DE2127582A1

DE2127582A1 - Verfahren zum Herstellen eines Gegenstandes aus Kunststoff

Info

Publication number: DE2127582A1
Application number: DE19712127582
Authority: DE
Inventors: Jobst Dipl.-Ing.; PaM Fritz-Wilhelm Dipl.-Ing.; 8000 München. MP Harreis
Original assignee: Krauss Maffei AG
Current assignee: Mannesmann Demag Krauss Maffei GmbH
Priority date: 1971-06-03
Filing date: 1971-06-03
Publication date: 1972-12-14
Also published as: ATA467472A; FR2140076B1; GB1387922A; NL7207556A; ZA723804B; IT958177B; FR2140076A1; ES403440A1; AT351240B; US3954926A; DD100668A1; DE2127582C3; DE2127582B2

Description

KRAUSS-MAFFEI ' AKTIENGESELLSCHAFT · 8 MÜNCHEN-AL LA CH

TK 140

Verfahren zum Herstellen eines Gegenstandes aus Kunststoff

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines porigen Gegenstandes aus polymerem Kunststoff durch Einbringen einer Füllung einer aufschäumbaren Ausgangs-Substanz in eine Form, deren geschlossener Hohlraum dem Volumen nach dem Volumen der voll aufgeschäumten Füllung entspricht.

Porige Gegenstände der vorerwähnten Art haben im allgemeinen die Beschaffenheit eines sogenannten Strukturschaums, d.h. sie besitzen einen porigen Kern, der von einer dichten, aber verhältnismäßig dünnen Außenschicht begrenzt ist. Diese Außenschicht bildet sich in dem Bereich der in den Hohlraum der Form eingebrachten aufschäumenden Ausgangssubstanz des Polymers, in dem diese mit der Wandung des Formhohlraums in Berührung kommt. Porige Gegenstände dieser Art genügen nicht immer den Gebrauchsanforderungen, die an manche Artikel gestellt werden. Zum Erfüllen auch dieser Gebrauchsanforderungen ist es bekannt geworden, ebenfalls dichte, aber stärkere einen porigen Kern begrenzende Schichten eines aus Kunststoff bestehenden Artikels durch das aufeinander-

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folgende und voneinander unabhängige Einbringen des nichtaufschäumbaren und aufschäumbaren Kunststoffes in einen Formhohlraum zu erreichen. Dabei wird die jeweilige Form entweder voja oder nach der zweiten Einspritzung um ein Maß erweitert, das ein Aufschäumen des Kunststoffes derjenigen Einspritzung zuläßt, der den porigen Kern bilden soll. Jede weitere Einspritzung eines Kunststoffes bedingt eine weitere Vergrößerung des Formhohlraums. Als Kunststoffe unterschiedlicher Einspritzungen sind dazu nicht nur aufschäumbare und nichtaufschäumbare Kunststoffe allein, sondern auch solche unterschiedlichen Aufbaues und unterschiedlicher Färbung vorgeschlagen worden. Soll ein Artikel mit porigem Kern erzeugt werden, so wird nach bekannten Verfahren im allgemeinen der aufschäumfähige Kunststoff erst mit der zweiten Einspritzung in den Formhohlraum eingebracht. Bei dieser Verfahrensweise wird der Kunststoff in den vorhergehend eingespritzten nichtaufschäumfähigen Kunststoff eingeschlagen, so daß dieser ballonartig auseinandergedrückt und zur den porigen Kern umkleidenden Außenschicht gestaltet wird. Die Außenfläche dieser Außenschichten haben nicht immer eine befriedigende Glätte. Die in solcher Weise erzeugten Artikel verlangen durch die notwendigen Formerweiterungen und die Mittel zu deren Betätigung und Steuerung einen verhältnismäßig hohen technischen Aufwand nach Herstellung und Wartung; damit ist auch eine Begrenzung der Bestrebungen zum Kürzen der Herstellzeiten der Artikel selbst gegeben.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorerwähnten Mangel zu vermeiden. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in den unverändert geschlossenen Hohlraum der Form zumindest eine weitere aufschäumbare oder nicht aufschäumbare Füllung derselben oder einer anderen Ausgangssubstanz unter schichtbildender Festlegung auf der ersten Füllung dann eingeführt wird, wenn die aufschäumende erste Füllung zumindest einen bereits durchschlagsfesten, aber noch plastischen Vernetzungs- oder Härtungszustand erreicht hat. Weitere vorteilhafte Erfindungsmerkmale können den Unteransprüchen enübmmen werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine über das bisher Bekannte überraschend hinausgehende Erhöhung der Automatisierbarkeit der Kunststoff-Verbundtechnik, die zum Kombinieren unterschiedlicher spezifischer Eigenschaften von Kunststoffen erforderlich ist. Es werden als weiterer Vorteil des hier vorgeschlagenen Verfahrens kürzere Herstellzeiten für die einzelnen Artikel erreicht und zwar auch deshalb, weil jetzt die chemischen Formprozesse durch eine möglich gewordene erhöhte Aktivierung beschleunigt werden können. Höher aktivierte Reaktionskomponenten sind dabei verwendbar und vermitteln kürzere Aushärtezeiten der Formteile. Ein weiterer Vorteil ist die bemerkenswerte Oberflächenbeschaffenheit dieser Formteile.

2 U 9 B h 1 / Ü y b 9

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens im Grundzuge dargestellt und zwar zeigen

Fig. 1 eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens zum Herstellen von Schichtkörpern in einer Hohlform unter Verwendung einer einzigen Vorrichtung zum Einführen von mindestens einer aus einer reaktionsfähigen Ausgangssubstanz bestehenden Füllung in den Hohlraum der Form,

Fig. 2 eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens zum Herstellen von Schichtkörpern in einer Hohlform unter Verwendung von zwei Vorrichtungen zum wahlweisen Einführen von mindestens einer aus einer reaktionsfähigen Ausgangssubstanz bestehenden Füllung in den Hohlraum der Form und

Fig. 3 eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens zum Herstellen von·Schichtkörpern in einer Hohlform, bestehend aus einer Kombination der Vorrichtungen nach den Fig. 1 und 2.

In die Form 1 (Fig. 1) , die mindestens zweiteilig ausgebil-r det ist, wird im allgemeinen und in bekannter Weise eine aus einer aufschäumfähigen Ausgangssubstanz bestehende Füllung eingebracht, die zu einem Formteil, das durch die Wandung des Hohlraums der Form begrenzt ist, aufschäumt..

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Die Aufschäumanlage des ersten Ausführungsbeispiels (Fig.l) ist für Reaktionsgemische von Polyurethanen beliebiger Härte vorgesehen. Die Behälter 2,3 (Fig. 1) enthalten mindestens je eine Hauptkomponente, z.B. Diisocyanat und Polyäther, solcher Reaktionsgemische. Zum Beifügen von Zusätzen, wie Aktivatoren, Beschleunigern, Treibmitteln usf., können ein oder beide Behälter als Mischbehälter ausgebildet sein. Die Behälter 2,3 sind durch mindestens je eine Rohrleitung 4,5 an einen Mischkopf 6 angeschlossen, dessen Kammergehäuse bündig auf der Form 1 befestigt ist und in deren Hohlraum mündet. Dieser Mischkopf ist in der deutschen Gebrauchsmusterschrift 7 006 182 eingehend erläutert. Er dient dem Miteinandervermischen der aus den Behältern 2,3 zufließenden Komponenten zu einem homogenen Reaktionsgemisch in einer Mischkammer. Diese Mischkammer ist zum Hohlraum 7 der Form 1 hin offen. Ein in der Mischkammer z.B. hydraulisch bewegbarer Kolben kann die Mischkammer entleeren und mit seiner Stirnfläche einen Teil der Hohlraumfläche der Form bilden. In jede der Leitungen 4,5 ist eine elektrisch angetriebene Dosierpumpe 8 eingesetzt.

Enthält das Reaktbnsgemisch der ersten Füllung ein niedrigsiedendes Treibmittel oder ein sonstiges im Hohlraum der Form 1 in diesem entsprechender Weise wirksam werdendes Treibmittel, dann kann das Reaktionsgemisch aus den Komponenten der Behälter 2,3 auch für eine zweite Füllung des Hohlraums benutzt werden. Dtee zweite Füllung kann der

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Masse oder dem Volumen und der Einstellung des Reaktionsgemisches nach der ersten Füllung entsprechen, sie kann aber auch in Abhängigkeit von der einzelnen Steuerbarkeit der Dosierpumpen bei gleichbleibender oder veränderter Einstellung des Reaktionsgemisches kleiner oder auch größer als Masse oder Volumen der ersten Füllung sein.

In dem Zeitpunkt, in dem die zweite Füllung des Hohlraums 7 der Form 1 beginnt, ist der Vernetzungs- und Aufschäumvorgang der ersten Füllung bereits so weit vorgeschritten, daß der Hohlraum bereits ganz oder schon zu einem wesentlichen Teil durch den sich bildenden Formteil ausgeführt ist und /—/ Il dieser Formteil einen durchschlagsfesten, aber zumindest zum Teil noch plastischen Vernetzungs- und Aufschäumzustand erreicht hat. Jenachdem, ob der im statu nascendi befindliche Formteil bereits den Hohlraum der Form ausfüllt oder nicht, drückt die zweite Füllung wenigstens einen ihrem Volumen oder ihrer Masse gegenüber gleichgroßen oder kleineren Teil des auf der ersten Füllung beruhenden Formteils unter dem nacheinander wirksamen Druck der Dosierpumpen 8 und des Kolbens der Mischkammer zusammen. Gegebenenfalls unter dem Einfluß des Blähdruckes im von der ersten Füllung ausgehenden Formteil und auf jeden Fall unter dem Gegendruck des ersten Formteiles und dem auf der zweiten Füllung des Hohlraums 7 lastenden zumindest von außen kommenden Druck wird zwischen beiden Füllungsteilen des Hohlraums eine Verbund-

— 7 —

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zone der nacheinander eingebrachten Reaktionsgemische erzeugt, in deren Bereich der Verbundformteil ein ausgezeichnetes chemophysikalisches Stoffgefüge besitzt. Von der bereits erreichten Formtreue und Festigkeit des Formteils der ersten Füllung ist es u.a. abhängig, ob die zweite Füllung im Formhohlraum 7 sich als mehr oder weniger einfache einseitige Beschichtung anstelle einer Teiloder Vollummantelung des Formteils der ersten Füllung ausbildet. Bei der Entnahme des Verbundformteils aus erster und zweiter Füllung hat dieser die Form und Abmessung des Hohlraums der Form.

Abändernd kann die zweite Füllung auch erst dann in den Hohlraum 7 der Form 1 eingebracht werden, wenn der Formteil der ersten Füllung diesen Hohlraum nicht nur gänzlich ausfüllt, sondern auch vollständig vernetzt und weichelastisch ausgeschäumt ist. In diesem Fall werden bei der Entformung im Formteil der ersten Füllung des Verbundformteils Elastizitätskräfte als Rückstellkräfte wirksam, die die Form und die Abmessungen des Verbundformteils gegenüber denen des Hohlraums 7 der Form 1 vergrößern.Auf einen Formteil aus erster Füllung kann sogar verzichtet werden, wenn ein bereits in einer anderen entsprechenden Form ausgeschäumter elastischer Formteil oder ein aus .einem Schaumblock bzw. auch aus einem natürlichen Schwamm entsprechend ausgeschnittener elastischer Formteil gleicher Größe von der zweiten

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Füllung in den Hohlraum 7 der Form 1 eingesetzt wird. Nach dem Entformenunterscheidet sich dann der Verbundformteil bei nichtharter oder einseitiger Beschichtung nach Form und Maßen ebenfalls von den Abmessungen des Hohlraums der Form. Abändernd kann auch ein maximal dem Hohlraum (7,17,37) der Form nach Form und Größe entsprechender zusammendrückfähiger zelliger Faserkörper, der z.B. aus Wellpappe, Pappmache, Filz, Zellulose, vlies- oder löschpapierartigem Stoff aufgebaut und vorgefertigt ist, anstelle einer sonstigen ersten Füllung in den Hohlraum der Form eingelegt werden. Von der zweiten und/oder dritten Füllung beschichtet bzw. ummantelt, ergibt sich dann ein dem Formhohlraum entsprechender Schichtkörper, der im allgemeinen ein ansprechendes Äußeres und einen billigen Kern besitzt.

Der Hohlraum 7 der Form 1 kann immer - wie vorstehend bereits angegeben - die Größe aufweisen, die der vollausgeschäumte Formteil aus erster Füllung zu haben hat und besitzt. Der Hohlraum derJForm kann davon abweichend jedoch bis zum erfolgten Einbringen der ersten Füllung die Größe bzw. das Volumen der ersten Füllung haben, um dann auf diejenige Größe bzw. dasjenige Volumen erweitert zu werden, die der vollausgeschäumte Formteil aus erster Füllung ^u haben hat. In beiden Fällen wird die zweite Füllung in den Hohlraum der Form eingebracht, der der Form und Größe des vollausgeschäumten Formteils aus erster Fül-

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lung entspricht.

Der Verbundformteil aus erster und zweiter Füllung weist den unterschiedlich großen der ersten und zweiten Füllung zur Verfügung stehenden Räumen für Vernetzung und Aufschäumung entsprechend eine Schicht aus erster Füllung schaumiger bzw. poriger Struktur und eine Beschichtung aus zweiter Füllung mit homogener, höchstens aber mikroporiger Struktur auf. Die Außenflächendes Verbundformteils sind glatt und bei enteprechender Einstellung des Reaktionsgemisches auch hart.

Die Aufschäumanlage des zweiten Ausführungsbeispiels (Fig.2) besteht, übereinstimmend mit derjenigen der Fig. 1, aus einer zumindest zweiteiligen Form 11 mit einem Hohlraum 17, Behältern 12,13, Rohrleitungen 14,15 mit in diesen wirksamen, elektrisch angetriebenen Dosierpumpen 18 und einem unmittelbar auf den Hohlraum 17 arbeitenden Mischkopf 16. Zusätzlich dazu besitzt die Aufschäumanlage (Fig. 2) einen weiteren, parallel zum Mischkopf 16 angeordneten und diesem gleichen, Mischkopf 19 und an die Mischköpfe 16,19 angeschlossene Rohrleitungen 20, 21 und 22, 23, die über elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch in an sich bekannter Weise betätigte Ventilhähne von Ventilhahngruppen 24, 25 bevorzugt wahlweise an die Rohrleitungen 14,15 angeschlossen werden können. Der Mischkopf 19 arbeitet auf den Hohlraum 17 an einer Stelle, die derjenigen des Mischkopfes 16 über den hohlen Raum hinweg gegenüberliegt, Ist der

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Hohlraum der Form geometrisch sehr kompliziert gestaltet, dann können beidseitig des hohlen Raumes auch mehr als ein Mischkopf 16 und/oder Mischkopf 19 in gebotenen und nützlichen Abständen angeordnet sein.

Auch die Füllungen EINS und ZWEI des zweiten Ausführungsbeispiels können aus gleichen oder der Einstellung nach ungleichen Reaktionsgemischen bestehen und das bei chemisch gleichen Komponenten derselben wie es bereits eingangs und zum ersten Ausführungsbeispiel angegeben worden ist.

Den Ablauf des Verfahrens zum Herstellen eines Verbundformteils von vielen anderen mit der Aufschäumanlage nach FIg, 2 möglichen Verbundformteilen erläutert, auch der zeitlichen Reihenfolge nach, am besten die nachstehende

Tabelle I. Gesamtzeit

in See.

1) Die Aufschäumanlage steht still. Die Ventilhahngruppen 24, 25 sind geschlossen. Die Form IX ist leer und dicht geschlossen. 00

2) Die Ventilhähne der Ventilhahngruppe 24 werden geöffnet; die wirksam werdenden Dosierpumpen 18 fördern, voreingestellt, eine erste Füllung über den Mischkopf 19 in die Form 11. 24 und 18 werden um- bzw. abgeschaltet. Zeit

z.B. 10 see 1°

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_w ι ι ^_m

Gesamtzeit in sec

3) Formteil aus erster Füllung ist bis zu einem plastisch-kompressiblen, nicht mehr durchschlagsfähigen Zustand aufgeschäumt unä vernetzt bzw. gehärtet, Zeit z.B. 110 see

4) Die Aufschäumanlage (18_r24) wird wieder auf Dosierung (Dosierleistung einer der oder beider Dosierpumpen 18 wahlweise gleichbleibend oder voreingestellt verändert) umgestellt und fördert eine zweite Füllung auf die Oberseite des Formteile aus erster Füllung. Die Aufschäumanlage wird wieder abgeschaltet, Zeit z.B. 5 see

5) Die Ventilhähne der Ventilhahngruppe 24 werden spätestens jetzt geschlossen, falls sie nicht bereits unter 4) geschlossen wurden. Die Ventilhähne der Ventilhahngruppe 25 werden geöffnet. Die Aufschäumanlage und mit dieser die Dosierpumpen 14,15 wird eingeschaltet. Die Dosierpumpen sxnd dem Fertigungsprogramm entsprechend ihrer Dosderleistung nach einzeln überwacht und voreingestellt. Eine dritte Füllung, nach lfolumen oder Masse und chemischer Einstellung wahlweise gegenüber erster

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- 12 -

Gesamtzeit in sec

und/oder zweiter Füllung unterschiedlich, wird über den Mischkopf 16 auf die Unterseite des ersten Formteils, diesen zusammendrük-

kend, aufgedrückt, z.B. 5 sec 13O

6) Die Aufschäumanlage (18, 25) schaltet ab, die Dosierpumpen 18 stehen still, die Ven-

tilhähne der Ventilhahngruppen 24,25 sind geschlossen. Das Verbundformteil aus drei

Füllungen wird vollständig vernetzt bzw. gehärtet, so daß entformt werden kann, z.B.

360 see 490

7) Die Form wird in an sich bekannter Weise geöffnet; der Verbundformteil wird der Form entnommen. Die Form wird wieder wie unter 1) geschlossen und dicht verriegelt, z.B.30 see

520

Je nach dem Fertigungsprogramm kann die Aufschäumanlage nach Fig. 2 auch eingeschränkt betrieben werden, so daß nur ein Formteil aus erster Füllung bzw. aus erster und zweiter oder aus erster und dritter Füllung erzeugt wird Ein jeder der nach dem Fertigungsprogramm aus Füllungen mit gleichen oder unterschiedlichen Reaktionsgemischen gleichbleibender chemischer KomponentenfVerbundformteil-j hat in dem Innern seiner Schichten und an seinen Ober-

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KRAUSS-MAFFEI * AKTIENGESELLSCHAFT · 8 MÜNCHEN-ALLACH

flächen dieselben Eigenschaften wie sie zum ersten Ausführungsbeispiel erläutert worden sind.

Mit den Aufschäumanlagen der Fig. 1 und 2 des ersten und zweiten Ausführungsbeispiels können allein schon bei Verwendung chemischer Komponenten von Polyurethanen (kurz: PUR) unter Nutzung der Möglichkeiten zum Verändern der Reaktionsmischungen durch unterschiedliches Einstellen der Dosierpumpen 8,18 die in folgender Tabelle 2 aufgezeigten Verbundkombinationen erzielt werden.

Tabelle 2

Formteil od.-schicht Formschicht od.

-beschichtung

1. Füllung

PUR-Weichschaum geringen Raumgewichts und geringer Härte

2. Füllung Formschicht od. -be s chi ch t ung

3. Füllung

PUR-Schaum erhöh- PUR-Schaura erten Raumgewichts höhten Raumge

und erhöhter Härte wichts und erhöhter Härte

PUR-Hartschaum geringen Raumgewichts und hoher Geräuschu. Wärmeisolierung

PUR-Hartschaum geringen Raumgewichts und h_oher Geräuschu.Wärmeisolierung.

PUR-Integral-Hartschaum (sog. DUROMER)

PUR-Integral-Hart
schaum erhöhten
Raumgewichts und
erhöhten mechanischen Eigenschaften (DUROMER)

PUR-DUROMER (ungeschäumt) mit hohen mechanischen Eigenschaften

PUR-DUROMER (unge- PUR-Integral-Hartschäumt) mit hohen schaum erhöhten mechanischen Ei- Raumgewichts und genschaften mit erhöhten mechanischen Eigenschaften (DUROMER)

PUR-DUROMER (unge- PUR-DUROMER (unschäumt) mit hohen geschäumt) mit mechanischen Eigen-hohen mechanischen schäften (insbes. Eigenschaften (insmit hoher Oberfla- bes.mit hoher Oberchenfestigkeit) flächenfestigkeit)

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Der Siedepunkt der verwendeten Treibmittel ist stark vom hydrostatischen Druck während der chemischen Reaktion abhängig. Während das erste Formteil in der leeren Form nahezu drucklos aufschäumt, kann durch sehr niedrige Formmassedrucke (kleiner als 10 atü) in der Formmasse der zweiten Füllungsstufe die Treibgasentstehung gedrosselt, ja vollkommen verhindert werden (ungeschäumte Verbundschichten!). Durch Abstimmung der dosierten Menge auf den Dosierungszeitpunkt (Kompressibilitätsfähigkeit des ersten Formteils!) kann als Druckniveau in der zweiten Formmasse während ihrer Erstarrung sehr fein eingesteuert werden.

Dadurch sind die in obiger Tabelle erwähnten Effekte in stufenlosen Variationen erreichbar.

Die Aufschäumanlage des dritten Ausführungsbeispiels (Fig. 3) stimmt zu einem wesentlichen technischen Teil überein mit der Aufschäumanlage des zweiten Ausführungsbeispiels (Fig. 2) und besteht in dieser Beziehung aus der Form 31 mit einem Hohlraum 37, Behältern für die Hauptkomponenten (zum Teil mit Zusätzen) 32, 33 von Reaktionsgemischen, Rohrleitungen 34,35 mit in diesen wirksamen, elektrisch angetriebenen Dosierpumpen 38 und Mischköpfen 36,39, die über Rohrleitungen 40, 41 bzw. 42, 43 mit Ventilhähnen von Ventilhahngruppen 44 bzw. mit den Rohrleitungen 34,35 verbunden sind. Dabei ist

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der Mischkopf 39, in der zeichnerischen Ansicht der Fig. 3, über dem Hohlraum '37 der Form 31 und der Mischkopf 36 unter diesem Hohlraum angeordnet.

Im Abstand zum Mischkopf 36, aber ebenfalls unter dem Hohlraum 37, ist ein weiterer Mischkopf 56 derselben Art wie die bereits erwähnten anderen Mischköpfe und wie diese ebenfalls in den Hohlraum der Form mündend angeordnet. Dieser Mischkopf 56 ist Teil einer Dosier- und Mischvorrichtung wie sie in Fig. 1 mit den Bezugszeichen 2 bis 6 und 8 gezeigt ist. Dementsprechend sind an den Mischkopf 56 Rohrleitungen 54, 55 angeschlossen, die durch zwischengefügte Dosierpumpen 58 unterbrochen und an Behälter oder Mischer 52, 53 für die Hauptkomponenten eines Reaktionsgemisches angeschlossen sind.

Anstelle der vorbeschriebenen Dosier- und Mischvorrichtung 52 bis 56 und 58 kann auf die vom Mischkopf 56 besetzte Angußöffnung der Form 31 der Düsenkopf e^ner an sich bekannten, aufschäumbare oder nichtaufschäumfähige Kunststoffschmelzen od. dgl. abgebenden, Spritzgießmaschine angesetzt werden, deren Leistung oder Füllmenge ebenfalls dosierbar ist.

Mit der Aufschäumanlage nach Fig. 3 können in Bezug auf ihre wesentlichen Ausgangskomponenten auch chemisch unterschiedliche Kunststoffe zu Formteilen aus einer Füllung oder auch zu Verbundformteilen aus mehreren Fül-

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lungen verarbeitet werden.

Zu Formteilen oder -schichten aus erster Füllung können dadurch alle diejenigen Polymere verwendet werden, die bei ihrer Entstehung oder auf dem Verarbeitungsweg und vor ihrer endgültigen Härtung plastisch-elastisch zusammendrückbar sind. Aus Polymeren dieser Art bestehende oder erzeugte Teile sind insbesondere zu nennen alle Zellstrukturformteile, die im ausgehärteten Zustand elastisch druckverformbar (kompressibftl) sind (insbesondere sogenannte PUR-Weichschaum- und Integralhalbhartschaumteile),

alle gummiähnlichen Teile mit homogenem Querschnittsaufbau,

alle hartspröden Teile mit homogenem Querschnitt, welche beim Aushärteprozeß einen plastischen und elastischen Zustand durchlaufen (dann zweite Formmasse I) und

alle hartspröden Teile mit Zellstruktur oder Integralzellstruktur und mit elastischem Zwischenzustand beim Aushärten (insbesondere PUR-Hartschaumteile, schwere PUR-Integralhartschaumteile genannt DUROMER-Teile, Thermoplastschaumgußteile.

Den Ablauf des Verfahrens zum Herstellen eines Verbundformteils von vielen anderen mit der Aufschäumanlage nach Fig. 3 möglichen Verbundformteilen erläutert, auch der zeitlichen Reihenfolge nach am besten die nachfolgende

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Tabelle 3

Gesamtzeit in sec

1) Alle Dosierpumpen 38, 58 stehen still. Die Ventilhähne der Ventilhahngruppen 44,45 sind geschlossen. Die Form 11 ist dicht geschlossen.

OO

2) Die Dosier- und Mischanlage od. dgl. 52 bis 56, 58 wird eingeschaltet. Die Dosierpumpen 58 werden wirksam und fördern die (erste) Füllung zu einem Formteil über den Mischkopf 56 in den Hohlraum 37 der Form 31. Die Dosier- und Mischanlage, z.B. 10 see

10

3) Der erste Formteil ist bis zu einem noch plastischkompressiblen Zustand aufgeschäumt, vernetzt und ausgehärtet, z.B. 110 see

120

4) Die Dosier- und Mischvorrichtung 32 bis 36, 38, 42 bis 44 wird eingeschaltet. Die Dosierpumpen • 38 werden wirksam. Die Ventilhähne der Ventil-

[ hahngruppe 44 werden geöffnet. Eine zweite Füllung eines Reaktionsgemisches wird über den Mischkopf 36 zur Unterseite des Formteiles aus erster Füllung hin in den Hohlraum 37 der Form unter teilweiser Zusammendrückung des dort bereits vorhandenen Formteils eingepreßt, z.B.5 see

125

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Gesamtzeit in sec

5) Die Dosier- und Mischvorrichtung 32 bis 36, 38, 42 bis 44 wird abgeschaltet, die Ventilhähne der Ventilhahngruppe 44 werden geschlossen und die Dosierpumpen 38 stillgelegt. Die Ventilhähne der Ventilhahngruppe 45 werden alsdann geöffnet, die Dosierpumpen 38 werden wieder wirksam. Es wird über den Mischkopf 39 eine dritte gegenüber der zweiten Füllung nach Gewichtsprozenten gleich oder ungleich zusammengesetzte Füllung weitgehend beliebiger Masse oder Volumens, vgl. vorhergehende Beispiele oben, zur Oberseite des Formteils aus erster Füllung hin in den Hohlraum 37 der Form 31 unter teilweiser (weiterer) Zusammendrückung des bereits dort vorhandenen Formteils zumindest erster Füllung eingepreßt, z.B. 5 see

6) Die Dosier- und Mischvorrichtung 32 bis 35, 38 bis 41, 45 wird wieder abgeschaltet; die Ventilhähne der Ventilhahngruppe 45 werden wieder geschlossen; der aus drei Füllungen gebildete Verbundformteil wird vollständig vernetzt bzw. ausgehärtet, so daß der Verbundformteil

entformbar ist, z.B. 360 see

490

- 19 -

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130

- At

Gesamtzeit in sec

7) Die Form 31 wird in an sich bekannter Weise geöffnet; der Verbundformteil wird der Form entnommen. Die Form wird wieder wie unter 1) geschlossen und dicht verriegelt, z.B. 30 see

520

Auch hei allen möglichen anderen Verfahrensvorgängen des dritten Ausführungsbeispiels verhält sich der Formteil aus erster Füllung so wie es zu den Ausführungsbeispielen 1 und 2 eingehender erläutert worden ist. Die Größen der Massen oder Volumen und/oder die Zusammensetzungen der zu verarbeitenden Reaktionsgemische u. dgl. des dritten Ausführungsbeispiels sind in derselben Weise wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen unterschiedlich einstellbar.

Abändernd zur Fig. 3 können jeder Ventilhahngruppe 44, 45, einzeln jeweils für sich, Dosierpumpen 38 und Behälter 32,33 zugeordnet sein. Eine derartige Maßnahme ist. z.B. dann vorteilhaft, wenn die räumlichen Verhältnisse größere Behälter ausschließen, aber kleinere Behälter, paarweise wiederholt, zulassen. Unbedingt erforderlich ist diese paarweise Wiederholung der Anordnung der Behälter dann, wenn über einen der Mischköpfe 36, 39 solche Reaktionsgemische in den Hohlraum der Form 31 eingeführt werden sollen, die, zumindest zum Teil, andere Komponenten enthalten. Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung, die nach Masse oder Volumen und chemischer Einstellung gleichartige zweite und dritte Fül-

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lungen in den Hohlraum 37 der Form 31 einbringt, können diese Füllungen über die Mischköpfe 36,39 auch gleichzeitig erfolgen. In diesem Fall kann auf die Ventilhahngruppen 44, 45 verzichtet werden. Eine derartige andere Komponente könnte z.B. schon Polyester anstelle von Polyäther sein. Anstelle einer Dosier- und Mischvorrichtung 32 bis 36, 42 bis 44 oder 32 bis 35, 38 bis 41, 45 kann auch eine an sich bekannte Spritzgießmaschine, die aufschäumbare oder nichaufschäumbare Kunststoffschmelzen od. dgl. abgibt mit ihrem Düsenkopf auf die sonst von einem Mischkopf 36, 39 besetzte Angußöffnung der Form 31 angesetzt werden.

Mit der Aufschäumanlage nach Fig. 3 bzw. des dritten Ausführungsbeispiels können beispielsweise allein schon bei dem Herstellen von Verbundformteilen aus Polyurethanen (kurz: PUR), anionisch polymerisieren Polyamiden (PoIykondensationsprodukt) und Thermoplasten die in nachstehender Tabelle 4 aufgeführten Verbundkombinationen unter Nutzung der Dosiermöglichkeiten erzielt werden.

Tabelle 4

Formteil od.-schicht erster Füllung

PUR- Reichschaum

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Formschicht od.-beschichtung zweiter Füllung

PUR-Integral-Halb-Hartschaum ode.r PUR-Elastomer (ungeschi)

oder
PUR-Hartschaum

oder

PUR-Integral-Hartschaum (DUROMER)

Formschicht od. beschichtung dritter Füllung

PUR-Integral-Halb-Hartschaum oder PUR-Elastomer (ungeschäumt) oder PUR-Harts chaum oder

PUR-Integral-Hartschaum (DUROMER)

- 21

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Formteil od.-schicht
erster Füllung

PUR-Integral-Halbhartschaum

Formschicht" od. -beschichtung zweiter Füllung

PUR-Elastomer (ungescht.

oder

PUR-Integral-Hartschaum (DUROMER)

oder

PUR-DUROMER (ungeschäumt)

oder

Anionisch polymerisiertes Polyamid

PUR-Hartschaum PUR-Elastomer (un-

oder geschäumt)

PUR-Integralhartschaum oder Formschicht od.-beschichtung dritter Füllung

PUR-Elastomer (ungescht.) oder PUR-Integral-Hartschaum (DUROMER)

oder

PUR-Duromer (ungeschäumt)

oder

Anionisch polymerisiertes Polyamid

PUR-Elastomer (ungeschäumt) oder

(DUROMER)

PUR-Duromer (gescht.) PUR-DUROMER (gehohes Raumgewicht schäumt, hohes

oder Raumgewicht)

PUR-DUROMER (ungescht) oder

Thermoplastschaum

oder

Anionisch polymerisiertes Polyamid

PUR-DUROMER,
(geschäumt od. ungeschäumt)

oder

PUR Elastomer (ungeschäumt

oder

Anionisch polymerisiertes Polyamid

PUR-DUROMER (ungeschäumt) oder

Anionisch polymerisiertes Polyamid

PUR-DUROMER, ,(geschäumt od. ungeschäumt)

oder

PUR-Elastomer (ungescht.)

oder

Anionisch polymerisiertes Polyamid

Zumindest die Polymerarten der Spalten 2 und 3 können, "permutiert", zu weiteren Verbundformteilen zusammengesetzt werden, deren Formschichten oder -beschichtungen aus zweiter und dritter Füllung unterschiedlich sind, also je Verbundformteil aus chemisch und physikalisch unterschiedlich strukturierten Polymeren bestehen.

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übliche Ausgangssubstanzen für die vorerwähnten insbes. auch ersten Füllungen sind geeignete Polymerkomponenten, Polymere oder Kopolymere, z.B. Reaktionsgemische von Polyurethanen (Polyadditionsprodukten) beliebiger Härtezustände, Polyäthylen, Polypropylen (Polymerisationsprodukte von Olefinen) und bestimmte Polyester (Polykondensationsprodukte) . Diese Ausgangssubstanzen werden in flüssiger, noch nicht vernetzter Form oder als Schmelzen od. dgl. bereits gegebener Polymere in üblicher Weise in den Hohlraum der Form eingeführt.

Weitere Shichtkombinationen, die insbesondere den bei Verbundverfahren erforderlichen Niederdruckverhältnissen genügen, sind möglich, z.B. Polyesterbeschichtungen zu dampfstoßgeschäumtem Polystyrolleichtschaum oder auf Phenolharzschaum. Zu Schichten können weiterhin beispielsweise noch verarbeitet werden Epoxyde (Polyadditionsprodukte) , Nylonarten (also Sonderarten von Polyamiden) , Polybuten, Poly-4~Methylpenten - 1, Polymere und Kopolymere von Vinylchlorid, Polymere und Kopolymere von Methylmethacrylat und lineare Polyester, wie Polyäthylentherephthalat.

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Claims

2 i r/582 TIi 140 Patentansprüche

1.; Verfahren zum Herstellen eines porigen Gegenstandes aus polymerem Kunststoff durch Einbringen einer Füllung, einer aufschäumbaren Ausgangs-Substanz in eine Form, deren geschlossener Hohlraum dem Volumen nach dem Volumen der voll aufgeschäumten Füllung entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß in den unverändert geschlossenen Hohlraum der Form zumindest eine weitere aufschäumbare oder nicht aufschäumbare Füllung derselben oder einer anderen Ausgangs-Substanz unter schicht "bildender Festlegung auf der ersten Füllung dann eingeführt wird, wenn die aufschäumende erste Füllung zumindest einen bereits durchschlagsfesten, aber noch plastischen Vernetzungs- oder Härtungszustand erreicht hat.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der ersten Füllung nachfolgende Füllung in den Hohlraum der Form so unter Druck eingeführt wird, daß die bereits vorgeschäumte und wenigstens teilweise gehärtete erste Füllung, den der zweiten Füllung gemäßen Anteil des Hohlraums der Form freigebend, zusammengedrückt wird.

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3. Verfahren nach. Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß abändernd als erste Füllung ein maximal dem Hohlraum (7» 17» 37) der Form form- und größenmäßig entsprechender vorgefertigter zelliger Körper vorzugsweise faseriger Art in den Hohlraum der Form eingelegt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Füllung wahlweise auf einer von sich gegenüberliegenden Seiten der bereits vorgeschäumten ersten Füllung in den Hohlraum der Form eingeführt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 31 dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite und dritte Füllung vorzugsweise auf entgegengesetzten Seiten der bereits vorgeschäumten ersten Füllung in den Hohlraum der Form eingebracht werden,

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Volumen oder Masse der zweiten aufschäumbaren oder nicht aufschäumbaren Füllung gleich oder kleiner als_: Volumen oder Masse der aufschäumbaren ersten Füllung ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß Volumen oder Masse einer jeden

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von zwei zusätzlichen (zweiter und dritter) aufschäumbaren oder nicht aufschäumbaren Füllungen höchstens die Hälfte von Volumen oder Masse der aufschäumbaren ersten Füllung "beträgt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 "bis 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß "bei ;je einer aufschäumbaren und niohtaufschäumbaren zusätzlichen (zweiten und dritten) Füllung Volumen oder Masse der aufschäumbaren zusätzlichen Füllung gleich oder kleiner als Volumen oder Masse der aufschäumbaren ersten Füllung und Volumen oder Masse der nichtaufschäumbaren zusätzlichen Füllung mindestens zum Ausbilden einer geschlossenen, dünnen Schicht ausreicht.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste aufschäumfähige Füllung aus einem aufschäumfähigen Polyadditions-Iteaktionsgemisch, z.B. für ein Polyurethan irgendeinen Härtegrades, besteht.

10, Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste aufschäumfähige Füllung durch die aufschäumfähige Schmelze eines thermoplastischen Kunststoffes, z.B. Polyolefin* ^olymerer oder .kopolymerer Art, gegeben ist.

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11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 Ms 8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der auf die erste Füllung folgenden möglichen weiteren Füllungen aus ungeschäumte oder geschäumte Elastomere oder Duromere irgendeines Härtegrades bildenden Polyadditionsreaktionsgemischen, z.B. der Polyurethane, "besteht.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 Ms 8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der auf die erste Füllung folgenden möglichen weiteren Füllungen auf⁷"* / einem Polykondensationsprodukt, z.B. einem anionisch polymerisierten Polyamid, besteht.

13. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 Ms 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Behälter (12, 13; 32, 33) und Dosierpumpen (18; 38) für die Hauptkomponenten von Reaktionsgemischen v/ahlweise an jeweils eine von mehreren an eine einzige Form (17, 31) angeschlossenen Mischvorrichtungen (16; 36) anschalfbar sind.

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