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DE2104968A1 - Formkoerper aus kunststoff und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Formkoerper aus kunststoff und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number
DE2104968A1
DE2104968A1 DE2104968A DE2104968A DE2104968A1 DE 2104968 A1 DE2104968 A1 DE 2104968A1 DE 2104968 A DE2104968 A DE 2104968A DE 2104968 A DE2104968 A DE 2104968A DE 2104968 A1 DE2104968 A1 DE 2104968A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
hull
thermoplastic
heated
molded body
cellular
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE2104968A
Other languages
English (en)
Inventor
Wilfred Clarence Schlager
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Uniroyal Inc
Original Assignee
Uniroyal Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Uniroyal Inc filed Critical Uniroyal Inc
Publication of DE2104968A1 publication Critical patent/DE2104968A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C51/00—Shaping by thermoforming, i.e. shaping sheets or sheet like preforms after heating, e.g. shaping sheets in matched moulds or by deep-drawing; Apparatus therefor
    • B29C51/16—Lining or labelling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/04—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped cellular or porous
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/30—Vehicles, e.g. ships or aircraft, or body parts thereof
    • B29L2031/3067—Ships
    • B29L2031/307—Hulls
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
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    • Y10T428/249987—With nonvoid component of specified composition
    • Y10T428/249991—Synthetic resin or natural rubbers
    • Y10T428/249992—Linear or thermoplastic

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)

Description

PATENTANWÄLTE
DIPL.-PHYS. DR. J. FRICKE
BRAUNSCHWEIG MÜNCHEN
1450
UNIROYAL Inc.,
1230 Avenue of the Americas, New York, New York 10020
Formkörper aus Kunststoff und Verfahren zu seiner Herstellung
Die Erfindung betrifft einen Formkörper aus Kunststoff und ein Verfahren zu seiner Herstellung.
Es sind bisher Anstrengungen gemacht worden, um Formkörper aus einem zellenförmigen thermoplastischen Material durch verschiedene Verfahren zu versteifen und zu schützen und zwar dadurch, daß man ein Überzugselement, z.B. durch Injektionsformen, Kaltformen oder Vakuumformen herstellt und dieses vorgefertigte Teil dann auf den zellenförmigen Teil aufgebracht hat, um die beiden vorgefertigten Teile aufeinander anzupassen. Eine größere Schwierigkeit, die dabei auftritt, besteht darin, einen engen und festen Sitz zwischen den beiden Teilen zu erzielen. Diese Schwierigkeit gründet zum größten Teil auf der Tatsache, daß es praktisch unmöglich ist, den zellenförmigen Teil in engen dimensionalen Toleranzen herzustellen, was insbesondere dann gilt, wenn er in der bekannten Weise aus expandierbaren Polystyrolteilchen hergestellt wird. Es sind zahlreiche Versuche
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gemacht worden, um dieses Problem zu lösen. Hierbei wurden Klebstoffe zwischen den beiden Teilen angewendet. Diese Klebstoffe enthalten jedoch unabänderlich flüchtige organische Lösungsmittel, welche eine Gefahr für die Entstehung von Feuer oder eine Vergiftungsgefahr heraufbeschwören und eine Veränderung des expandierten thermoplastischen Teils hervorrufen.
In einigen Fällen wurden Versuche gemacht, um die strukturelle Schwäche eines zellenförmigen thermoplastischen Materials, z.B. expandiertem Polystyrol, das entweder aus Polystyrolteilchen oder Extrudieren eines Polystyrols, welches ein flüchtiges organisches Mittel aus Blasmittel enthält, hergestellt worden sind, indem man auf die Außenseite des zellenförmigen Körpers eine Schicht aus Harzfiberglas aufgebracht und den Harz ausgehärtet hat. Solche Versuche stellten sieh jedoch in der Praxis als nicht befriedigend heraus.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Formkörper zu schaffen, der aus einem zellenförmigen Kunststoffmaterial und einer festen Außenschicht als Schutzschicht besteht, welche fest miteinander verbunden sind, ohne daß dafür Klebstoffe oder flüchtige Lösungsmittel benötigt werden bzw. derAufwand der Aufbringung einer Harzfiberglasschicht entfällt.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Formkörper aus zellenförmigem, thermoplastischen Material mit einer Schicht aus einem blatt- oder tafelförmigen Material überzogen ist, wobei die
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Schicht mit dem Formkörper durch zähflüssiges Schmelzen fest verbunden ist. Dabei besteht der Formkörper vorteilhafterweise aus expandiertem Polystyrol, während die thermoplastische Schicht vorteilhafterweise aus einem ABS-Polymer (Acrylonitril-Butadien-Styrol-Polymer) besteht. Bei diesem Formkörper braucht die Schutzschicht nicht vorgeformt zu werden, so daß die Fertigungstoleranzen bei dem Formkörper keine beeinträchtigende Rolle •spielen. Ein Klebstoff oder ein flüchtiges Lösungsmittel werden nicht benötigt, da die beiden Materialien durch zähflüssiges Schmelzen fest miteinander verbunden sind. Auch wird hierbei das Aufbringen einer Fiberglasharzschicht vermieden. Die thermoplastische Schicht läßt sich dabei mit vollständiger Genauigkeit auf den zellenförmigen Körper und zwar über dessen ganzer Oberfläche aufbringen, auch wenn diese Oberfläche Unregelmäßigkeiten oder Abweichungen von der Maßhaltigkeit besitzt. Bei der Aufbringung der thermoplastischen Schicht tritt nur eine sehr geringe bemerkbare Verfestigung oder ein Einfallen des zellenförmigen Körpers an der Zwischenschicht zwischen diesem Körper und der Schicht auf. Das Äußerste an Verfestigung der Oberfläche eines aus Polystyrolteilchen gebildeten Formkörpers, der nach der Erfindung durch eine Schutzschicht überzogen ist, ist auf einen Dickenbereich von 0,8 mm beschränkt.
Zum Herstellen des neuen Formkörpers sieht die Erfindung ein neues Verfahren vor. Dieses ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Schicht aus thermoplastischem, tafelförmigen oder blattförmigen Material direkt auf einen vorgeformten Körper aus
ORIGINAL ISFgCTiS
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thermoplastischem Material dadurch aufgebracht wird, daß das Blatt oder die Tafel aus thermoplastischem Material auf eine Temperatur erwära-t wird, in welcher das Material ziehbar wird, daß man das erwärmte thermoplastische Material und den vorgeformten Körper aus zellenförmigem thermoplastischen Material nebeneinander bringt, worauf mau das erwärmte thermoplastische Überzugsmaterial gegen die Oberfläche des geformten Körpers zieht, wobei man das thermoplastische Material zur engen Anlage an die Oberflächenbereiche des Formkörpers bringt und beide miteinander durch einen zähflüssigen Schmelzvorgang vereinigt.
Mit diesem Verfahren werden alle Klebstoffe oder sonstigen, flüchtige Lösungsmittel enthaltenden Bindematerialien vermieden. Das thermoplastische Material läßt sich mit großer Genauigkeit dem Verlauf der Oberfläche des Formkörpers anpassen. An allen Stellen wird außerdem eine feste Verbindung zwischen beiden erhalten, ohne daß die Zellenstruktur des Körpers in einer nennenswerten Tiefe beeinträchtigt wird.
Die einzige mögliche Ausnahme einer genauen Anpassung der Schutzschicht an den zellenförmigen Körper könnte beim Ausführen der Erfindung an Stellen auftreten, an denen ein sehr spitzer Winkel, z.B. ein 90° Winkel in der Oberfläche des zellenförmigen Körpers vorliegt, gegen welchen der AnpassungsVorgang ausgeübt wird. Beispiele sind hierbei Abschnitte an der Innenseite eines Bootskörperf , der nachfolgend als Beispiel beschrieben wird, an denen die Mastbuchse angebracht wird bzw. an denen sich der Mittel-
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schlitz im Boden des Bootskörpers befindet. Die Bildung von Hohlstellen oder unvollkommene Anpassung an solchen Bereichen kann leicht dadurch vermieden werden, daß man diese Stellen mit einem Füllkörper der entsprechenden Abmessungen ausformt und/ oder, daß man Vakuumöffnungen an den entsprechenden Stellen in diesem Bereich vorsieht.
Das Ausformen des blattförmigen Materials gegen die Oberfläche des geformten Körpers wird vorteilhafterweise mit Hilfe eines Gasdruckunterschiedes erreicht.
Der vorgeformte Körper kann durch Extrudieren von Polystyrol- . schaum oder durch Aufschäumen von Polystyrolkügelchen oder -teilchen hergestellt werden.
Bei dem Ausformen wird ein Vakuumvorgang bevorzugt. Wenn dae erwärmte Material geformt wird, wird es fest gegen den zellenför- ' migen Körper gezogen, wobei Luft aus dem Bereich zwischen dem Schichtmaterial und dem Körper abgezogen wird. Dies führt dazu, daß eine genaue Anpassung an die Oberfläche des zellenförmigen Körpers erreicht wird. Wenn das heiße Schichtmaterial die Oberfläche des geschäumten Körpers berührt, der sich normalerweise auf Raumtemperatur befindet, zu mindest auf einer Temperatur, die erheblich unterhalb der Schmelztemperatur liegt, was sehr oft gut unterhalb der Temperatur des blattförmigen Materials ist, erweicht die Oberfläche des geschäumten Körpers ausreichend, so daß es mit dem Überzugsmaterial an der Zwischenfläche zueam-
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aienschmilzt und eine sehr feste Schmelzverbindung ergibt. Da der geschäumte Körper ein ausgezeichneter Wärmeisolator ist, d.h. nur sehr geringe thermische Leitfähigkeit besitzt, wird das Erwärmen und Schmelzen im Bereich seiner Oberfläche beschränkt auf einen sehr dünnen Oberflächenbereich. Dies verhindert Verformungen des zellenförmigen Körpers, welche auftreten würden, wenn der thermische Einflußbereich ziemlich groß ist und daher ein Zusammenfallen von Körperzellen stattfindet. Dadurch wird gleichzeitig die Verwendung von einem auf organischem Lösungsmittel basierenden Zement oder organischen Lösungsmitteln überhaupt, welche die Gefahr der Vergiftung und des Entstehens von Feuer in eich bergen, vermieden» die ebenfalls zu einer Veränderung oder Schrumpfung des geschäumten plastischen Körpers führen könnten.
Aufgrund der konstruktiven Schwäche vieler zellenförmiger Körper, die mit Hilfe der vorliegenden Erfindung geschützt und versteift werden, ist es bei der praktischen Durchführung der Erfindung notwendig, den Formkörper gegen Verletzungen oder Verformungen starr abzustützen, wenn das Anformen der Schicht mit Hilfe von Vakuum erfolgt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungebeispiel näher erläutert. Als Ausführungsbeispiel ist hierbei die Herstellung eines ganz aus Kunststoff bestehenden Boots vorgesehen, welches einen zellenförmigen thermoplastischen Bootskörper aufweist, der über seine ganze innere und
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äußere Oberfläche durch ein blattförmiges thermoplastisches Material gemäß der vorliegenden Erfindung geschützt ist.
Es zeigen Pig.1 eine perspektivische Ansicht eines Bootskörpers vor der Anbringung der Schutzschicht sowie eines Vakuumgehäuses, das zum Anbringen der Schutzschicht auf die Innenfläche des Körpers geeignet ist;
Fig.2 einen senkrechten Querschnitt vor der Anbringung der inneren Schutzschicht auf dem Bootskörper;
Fig.3 eine ähnliche Schnittdarstellung des Bootskörper nach der Anbringung der inneren Haut;
Fig.4 einen detaillierten Schnitt eines Abschnittes des Bootskörpers und der zugehörigen Unterstützung.
Fig.5 ist ein wesentlich vergrößerterSchnitt durch einen Abschnitt der Haut und des Bootskörpers vor deren Berührung.
Fig.6 ist ein ähnlicher Schnitt wie Fig.5f nach dem Zusammen bringen von Schicht und Schaumkörper.
Fig.7 ist ein Querschnitt durch einen umgedrehten Bootskörper und einem weiteren zugehörigen Vakuumgehäuse zur Anbringung der Schutzhaut auf der Außenoberfläche des Bootskörpers.
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Fig.8 ist eine ähnliche Ansicht nach Anbringung der Schutzschicht und
Fig.9 ein Querschnitt durch das fertiggestellte Boot.
Die Figuren zeigen eine bevorzugte Anwendung der Erfindung bei der Herstellung eines ganz aus Kunststoff bestehenden Bootes mit einem zellenförmigen Kern, der auf beiden Seiten, nämlich der Innenseite und der Außenseite durch eine thermoplastische Schutzschicht geschützt ist. Der Bootskörper ist mit 1 bezeichnet, der typischerweise in bekannter Art aus einem expandierbaren Polystyrol, z.B. in Form von Kügelehen, hergestellt ist und eine Wand mit einer Dicke von etwa 5 cm aufweist. Auf diesem inneren Kern ist über die ganze Oberfläche eine Haut 12 aus ABS-Kunststoffmaterial in einer Ausgangsdicke von etwa 1,5 nun vorgesehen, wobei der Bootskörper in einem Stützbett 6 gemäß Fig.1 abgestützt ist. In den Kern oder Schaumkörper 1 sind Löcher 2 an entsprechenden Stellen in gewünschter Weise angebracht, z.B. durch Durchstechen mit heißen Nadeln oder durch Bohren. Diese Löcher ermöglichen dem Vakuum den wirksamen Zutritt in dem Bereich zwischen der Schutzschicht und der Außenfläche des Schaumkörpers während der Vakuumverformung. In einem typischen Fall sind die Bohrungen 2 in einer horizontalen Ebene nahe dem Boden des Bootes angeordnet und vollständig um den Bootskörper 1 gemäß Fig.1 verteilt.
Ein Vakuumgehäuse 3 wird verwendet, um die innere Haut einzu-
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bringen. Das Vakuumgehäuse weist einen Boden und Seitenwände, ein Vakuumanschlußrohr 4, das mit einer Vakuumquelle verbunden ist, die nicht gezeigt ist und einen oberen Flansch 5 an der Oberseite der Seitenwände auf. Da der Kernkörper 1 normalerweise nicht fest genug ist, um den starken Gesamtdruck auszuhalten, der durch den Atmosphärendruck während des Vakuumformschrittes ausgeübt wird, ist es normalerweise notwendig, den Kernkörper starr gegen Verformungen oder Durchbrechen durch eine feste und starre Stütze 6 zu unterstützen, die in dem Vakuumgehäuse angeordnet ist, bevor der Kernkörper 1 eingesetzt wird. Soweit notwendig, können zusätzliche Verstärkungen und Halterungen vorgesehen sein. Das Stützelement 6 ist vorzugsweise aus einem Epoxyharz hergestellt, das im starken Maße durch Fiberglas verstärkt ist. Um den Durchtritt des Vakuums durch die Unterstützung 6 zu ermöglichen, sind Löcher 7 darin vorgesehen. Da es praktisch schwierig ist, eine genaue Fluchtung der Bohrungen 7 mit den Löchern 2 zu erhalten, ist es zweckmäßig, ein Drahtgitter zwischen dem Kern 1 und der Stützt 6 vorzusehen,,daß ein freier Luftdurchtritt zu allen Zeiten von den Löchern 2 zu den Löchern 7 ermöglicht ist, so daß die Luft in das Innere des Vakuumgehäuses 3 entweichen kann. Das Drahtgitter 11 sollte wenigstens eine solche Ausdehnung besitzen, daß es die Bereiche der Löcher 2 der Bohrungen 7 überdeckt.
Eine Tafel 12 aus ABS-Material, das durch Vakuumverformung in das Innere des Bootskörpers gezogen werden soll, ist in einem Rahmen durch entsprechende Klemmittel 13 eingespannt, der etwas größer
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als der Flansch 5 des Vakuumgehäuses ist. Die Tafel 12 wird dann auf eine Temperatur erhitzt, bei der das Material durch Vakuum verformbar ist. Die Erwärmung kann durch geeignete Mittel, z.B. durch eine Heizeinrichtung 14 erfolgen, die oberhalb der Tafel angeordnet ist. In typischen Fällen wird die Tafel 12 auf eine Temperatur von etwa 177° erhitzt. Darauf wird der Klemmrahmen
über das Vakuumgehäuse abgesenkt, so daß die Tafel, die in gebrochenen Linien dargestellte Stellung einnimmt, die in Fig.3 gezeigt ist. In dieser wird die Tafel luftdicht über das Vakuumgehäuse 3 gespannt. Darauf wird ein Vakuum in dem Vakuumgehäuse erzeugt, welches dafür Sorge trägt, daß die Tafel 12 in genauer Weise der Innenfläche des Bootsrumpfes I angepaßt wird, wobei die beiden Teile in zähflüssiger Weise miteinander verschweißt werden und zwar aufgrund der Hitze, die in der Tafel 12 enthalten ist. Der Schweißvorgang setzt ein, sobald eine Berührung mit dem Kern vorliegt. Währenddessen wird die Luft vor der in Verformung befindlichen Tafel abgezogen, wenn diese in Berührung mit der Oberfläche des Kernes gelangt. Vakuumöffnungen 15 sind außerdem in den obersten Abschnitten der Stütze 6, die zur Unterstützung des Dollbordes, sowie in den Wänden des Vakuumgehäuses 13 vorgesehen, um die Tafel 12 fest in die mit ausgezogenen Linien wiedergegebene Stellung zu ziehen, die rechts und links in Fig.3 gezeigt ist. Hierdurch wird ein durch Schmelzschweißen gebildeter Hautabschnitt 16 an der Außenseite des Dollbordes des Bootes gebildet. Wie für den Fachmann ersichtlich ist, kann die Wärme während des ganzen Vakuumformabschnittes durch die Heizmittel 14 aufgebracht werden , welohe Heizmittel in einem typischen
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Fall aus einer Gruppe von Infrarot-Heizlampen besteht, die sich über die ganze Fläche der Tafel erstrecken.
Das Ergebnis des Vakuumvorgangs besteht darin, daß die Haut 12 in zähflüssiger Weise mit dem Kern 1 verschweißt wird. Dies ist in Fig.6 veranschaulicht, in der die Schmelzlinie oder der Koaguliervorgang in dem Zwischenbereich durch die Bezugsziffer bezeichnet ist. Die Schmelzschweißung tritt als Ergebnis einer sehr begrenzten Schmelzung und eines sehr begrenzten Zusammenfalls der äußersten Teilchen des Kernes 1 auf. Die Begrenzung der Schmelzschweißung beruht auf der Tatsache, daß der Kern 1
ein sehr guter Isolator ist, während die Hitze in der Tafel 12 sehr rasch verstreut wird.
Die Anwendung der Hitze durch den Wärmestrahler 14 wird bei oder vor Vollendung des Vakuumziehvorganges unterbrochen. Sobald dieser Vakuumziehvorgang vollendet ist, wird Kühlluft, z.B. durch nicht dargestellte Gebläse auf die sich ergebende innere Oberfläche des Bootsrumpfes aufgebracht, um die Haut abzukühlen und das Eindringen von zerstörender Wärme in den zellenförmigen Körper über die notwendige Schweißzone hinaus zu verringern.
Danach wird der Bootskörper aus dem Vakuumgehäuse 3 entnommen. Der Überstand der Hautschicht wird entlang der Linie 18 an dem äußeren Bereich des Dollbordes abgeschnitten.
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Der Bootskörper wird dann umgekehrt und in ein anderes Vakkumgehäuse 20 gemäß Fig.7 und 8 eingebracht und auf einem starren Stützglied 21 aufgesetzt, welches wiederum vorzugsweise aus einem durch Glasfasern verstärktem Epoxyharz besteht. Dieser Stützkörper 21 kann soweit notwendig zunätzlich versteift und eingespannt sein. Die Außenfläche des Kunstetützkörpers entspricht weitgehend der Innenfläche des Bootskörpers, so daß dieser während des zweiten VakuumverformungsVorganges abgestützt wird. Ein Blatt 22 aus ABS-Material, welches die äußere Haut bilden soll, wird über das oben offene Vakuumgehäuse durch Klemmmittel 23 aufgespannt. Darauf wird Wärme durch einen darüber angeordneten Heizofen 24 aufgebracht, bis die Tafel 22 eine Temperatur von etwa 177° annimmt. Darauf sinkt die Tafel aufgrund der Erweichung bis in die in gebrochenen Linien dargestellte Stellung nach Pig.7. Das Erreichen dieser Stellung wird z.B. durch ein elektronisches Auge, bestehend aus dem Sender 25 und dem Empfänger 26, angezeigt, welche in der Wand des Vakuumgehäuses 20 angeordnet sind. Darauf beginnt der Vakuumverformungsschritt. Dieser wird dadurch durchgeführt, daß Vakuum durch das Rohr zur Wirkung gebracht wird und die Stütze 21 eines hydraulischen oder pneumatischen Antriebes 29 nach oben bewegt wird. Der oberste Abschnitt des Bootskörpers berührt den untersten Bereich des durchgesackten Blattes 22. Luft wird vor der Berührung des Blattes 22 mit dem Bootskörper abgesaugt. Die Anordnung erreicht schließlich die Stellung, wie sie in Pig.L gezeigt ist, in der der PoiAvorgang beendet ist. Die Heizeinrichtung 24 wird selbstverständlich während des Formvorganges in eine zurückgezogene
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Stellung, die nicht wiedergegeben ist, überführt. Die Einwirkung der Wärme wird gestoppt an einem entsprechenden Punkt des Verformungszyklus, der nicht später als das Ende der Verformung liegt. So bald der Verformungsvorgang beendet ist, wird die äußere Haut 22 mit Luft, z.B. durch Gebläse, abgekühlt, um das Außmaß des Zusammenklappens von Zellenteilchen an der Zwischenfläche zu begrenzen. Das überschüssige Hautmaterial an der Kante des Bootes wird dann im Bereich des Dollbordes abgeschnitten. Wie Fig.9 veranschaulicht, liegt in einem typischenPall ein schmaler Spalt 30 zwischen den beiden Kanten der Häute 12 und 22 im Bereich des Dollbordes vor. Dieses schmale Band wird vorzugsweise in geeigneter Form z.B. wenn Anwendung eines dekorierenden Streifens überdeckt.
Es ist wichtig, daß bei dem gerade beschriebenen Ausführungsbeispiel die durch Wärme in plastischem Zustand überführten Tafeln in einer Ebene angeordnet werden, die allgemein parallel zu den Dollbord-Abschnitten ist, oder in anderen Worten, zu einer Schwimmebene des Bootskörpers, und daß dann jede Tafel unter Dehnung und unter fortgesetztem Abzug der Luft verformt wird, bis die Tafel den Bootskörper berührt. Dadurch wird eine vollständige Anpassung jeder Tafel an den Bootskörper über die ganze Oberfläche des Körpers erreicht.
Der sich ergebende Bootskörper ist wesentlich widerstandsfähiger gegen Schläge, gegen Durchbohren, Abnutzung oder andere zerstörende Einflüsse als ein ungeschützter, expandierter Polysty-
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rolschaumkörper ohne eine solche Schutzschicht. Sowohl die Außenfläche als auch die Innenfläche werden durch Hautüberzüge gebildet, die in fester Schmelzverbindung mit den Flächen des expandierten Polystyrolkernes stehen. Eine Trennung ist nur mit größter Schwierigkeit möglich. Wenn ein Abschnitt der Haut mit Gewalt aus der Oberfläche des Kernes herausgerissen wird, kann festgestellt werden^ daß eine dünne Schicht aus Polystyrolschaum an der Oberfläche der abgetrennten Haut haften bleibt. Dies ist ein Anzeichen dafür, daß eine zähflüssige Bindung an der Zwischenfläche zwischen den beiden plastischen Materialien bei dem Verfahren gemäß der Erfindung erzielt wird.
Wie schon bemerkt, ist die Technik nach der vorliegenden Erfindung von besonders hohem Vorteil, da bei dieser die Verwendung irgendeines Zementes oder eines flüchtigen Lösungsmittels zur Herstellung der Bindung zwischen der Schutzschicht und dem Zellkörper vermieden wird. Zusätzlich erzeugen die Schichten 12 und 22 beim Abkühlen einen Kompressionsdruck auf den zellenförmigen Körper aufgrund der Schrumpfung der Häute. Dies verstärkt wesentlich die Festigkeit des zellenförmigen Körpers in einer Weise, die etwa analog der Technik einer Vorspannung von Betonteilen ist. Die Erfindung liefert damit ein außerordentlich billiges Verfahren zur Herstellung von zusammengesetzten Tafeln oder anderen Formkörpern von großem Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht .
Während die Erfindung beispielsweise unter Anwendung eines
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thermoplastischen ABS-Hautmaterialsauf einen expandierten Polystyrolkörper beschrieben ist, ist die Erfindung hierauf nicht beschränkt. Sie kann verwendet werden bei jedem thermoplastischen Hautmaterial auf irgendein zellenförmiges thermoplastisches Material, vorausgesetzt, daß die beiden Materialien ausreichend verträglich unter Bedingungen der Vakuumverformung sind, um eine Schmelzschweißung zwischen der Haut und dem zellenförmigen Material zu erzielen. Beispiele für thermoplastische Materalien, die entweder für das Hautmaterial oder für das zellenförmig·- Kernmaterial verwendet werden können, sind Polyvinylchlorid sowie diesbezügliche Vinylpolymere, z.B. Vinylchlorid/ Vinylacetatcopolymer, Polyvinyldichlorid, Polystyrol, Polycarbonat, Acrylonitril-Styrol-Acrylat (ASA), Polyvenyloxid, Polysulfone, ABS, Mischungen der vorstehenden Materialien miteinander oder mit A^S, Polyolefine, wie Polyäthylen, Polypropylen, Ithylen/Propylencopolymere, EPDM (im ungehärteten Zustand), Zelluloseacetat, Zelluloseacetat/Butyrat, Styrol/Butadiencopolymere einschließlich Styrol/Butadien-Blockcopolymere, thermoplastisehe Polyurethane und dgl.
Der Zellenkörper, der als Kernmaterial verwendet wird, kann jede beliebige Dichte zwischen einem Pfund pro Kubikfuß und 50 Pfund pro Kubikfuß oder höher aufweisen. Der Schaum kann einzellig sein, d.h. daß keine Verbindungen zwischen den Zellen bestehen oder er kann mehr einen Schwammcharakter aufweisen mit untereinander in Verbindung stehenden Zellen. Die Wahl hierfür richtet sich nach der Art des endgültigen Artikels und den
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Umständen, in denen der Artikel verwendet wird. Jede Dicke für das thermoplastische Material kann als Schutzschicht verwendet werden. Die Schutzschicht ist normalerweise nicht zellenförmig, es kann jedoch auch eine zellenförmige Schutzschicht verwendet werden, so weit es sich um eine zellenförmige Tafel handelt, die in der Wärme verformbar ist und welche die gewünschte Festigkeit und den gewünschten Schutz zu mindest im Inneren des Kernkörpers erteilt, Beispiele für geeignete thermisch verformbare zellenförmige Tafeln aus laminierten Strukturen sind in den U.S.-Patentschriften 3 041 220, 3 070 817, 3206 354, 3 356 560 und 3 386 878 gezeigt.
Die Typen der Artikel, die nach der Erfindung hergestellt werden können, sind praktisch unbegrenzt. Zusätzlich zu der Verwendung der Erfindung zur Herstellung von Bootskörpern, kanndie Erfindung auch verwendet werden, um Deckel oder Gehäuse für Maschinen, Behälter jeglicher Art, Vorrichtungen zur Handhabung von Materialien, wie Paletten, Eiskübel, Behälter für Gepäck, Wellenbretter und dgl. verwendet werden. Auch zum Herstellen von isolierenden Konetruktionselementen, wie Wandtafeln und dgl. kamdie Erfindung verwendet werden.
Weiterhin läßt sich die Erfindung anwenden beim Herstellen von zusammengesetzten Artikeln von nahezu jeder geeigneten Form. Zum Herstellen flacher isolierender Wandtafeln können beispielsweise eine oder beide Oberflächen eines flachen Körpers aus
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cellularen thermoplastischen Material, z.B. aus Polystyrolschaum mit einer Schutzschicht aus thermoplastischer Haut überzogen werden,wobei das Verfahren praktisch in der gleichen Weise ablaufen kann, wie bei der Herstellung einer Schutzschicht auf einer konkav gekrümmten fläche, also in der in Pig.1 iig.3 beschriebenen Weise.
Ansprüche
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Claims (11)

2104068 - 18 Ansprüche
1.' Formkörper, dadurch gekennzeichnet , daß er aus einem zellenförmigen thermoplastischen Material besteht, der mit einer Schicht aus einem blatt- oder tafelförmigen thermoplastischen Material überzogen ist, wobei beide miteinander durch zähflüssiges Schmelzen fest verbunden sind.
2. Formkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichn e t , daß er aus expandiertem Polystyrol besteht.
3. Formkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die thermoplastische Schicht aus einer Acrylonitril-butadien-ntyrol (ABS)-Polymerschicht besteht.
4· Verfahren zum Herstellen eines Formkörpers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß zunächst das thermoplastische tafelförmige Material auf eine Temperatur erhitzt wird, in welcher das Material ziehbar oder verformbar ist, daß man neben das erwärmte thermoplastische Tafelmaterial den geformten Körper aus zellenförmigem, thermoplastischen Material anordnet und daß man das erwärmte thermoplastische Tafelmaterial an die Oberflächen des geformten Körpers anformt und dabei fest in Berührung mit dem Verlauf der Oberfläche bringt, wobei man die beiden Materialien an den Berührungsstellen durch eine zähflüssige Schmelzschweißung fest verbindet.
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5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichn e t , daß das tafelförmige Material gegen die Fläche des geformten Körpers durch Anwendung eines Differentialgasdruckes gezogen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet , daß das tafelförmige Material zunächst auf Λ eine Temperatur erwärmt wird, die ausreichend hoch ist, um das Material durch Einwirkung von Vakuum zu verformen und die merklich über dem Schmelzpunkt des thermoplastischen Materials des geformten Körpers liegt, der während des Fοrmvorganges im wesentlichen auf einer Temperatur merklich unterhalb der Schmelztemperatur gehalten wird.
7· Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichn e t , daß der geformte Körper während des Vakuumvorganges ge- Jj gen Verformungen oder Beschädigungen starr unterstützt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zellenförmige Körper aus einem expandiertem Polystyrol vorgeformt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichn e t , daß eine Tafel aus einem Acrylonitril-butadien-styrolpolymer als Überzugsmaterial verwendet wird.
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10. Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 9t dadurch gekennzeichnet , daß ein expandiertes Polystyrol zunächst in die Form eines Bootskörpers gebracht wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die erwärmte Tafel zunächst quer über dem Bootskörper in einer Ebene allgemein parallel zu einer Schwimmebene des Bootskörpers eingespannt wird, daß daraufhin ein Differentialdruck erzeugt wird, mit dessen Hilfe die Tafel gegen das Innere des Bootskörpers verformt und dabei in enge Berührung mit der dünnen Fläche des Bootskörpers gezogen wird und gleichzeitig eine zähflüssige Schmelzschweißbindung zwischen der Innenfläche des Bootskörpers und dem Überzugsmaterial erzeugt wird, worauf man das Oberzugsmaterial abkühlt und eine zweite Tafel aus thermoplastischem Material auf eine Ziehtempera tür erwärmt, daß man dann die erwärmte Tafel über der Außenseite des Bootskörpers in einer Ebene allgemein parallel zu einer Schwimmebene des Bootskörpers anordnet und durch Differentialdruck an die Außenfläche des Bootskörpers anformt und in feste Berührung mit dessen Oberfläche bringt, wobei gleichzeitig eine zähflüssige Schmelzschweißverbindung mit der Außenoberfläche des Bootskörpers erzeugt wird.
V/K
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