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Verfahren zum Herstellen von hohlen Gegenständen aus mit einem Plastifizierungsmittel
versetzten Vinylharzen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen
von hohlen Gegenständen aus mit einem Plastifizierungsmittel versetzten Vinylharzen,
wie Polyvinylchlorid und ähnlichen Vinylpolymerisaten und -mischpolymerisaten, bei
dem eine abgemessene Menge des zu formenden Materials als Charge in den Hohlraum
einer geteilten nicht porösen Form eingebracht und die Form nach dem Schließen in
einer Mehrzahl von Ebenen gedreht wird, um die Charge als gleichmäßige Schicht über
die gesamte Innenfläche des Formhohlraumes zu verteilen.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung ist besonders für die Herstellung
von solchen hohlen Gegenständen wie Puppen, Puppenköpfen, Spielzeugfiguren und Bällen
geeignet, bei denen es auf ein gutes Aussehen und angenehmes Anfühlen ankommt. Es
kann jedoch auf die Herstellung anderer Arten von hohlen Gegenständen angewendet
werden, für welche mit einem Plastifizierungsmittel versetzte Vinylharze geeignet
sind.
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Es ist eine Vorrichtung zum Herstellen von Hohlkörpern aus plastischen
Massen, insbesondere Kautschukmassen, in einer Gruppe von Hohlformen bekannt, auf
deren Innenfläche die plastische Masse durch kreisendes Verdrehen der Formen um
zwei quer zueinander stehende Achsen ausgebreitet wird.
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Bei der bekannten Vorrichtung sind die nach Einfüllen der plastischen
Masse verschlossenen Formen in einer Ebene oder in mehreren Ebenen über- oder nebeneinander
auf einem Traggestell gelagert, das um eine Achse innerhalb eines äußeren Rahmens
drehbar ist, der seinerseits um eine quer zur Drehachse des Formtraggestells verlaufende
Achse mit einer gegenüber dem Formtraggestell veränderten, z. B. niedrigeren Geschwindigkeit
umläuft.
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Es ist ferner ein Verfahren zur Verarbeitung von thermoplastischen,
vor der Formgebung gelierten und durchgekneteten Kunststoffen mit Weichmacherzus
atz zur Herstellung elastischer Formkörper bekannt, bei welchem der Kunststoff bereits
während des Gelierens und Durchknetens in einer Presse einer Vorpressung unterworfen,
dann ohne Druckminderung einer zweiten Presse zugeführt und aus dieser unmittelbar
in die Hohlform gedrückt wird.
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Die Erfindung bezweckt insbesondere das Verfahren und die Technik
der Herstellung von hohlen geformten Gegenständen aus weichgemachten Vinylharzen,
insbesondere Polyvinylchlorid und Mischpolymerisaten, z. B. dem Mischpolymerisat
von Vinylchlorid und Vinylacetat unter Verwendung einer geteilten nicht porösen
Form, deren Hohlraum mit einer abgemessenen Menge des zu formenden Materials beschickt
wird,
und Drehung der geschlossenen Form in einer Mehrzahl von Ebenen, derart zu verbessern,
daß diese Stoffe bei der Herstellung solcher Gegenstände in vorteilhafter Weise
verwendet werden können und daß das Erzeugnis gleichförmig ist und das richtige
Gefüge und die gewünschte Elastizität mit einem Minimum an Ausschuß oder minderwertiger
Ware besitzt.
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Gemäß der Erfindung erhitzt man die auf der Formhmenfläche gebildete
Schicht des Vinylharzes bei sich drehender Form bis zum Gelieren, führt dann der
geschlossenen Form zusätzliche Wärme zu, durch die die gelierte Schicht gegen die
Innenfläche der Form geschmolzen wird, kühlt darauf die Form nur so weit ab, bis
die Temperatur der Schicht etwas unterhalb ihres Schmelzpunktes liegt, und entfernt
dann den fertigen Gegenstand aus der Form.
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Nach dem Verfahren gemäß der Erfindung werden Erzeugnisse von hervorragender
Qualität erhalten, die sich sowohl hinsichtlich der genauen Abformung des Musters
der Form als auch hinsichtlich der Festigkeit und Gleichmäßigkeit des hergestellten
hohlen Gegenstandes auszeichnen.
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel,
das sich auf die Herstellung von kleinen hohlen Puppen bezieht, näher erläutert.
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Fig. 1 zeigt ein Beispiel einer zweiteiligen Form, welche zur Herstellung
kleiner Puppen geeignet ist, in geöffnetem Zustand;
Fig. 2 zeigt
die Form in einer anderen Stufe des Verfahrens in geschlossenem Zustand; Fig. 3
zeigt eine Puppe, welche nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellt worden
ist.
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Zur Herstellung der zu formenden oder zu gießenden Masse werden Plastifizierungsmittel
und Vinylharz innig gemischt; Es kann ein Gemisch von Plastifizierungsmitteln verwendet
werden, das außerdem ein Streckmittel, z. B. eine teilweise hydrierte Mischung von
isomeren Terphenylen, und ein Stabilisierungsmittel, wie Barium-Harz-Oleat, enthält.
Die Plastifizierungsmasse kann beispielsweise folgende Zusammensetzung haben: Dioctylphthalat
. .. 2438 g Dioctyladipat . . . 1644 g Streckmittel ........ . 1077 g Barium-Harz-Oleat
.. 284 g Die Viscosität der zu verwendenden Gießmasse hängt von dem Mengenverhältnis
von Plastiflzierungsmasse zu Vinylharz ab, wobei die Wahl der anfänglichen Viscosität
der Gießmasse durch die bei dem Fertigerzeugnis gewünschte Festigkeit und Elastizität
bestimmt wird. Der Anteil von Plastifizierungsmittel zu Vinylharz kann zwischen
25 und 150 °/o variieren.
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Bei der Wahl solcher Mengenverhältnisse von Plastifizierungsmittel
und Vinylharz kann die anfängliche Viscosität einen Wert von 5000 cP und darüber
aufweisen. Die Gießmasse kann außerdem noch inerte Füllstoffe, wie Ton oder Schlämrnkreide,
und gegebenenfalls Pigmente sehr feiner Teilchengröße enthalten.
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Beispielsweise können zur Herstellung der Gießmasse etwa 1200 g Füllstoff
und etwa 6350 g eines Vinylpolymerisatpulvers zu dem genannten Ansatz der Plastifizierungsmasse
zugegeben werden. Die erhaltene Mischung wird innig gerührt und zweckmäßig unter
Vakuum, z. B. von 68 cm, entlüftet. Die sich ergebende Gießmasse ist dann eine glatte
homogene Flüssigkeit, die etwa die Konsistenz eines gewöhnlichen Rahms aufweist
und vollständig frei von eingeschlossenen Luftteilchen ist.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung kann in bezug auf den Gießvorgang
in einzelnen Formen durchgeführt werden; bei der Herstellung in technischem Maßstab
ist es jedoch erwünscht, eine automatische Maschine zu verwenden, bei welcher eine
Vielzahl von Formen auf einem endlosen Förderband durch eine Beschickungsstelle
geführt wird, an welcher eine Charge des Gießmaterials, welche ausreicht, um die
äußere Hülle 7 des Spielzeuges 6 zu bilden, dem einen Teil einer Matrize oder Form
8 zugeführt wird, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, in welcher die zugeführte Gießmasse
mit 10 angedeutet ist. Die Form wird dann geschlossen, und ihre Teile werden fest
zusammengeklemmt, um einen Verlust an Gießmasse zu verhindern. Die Form wird darauf
in verschiedenen Ebenen fortlaufend gedreht, so daß das Material auf der gesamten
inneren Oberfläche der Form eine gleichförmige Schicht 12 bildet. Zuerst geliert
das Material an der Innenwand der Form, und dann, wenn die Form ihre Bewegung durch
eine beheizte Kammer hindurch fortsetzt, schmilzt die Haut oder Hülle, um die Wandung
des Fertigerzeugnisses zu bilden. Die Form wird dann zweckmäßig durch einen Wasserstrahl
gekühlt, bis die Temperatur des Erzeugnisses sich ausreichend unterhalb des Schmelzpunktes
befindet. Danach wird die Form geöffnet und das Erzeugnis her-
ausgenommen. Mit Rücksicht
auf die Temperatur der Luft in dem Körper des Fertigerzeugnisses ist es erwünscht,
das Erzeugnis zu ventilieren, gewöhnlich nachdem es aus der Form entfernt worden
ist, andernfalls würde beim Abkühlen das Erzeugnis zusammenfallen. Eine Ventilieröffnung
des Erzeugnisses ist bei 14 in Fig. 3 angedeutet.
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Die Größe der Charge, welche in die Form eingeführt wird, soll so
bemessen sein, daß eine Hülle oder Schale von der gewünschten Dicke an der Forminnenfläche
gebildet wird und kein nicht gelierter oder nicht verfestigter Rückstand an Gießmasse
vorhanden ist. Bei früheren Versuchen ist es üblich gewesen, die Form mit einer
größeren Menge an Gießmasse zu beschicken, aus einer gewissen Menge der Gießmasse
auf der Innenwand der Form eine Schale oder Hülle bilden zu lassen und dann den
Überschuß oder die nicht gelierte Masse aus der Form auszugießen. Durch geeignete
Zusammensetzung des Materials und Einführung der genauen Menge, welche notwendig
ist, um die Hülle zu bilden, ist die Entfernung von nicht geliertem oder nicht verfestigtem
Material bei dem Verfahren gemäß der Erfindung nicht erforderlich, so daß das Verfahren
nicht nur vereinfacht wird, sondem es auch für fortlaufende maschinelle Arbeitsvorgänge
geeignet gemacht wird.
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Die Wärme, die erforderlich ist, um die Vinylharze zunächst zu gelieren
und dann zu schmelzen, ändert sich mit der Zusammensetzung; die anzuwendenden Temperaturen
liegen aber gewöhnlich zwischen 149 und 2040 C. Die erforderliche Zeit hängt von
einer Anzahl von Faktoren, z. B. der Zusammensetzung der Gießmasse und der Wärmeleitfähigkeit
der Form ab.
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Gewöhnlich wird die Form einer Strahlungsbeheizung unterworfen, und
die erforderliche Zeit, um das Innere der Form auf Schmelztemperatur zu bringen,
sowie die Zeit, welche notwendig ist, um das Verfahren zu vollenden, wird durch
die Erfordernisse in jedem einzelnen Fall beherrscht. Bei dem gegebenen Beispiel
wurde die Temperatur im Inneren der Form während eines Zeitraumes von 2 Minuten
auf etwa 2040 C gehalten.
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Während der Gelier- und Schmelzperiode ist die Form vollständig geschlossen,
so daß der Druck innerhalb der Form notwendigerweise auf einer erheblichen Höhe
gehalten wird. Dieser Innendruck wirkt auf die Hülle aus Vinylharz, das sich auf
der Forminnenfläche abgesetzt hat, und es ist anzunehmen, daß darin ein wesentlicher
Faktor zur Erzielung der Qualität des Fertigerzeugnisses liegt.
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Nachdem die Schmelzperiode beendet ist, wird die Form bis auf eine
Temperatur gekühlt, die ausreichend unterhalb der Schmelztemperatur liegt und bei
welcher der fertige Gegenstand ohne Verletzung aus der Form herausgenommen und gehandhabt
werden kann, wobei die Verringerung des Drucks dennoch kein Zusammenfallen des Gegenstandes
verursacht.
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Dies wird z. B. dadurch erreicht, daß die Form einem Wasserstrahl
ausgesetzt wird, welcher die Temperatur auf etwa 82 bis 930 C herabsetzt. Nachdem
der Gegenstand aus der Form entfernt worden ist, wird er gemäß vorstehender Beschreibung
ventiliert. Dies kann auch dadurch erfolgen, daß beispielsweise in der Form ein
Zapfen 16 angeordnet wird, welcher während des Gießvorganges die Öffnung in der
Wandung des Behälters bildet.
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Irgendwelcher Grat, der etwa durch Hindurchsickern einer kleinen
Menge der Gießmasse durch die
Fuge der Form entstanden sein sollte,
wird entfernt, wonach der Gegenstand dann fertig ist Einer der Vorteile des Verfahrens
gemäß der Erfindung besteht darin, daß bei seiner Anwendung höchst komplizierte
Form- oder Matrizenmuster genau und treu in dem fertigen Gegenstand wiedergegeben
werden. Das Verfahren gemäß der Erfindung ist insbe sondere für die Herstellung
von hohlen Gegenständen, z. B. Kinderspielzeug, durchgeführt worden. Es wurde jedoch
gefunden, daß das Gießmaterial auch in Verbindung mit anderen Gießverfahren verwendet
werden kann, bei welchen eine Schicht des Gießmaterials auf einer Form oder einer
anderen Unterlage oder einem Träger niedergeschlagen und dann zum Schmelzen gebracht
wird.