch mehrere in bestimmter Stellung bzw. Richtung angeordnete sowie zu bestimmten Figuren gebogene oder verzweigte Sprührohre vorgesehen sein. Ebenfalls können ringförmige, tellerförmige, zylinderförmige oder sonstwie rotationssymmetrisch gestaltete Sprüheinrichtungen zweckmäßig sein. Es kann auch ein Sprührohr vorgesehen sein, das im wesentlichen parallel zu einem außerhalb des Formwerkzeuges angeordneten Heizrohr verläuft. Ferner kann man Strahlrohre verwenden, die mittels eines, z. B. bei Rasensprengern bekannten Mechanismus durch den Rückstoff des austretenden Strahles eine hin- und hergehende oder rotierende Bewegung ausführen.
Der zu versprühende Kunststoff wird kontinuierlich oder in vorbestimmter Menge auf die Dosiervorrichtung 7 aufgegeben und von der Dosierrinne 8 dem Gebläse 9 zugeleitet.
Bei Verarbeitung von flüssigen Kunststoffen tritt an Stelle eines Gebläses eine Förderpumpe. Das Gebläse 9 fördert den Kunststoff durch das Rohr 10 zum Sprührohr 6, von wo er durch die Sprühdüsen gegen die erwärmten Innenwandungen _. des^Formwerkzeuges 1 geschleudert wird. Die "bei diesem Vorgang nicht an den Wandungen zur Haftung kommenden Kunststoffteilchen fallen nach unten und werden in dem Auffangtrichter 11 gesammelt, von wo sie durch den Rohrstutzen 12 wieder zur Dossierrinne gelangen, um den beschriebenen Weg von neuem zu beginnen.
Zur Beheizung des Formwerkzeuges 1 dient im dargestellten Fall ein rohrförmiger Gasbrenner 13, in dessen Zuleitungsrohr 14 ein Regulierventil vorgesehen ist. Der Gasbrenner 13 erstreckt sich parallel zur Längsseite und in radialer Richtung über annähernd die halbe Bodenfläche des Formwerkzeuges 1. Mit Vorteil ist der Brenner oder sein oben über das Formwerkzeug greifender Teil schwenkbar ausgebildet, um das Aufsetzen und Abnehmen des Formwerkzeuges zu erleichtern. Zur Gewährleistung eines gleichbleibenden Abstandes zwischen Formwerkzeug 1 und Brenner 13 ist letzterer beweglich montiert und mittels am Formwerkzeug angreifenden, federnden Abtastrollen 15 auf gleichbleibendem Abstand gehalten. Die Abtastvorrichtung arbeitet
ίο nach dem von Kopierfräsmaschinen bekannten Prinpiz. Die Abtastvorrichtung ermöglicht es, z. B. auch im Querschnitt rechteckige, vieleckige, ovale oder sonstwie nicht rotationssymmetrische Formteile herzustellen.
Der Arbeitsablauf ist folgendermaßen: Zunächst wird das Formwerkzeug 1 auf das Drehkreuz 2 aufgesetzt und die Heizvorrichtung sowie der Elektromotor 3 eingeschaltet. Nach der erforderlichen Erwärmung des Formwerkzeuges 1 wird der Kunststoff durch gleichzeitiges Ingangsetzen der Dosierrinne 8 und des Gebläses 9 auf die Innenwandung des Formwerkzeuges aufgesprüht. Nach Erreichen der gewünschten Schichtstärke wird die Dosierrinne und das Gebläse abgeschaltet. Falls eine Glättung der Formteiloberfläche erwünscht ist, wird das Formwerkzeug noch einige Zeit, gegebenenfalls unter geänderter Heizstärke, beheizt. Nach Abschalten der Heizung kann mittels des Gebläses gekühlt werden. Sobald der Kunststoff ausreichend erstarrt ist, wird das Formwerkzeug vom Drehkreuz genommen und ein weiteres Formwerkzeug aufgesetzt, so daß der Herstellungsvorgang sofort wiederholt werden kann.
Eine Abwandlung der beschriebenen Vorrichtung
besteht darin, daß der Kunststoff durch einen schnell rotierenden, propellerartigen Rotor gegen die Wandung des Werkzeuges geschleudert wird. Das Kunststoffpulver wird dem Rotor durch eine Schnecke zugeführt, welche das Material zentrisch aus der Rotornabe austreten läßt. Diese Verwirbelung ohne Luft ist besonders dann am Platze, wenn es sich um die Herstellung eckiger Körper handelt, weil dabei Schattenstellen, wie sie bei dem Arbeiten mit Druckluft nicht immer zu vermeiden sind, ausgeschlossen werden.
Zum Aufschleudern ohne Druckluft kann auch, unter Ausnutzung der Zentrifugalkraft, ein rotierender Teller dienen, auf den pulverförmiger Kunststoff aufgegeben wird.
Bei dem Verfahren der Erfindung wird das Formwerkzeug im Höchstfall mit dem Kunststoffgewicht "des fertigen Formteils belastet und braucht nicht die bei bekannten Verfahren auftretenden wesentlich höheren Pulver- bzw. Flussigkeitsgewichte zu tragen.
Da das Formwerkzeug auf ein Drehkreuz aufgesetzt und mit diesem in langsame Rotation um die Vertikalachse versetzt wird, entfallen Einspannvorrichtungen, die bei Rotation um eine horizontale Achse erforderlich sind. Es treten auch keine Druckoder Zugbeanspruchungen auf, die Verstärkungen am Werkzeug erforderlich machen. Man kann daher selbst zur Herstellung sehr großer Formteile dünnwandige Formwerkzeuge verwenden. Infolgedessen ist die Herstellung der Formwerkzeuge bezüglich des Arbeits- und Materialaufwandes begünstigt. Die geringe Wandstärke erleichtert außerdem den Wärmeübergang sowohl beim Beheizen als auch beim Abkühlen, wodurch Wärmeenergie gespart und die Herstellungszeit verkürzt wird.
Ferner läßt sich die Menge des eingesprühten Kunststoffes genau vorherbestimmen, so daß bei den Fertigteilen gleichbleibende Gewichte eingehalten werden können, was in den meisten Fällen äußerst wichtig ist. Weiter ist es möglich, ohne besonderen Arbeitsgang Formteile mit homogen gewachsenen örtlichen Verstärkungen herzustellen. Schließlich kann man dadurch, daß das Kunststoffpulver mit Druck bzw. höherer Geschwindigkeit gegen die Formwandung geschleudert wird, besonders homo- ίο gene und dichte Schichten erzielen.
Das Verfahren gestattet auch ohne zusätzlichen Zeit- und Arbeitsaufwand die Herstellung von Formteilen, deren einschichtige Wandung bezüglich des Kunststoffes einheitlich ist, jedoch verschiedene Färbung ζ. B. an Außen- und Innenfläche aufweist. Gegebenenfalls kann auch eine opake Färbung z. B. im mittleren Teil der Wandung vorgesehen sein. Zur Erzielung verschiedener Färbungen werden während des normalen Arbeitsverlaufes lediglich zu bestimm- so ten Zeitpunkten anders gefärbte bzw. pigmentierte Kunststoffpulver oder -flüssigkeiten zugeführt. Vorzugsweise verwendet man hierbei für jeden Farbton eine besondere Dosierrinne. Man erhält mehrfarbige Kunststoffprodukte, welche die guten Haltbarkeitseigenschaften sowohl einer einheitlichen Kunststoffschicht als auch einer dem Kunststoff einverleibten Farbe aufweisen.
Mit der gleichen Arbeitsweise ist es auch möglich, mehrschichtige Formteile herzustellen, deren verschiedene, miteinander verbundene Schichten aus verschiedenen Kunststoffen, z. B. aus Polyäthylen und Polyvinylchlorid, bestehen. Selbstverständlich lassen sich auch hierbei wechselnde Farbschichten erzielen.
Die Vorrichtung kann mit einem in der Zeichnung nicht dargestellten wärmeisolierenden Außengehäuse versehen sein.

Claims (20)

Patentansprüche: 40
1. Verfahren zur Herstellung von Formteilen, Hohlkörpern und Behältern aus thermoplastischen Kunststoffen, bei dem in der Wärme filmbildender, flüssiger, pulverförmiger oder granulierter Kunststoff in einer Form einer von der erwärmten Formwandung ausgehenden Wärmeeinwirkung ausgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff in ein unten offenes Formwerkzeug mittels Druckluft und/oder Fliehkraft eingesprüht und gegen die Wandung des erwärmten Formwerkzeuges geschleudert wird und der an der Formwandung nicht zur Haftung kommende Kunststoff in einer Auffangvorrichtung gesammelt und von neuem der einsprühenden Gebläse- bzw. Fliehkraftvorrichtung zugeführt und gegen die bereits angesinterte Schicht geschleudert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff unter Rotations- und/oder Vertikalbewegungen des Formwerkzeuges und/oder der Sprühgarbe an der Formwandung fortschreitend aufgetragen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsprühvorrichtung dosierte Mengen an Kunststoff zugeführt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einsprühende Kunststoffgarbe bezüglich Intensität bzw. Schleuderkraft und/oder Menge bzw. Konzentration und/oder Richtung steuerbar ist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Intensität und/oder Menge und/oder Richtung des einsprühenden Kunststoffes örtlich verschieden gesteuert wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Formwerkzeug kontrollier- und regelbar beheizt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Formwerkzeug an den Stellen, wo eine dickere Kunststoffwandung ausgebildet werden soll, stärker beheizt wird.
8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine in an sich bekannter Weise mittels motorischen Antriebes um ihre Vertikalachse drehbare Plattform in Art eines Drehkreuzes (2), auf welches das Formwerkzeug (1) mit seiner nach unten gerichteten öffnung aufgesetzt wird, durch eine Einsprühvorrichtung, bestehend aus einem in den Formwerkzeuginnenraum hineinragenden Sprühdüsenträger (6), einem über Rohrleitung mit letzterem verbundenen Gebläse (9) bzw. einer Förderpumpe und einer das Gebläse (9) bzw. die Förderpumpe speisenden Dosiervorrichtung (7,8), ferner durch eine unter der Formwerkzeugöffnung angebrachte Auffangvorrichtung (11) für den herabfallenden Kunststoff mit einem in die Dosiervorrichtung (8) mündenden Ableitstutzen (12) und eine das Formwerkzeug regelbar beheizende Heizvorrichtung.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen Sprühdüsenträger in Gestalt eines zentral in das aufgesetzte Formwerkzeug (1) hineinragenden Sprührohres (6).
10. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen Sprühdüsenträger, der im wesentlichen parallel zu einem außerhalb des Formwerkzeuges (1) angeordneten Heizrohr (13) verläuft.
11. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen oder mehrere Sprühdüsenträger, die entsprechend der Gestaltung der zu bestreichenden Formwandung in Ecken oder Ausbuchtungen oder an Stellen stärker auszubildender Wandteile gerichtet sind und hierzu gegebenenfalls zu entsprechenden Figuren gebogen sind oder verzweigte Sprührohre aufweisen.
12. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch ringförmige, tellerförmige, zylinderförmige oder rotationssymmetrisch gestaltete Sprühdüsenträger.
13. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch Sprühdüsenträger, die mittels eines durch den Rückstoß des austretenden Strahles betriebenen Mechanismus eine hin- und hergehende rotierende Bewegung ausführen.
14. Abwandlung der Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Sprüheinrichtung ein schnell rotierender propellerartiger Rotor verwendet ist, dem der Kunststoff durch eine Schnecke zugeführt wird und der den Kunststoff aus der Rotornabe austreten läßt.
15. Abwandlung der Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Sprüheinrichtung ein rotierender Teller verwendet ist,
auf den pulverförmiger Kunststoff aufgegeben und durch Fliehkraft gegen die Formwandungen geschleudert wird.
16. Vorrichtung nach Anspruch 8 bis 15, gekennzeichnet durch, eine elektrische oder mit Gas oder durch ein Röhrenumlaufsystem betriebene gegebenenfalls örtlich verschieden regelbare Heizeinrichtung.
17. Vorrichtung nach Anspruch 8 bis 16, gekennzeichnet durch eine Heizvorrichtung in Gestalt eines rohrförmigen Gasbrenners (13), welche sich parallel zur Längsseite und in radialer Richtung über annähernd die halbe Bodenfläche des Formwerkzeuges (1) erstreckt.
18. Vorkehrung nach Anspruch 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung beim Aufsetzen und Abnehmen des Formwerkzeuges abschwenkbar ist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 16 bis 18, gekennzeichnet durch eine Heizvorrichtung, die mittels am Formwerkzeug angreifender federnd gelagerter Abtastrollen (15) beim Betrieb auf gleichbleibendem Abstand vom Formwerkzeug gehalten ist.
20. Vorrichtung nach Anspruch 8 bis 19, gekennzeichnet durch ein wärmeisolierendes Außengehäuse.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 933 019;
französische Patentschrift Nr. 1276131;
USA.-Patentschriften Nr. 2 592 081, 2 614 058.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
809 590/445 8.68 ® Bundesdruckerei Berlin
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