DE19600847A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Formteiles aus thermoplastischem Kunststoff mit einer mehrschichtigen Wandung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstel­ lung eines Formteiles aus thermoplastischem Kunststoff, bei dem durch einen diskontinuierlichen Extrusionsvorgang ein schlauchartiger Vorformling mit einer aus mindestens zwei unterschiedlichen Schichten, von denen wenigstens eine Schicht aus einem aufschäumbaren Kunststoff besteht, gebil­ deten Wandung hergestellt, in eine geteilte Form einge­ bracht und nach dem Schließen derselben an deren Wandung zum Anliegen gebracht wird.

Ein derartiges Verfahren ist aus der US-PS 3 901 958 be­ kannt. Dabei wird ein schlauchartiger Vorformling, dessen Wandung aus zwei unterschiedlichen Schichten, von denen die innere Schicht aus einem aufschäumbaren Kunststoff be­ steht, gebildet ist, in einen geschlossenen Raum hineinex­ trudiert, in dem sich auch eine Blasform befindet. Der Raum und damit auch die Blasform stehen unter einem Über­ druck, der das Aufschäumen der Schicht aus dem aufschäum­ baren Kunststoff während des Extrusionsvorganges und wäh­ rend des Einbringens des schlauchartigen Vorformlings in Blasform unterbindet. Erst dann, wenn der schlauchartige Vorformling seine Lage in der Blasform eingenommen hat und die Blasform geschlossen wurde, wird der Überdruck wieder abgebaut, so daß die Schicht aus dem aufschäum­ baren Kunststoff aufschäumen kann. Gleichzeitig wird durch die Zufuhr von Blasluft der Vorformling aufgeweitet und an der Wandung der Form zum Anliegen gebracht. Ein derartiges Verfahren ist, durch den ständig zu erzeugenden und wieder abzubauenden Überdruck verhältnismäßig aufwendig und er­ fordert eine komplizierte Vorrichtung. Ein unkontrolliertes Aufschäumen der schäumbaren Schicht findet allerdings nicht statt.

Die DE-OS 37 08 006 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Hohlkörpern, deren Wandung zumindest zweischichtig ist und von denen zumindest eine Schicht aus einem aufschäum­ baren thermoplastischen Kunststoff besteht. Dabei wird zunächst ein schlauchförmiger Vorformling kontinuierlich extrudiert, dessen schäumbare Schicht vor dem Einbringen des Vorformlings in die Blasform aufgeschäumt wird. Dabei soll von der Erkenntnis Gebrauch gemacht werden, daß es möglich ist, einen Vorformling, dessen Schicht aus aufschäumbaren Kunststoff bereits aufgeschäumt ist, ohne die Gefahr der Bildung von Schwachstellen oder gar Durchbrechungen in einem Blasvorgang aufweiten zu können. Dabei wird aller­ dings übersehen, daß bei einem solchen Verfahren der Auf­ schäumvorgang vollkommen unkontrolliert abläuft, so daß die Gefahr von Schwachstellen oder gar Durchbrechungen nicht vollständig auszuschließen ist. Der Aufschäumvorgang nimmt verhältnismäßig viel Zeit in Anspruch, was zu einer unerwünschten Abkühlung des Vorformlings führen kann, die dessen weitere Bearbeitung entweder unmöglich macht, zu­ mindest aber nicht unerheblich beeinträchtigt. Dabei ist die Gefahr der Bildung von Schwachstellen oder Durchbre­ chungen nicht gänzlich auszuschließen. Durch den dem Blas­ vorgang vorgeschalteten Aufschäumvorgang laufen beide Vorgänge nacheinander ab, was zu einer nicht unbeträcht­ lichen Verlängerung der Zykluszeit führt. Das vorbekannte Verfahren ist schließlich nur bei verhältnismäßig kleinen Formteilen anwendbar.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Ver­ fahren zur Herstellung eines Formteiles aus thermoplasti­ schem Kunststoff aufzuzeigen, bei dem aus einem Vorform­ ling mit einer aus mindestens zwei unterschiedlichen Schichten, von denen wenigstens eine Schicht aus einem aufschäumbaren Kunststoff besteht, gebildeten Wandung auch verhältnismäßig große Formteil hergestellt werden, ohne daß dabei die Gefahr besteht, daß der Vorformling für eine Weiterverarbeitung abkühlt und/oder die Gefahr der Bildung von Schwachstellen oder Durchbrechungen vorhanden ist. Da­ bei soll der maschinentechnische Aufwand so gering wie mög­ lich gehalten werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, daß der Vorformling drucklos der Form zugeführt wird und daß der Schäumvorgang der schäumfähigen Schicht der Wandung des Vorformlings im wesentlichen in der geschlossenen Form erfolgt.

Bei einem solchen Verfahren kann der schlauchartige Vor­ formling sofort nach seiner Extrusion in die Form einge­ bracht werden, so daß keine nennenswerte Abkühlung des­ selben auftritt. Der Schäumvorgang in der Form ist weit­ gehend kontrollierbar, so daß insbesondere in der Schicht auch kompakten Kunststoff keine Schwachstellen oder gar Durchbrechungen entstehen. Dadurch ist es möglich mit diesem Verfahren auch verhältnismäßig großvolumige Form­ teile herzustellen.

Weitere Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie einer Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 bis 11 offenbart.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand in einer Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen

Fig. 1 eine zweiteilige, geschlossene Form mit einem fertig geformten, kompakten Formteil und

Fig. 2 eine andere Form mit einem ebenfalls fertigen, jedoch hohlen Formteil.

In den Fig. 1 und 2 der Zeichnung ist jeweils eine Form 1 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt, die in beiden Fällen immer zweiteilig ausgebildet ist. Wäh­ rend die Form 1 der Fig. 1 asymmetrisch ausgestaltet ist, sind bei der Form 1 der Fig. 2 die beiden Teile 1a, 1b der Form gleich ausgebildet und spiegelbildlich zueinan­ der angeordnet. Beide Teile 1a, 1b sind mit an sich be­ kannten, nicht dargestellten oberen und unteren Abquetsch­ kanten versehen, wobei die oberen Abquetschkanten dazu dienen, überschüssiges Material, das nach oben aus dem in der Form 1 zwischen den beiden Teilen 1a, 1b gebildeten Formnest 2 vorsteht, von dem innerhalb des Formnestes 2 befindlichen Abschnitt des schlauchartigen, in der Zeich­ nung jedoch nicht mehr als solchen zu erkennbaren Vorform­ lings abzutrennen. Die unteren Abquetschkanten trennen den nach unten vorstehenden Materialüberschuß des Vorform­ lings ab.

Der Form 1 ist ein an sich bekannter, nicht dargestellter Extrusionskopf mit einem Ringspeicherraum vorgeordnet, der von mindestens zwei Extrudern mit unterschiedlichen Kunststoffschmelzen beaufschlagt wird. Die Verwendung eines Ringspeicherraumes ermöglicht dabei eine diskonti­ nuierliche Herstellung von schlauchartigen Vorformlingen. Jeder Vorformling weist eine Wandung auf, die aus zwei Schichten 3, 4 besteht, die später auch noch am fertigen Formteil 5 zu erkennen sind. Die äußere Schicht 3 be­ steht dabei aus einem kompakten Kunststoff, während die innere Schicht 4 aus einem aufschäumbaren Kunststoff ge­ bildet ist. Diese unterschiedlichen Schichten 3, 4 der Wandung des Vorformlings werden dem Extrusionskopf aus den beiden Extrudern zugeführt. Dem aufschäumbaren Kunststoff wurde in vorteilhafter Weise ein Schäumverzögerungsmittel zugesetzt bzw. zudosiert, welches sicherstellt, daß die schäumfähige Schicht 4 der Wandung des Vorformlings vor dem Einbringen des Vorformlings in die Form 1 nicht bzw. nicht in nennenswertem Maße aufschäumt.

Sobald der Vorformling, dessen Wandung aus einer äußeren, nicht schäumbaren Schicht 3 und einer inneren aufschäum­ baren Schicht 4 besteht, fertig extrudiert ist und sei­ ne Lage zwischen den beiden Teilen 1a, 1b der Form 1 ein­ genommen hat, wird die Form 1 geschlossen, wie dies in den Fig. 1 und 2 der Zeichnung zu erkennen ist. Jetzt kann der Schäumvorgang der schäumfähigen Schicht 4 des Vorformlings einsetzen. Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 wird durch diesen Schäumvorgang die äußere Schicht 3, die aus kompakten Kunststoff besteht, an der Innenwan­ dung der Form 1 und damit an der Wandung des Formnestes 2 zum Anliegen gebracht. Der Schäumungsgrad ist hier so be­ messen, daß die aufgeschäumte, schaumfähige Schicht 4 den Raum zwischen der an der Innenwandung der Form 1 anliegen­ den, nicht schäumfähigen Schicht 3 vollkommen ausfüllt, so daß das fertige Formteil 5 einen geschäumten Kern und eine Außenhaut aus kompaktem Kunststoff besitzt.

Um den Schäumvorgang und damit das Ausfüllen des Formne­ stes 1 zu beschleunigen, ist in jedem Teil 1a, 1b der Form 1 eine Vakuumkammer 6 vorgesehen, von der Kanäle 7 mit Düsen 8 zum Formnest 2 führen. Nach dem Schließen der Form 1 wird an die Vakuumkammern 6 Vakuum angelegt, welches ein Aus­ füllen des Formnestes 2 beschleunigt.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 weist das fertige Formteil 5 eine schalenartige Gestalt auf, die von einer Schicht 3 aus kompaktem, einheitlichem Kunststoff um­ schlossen ist. Bei solchen schalenartigen Formteil 5 kann es zweckmäßig sein, daß die außen befindliche, kompakte Kunststoffschicht 3 andere Eigenschaften als die innen liegende kompakte Kunststoffschicht 3 aufweist. Hier ist es möglich, die äußere Schicht 3 des Vorformlings - über den Umfang gesehen - aus zwei unterschiedlichen, beispiels­ weise unterschiedlich eingefärbten Kunststoffen zu bilden, die selbstverständlich dem Extrusionskopf über getrennte Extruder zugeführt werden müssen. In einem solchen Fall weist die außen liegende kompakte Schicht 3 des schalenar­ tigen Formteiles 5 eine andere Farbe auf die innen be­ findliche Schicht 3. Der Übergang zwischen diesen beiden Schichten 3 wird dabei zweckmäßiger Weise in den Bereich der vorerwähnten Abquetschkanten gelegt.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist der fertige Formkörper 5 als Hohlkörper ausgebildet. Durch die auch hier vorgesehenen Vakuumkammern 6 mit den Kanälen 7 und den Düsen 8 kommt die Wandung des Vorformlings verhält­ nismäßig rasch an der Innenwandung der Form 1 bzw. an der Wand des Formnestes 2 zum Anliegen. Die schäumfähige Schicht 4 füllt jedoch den Innenraum des Formkörpers 5 nicht vollständig aus, so daß ein Hohlraum 9 zurückbleibt. Die schäumfähige Schicht 4 schäumt hier nur auf eine bei­ spielsweise durch ein Schäummittel vorgegebene Wandstärke auf. Bedarfsweise kann das Anlegen der Wandung des Vor­ formlings an die Innenwandung der Form 1 bzw. an die Wand des Formnestes 2 noch durch Blasluft unterstützt werden bzw. nur durch Blasluft erfolgen, die in an sich bekannter nicht dargestellter Weise über einen sogenannten Blasdorn in das Innere des Vorformlings eingeleitet wird. Über den Druck der zugeführten Blasluft ist dabei die Dicke der aufgeschäumten Schicht 4 steuerbar. Bei dem Ausführungs­ beispiel der Fig. 2 ist zwischen den beiden Formtrennflä­ chen der beiden Teile 1a, 1b der Form 1 eine umlaufende Dichtung 10 vorgesehen.

In Abänderung dem erläuterten Ausführungsbeispieles der Fig. 2 ist es möglich, an der Innenseite des hohlen Form­ teiles 5 noch eine Schicht aus kompakten Kunststoff vor zu­ sehen, die, sofern sie nicht mit der Außenschicht 3 über­ einstimmt, einen besonderen Extruder erforderlich macht.

Claims (11)

1. Verfahren zur Herstellung eines Formteiles aus thermo­ plastischem Kunststoff, bei dem durch einen diskonti­ nuierlichen Extrusionsvorgang ein schlauchartiger Vor­ formling mit einer aus mindestens zwei unterschied­ lichen schichten, von denen wenigstens eine Schicht aus einem aufschäumbaren Kunststoff besteht, gebil­ deten Wandung hergestellt, in eine geteilte Form eingebracht und nach dem Schließen derselben an deren Wandung zum Anliegen gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorformling drucklos der Form zugeführt wird und daß der Schäumvorgang der schäumfähigen Schicht der Wandung des Vorformlings im wesentlichen in der geschlossenen Form erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Extrusionszeit des Vorformlings und die Schließ­ zeit der Form insgesamt kürzer ist als die Aufschäum­ zeit der schäumfähigen Schicht der Wandung des Vorform­ lings.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der schäumfähigen Schicht der Wandung des Vorform­ lings vor dem Extrusionsvorgang ein Schäumverzögerungs­ mittel dosierend zugemischt wird.

4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorformling durch den Schäumdruck an der Wan­ dung der Form zum Anliegen gebracht wird.

5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorformling durch Vakuum an der Wandung der Form zum Anliegen gebracht wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Vakuum zumindest teilweise während der Abküh­ lung des aufgeweiteten Vorformlings aufrechterhalten wird.

7. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorformling durch in desselben eingeführte Blasluft an der Wandung der Form zum Anliegen gebracht wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Grad der Schäumung der schäumfähigen Schicht über den Druck der Blasluft gesteuert wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß unterkühlte Blasluft verwendet wird.

10. Vorrichtung zur Herstellung eines Formteiles aus ther­ moplastischen Kunststoff aus einem durch einen diskon­ tinuierlich gefertigten schlauchartigen Vorformling mit einer mindestens zwei unterschiedlichen Schichten, von denen wenigstens eine Schicht aus einem schäumfähigen Kunststoff besteht, nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, bestehend aus einer geteilten, den Vorformling aufnehmenden und bei Schließvorgang abquetschenden Form, mit einem Formhohlraum, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Teil (1a, 1b) der Form (1) mindestens eine Vakuumkammer (6) ausgebildet und über mindestens eine Leitung (7) mit einer Düse (8) mit dem Formnest (2) verbunden ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile (1a, 1b) der Form (1) an ihren Formtrenn­ flächen mit einer Dichtung (10) versehen sind.