Verfahren zur Herstellung von Gegenständen aus thermoplastischem Material sowie Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel lung von Gegenständen aus thermoplastischem Material unter Zugabe von nichtthermoplastischem körnigem Füllmaterial sowie eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens.
Thermoplastische Materialien werden in der letzten Zeit immer mehr verwendet, und zwar einerseits wegen ihrer Widerstandsfähigkeit gegenüber Chemikalien und anderseits wegen der Tatsache, dass sie leicht verar beitet und geformt werden können. Der Verwendung dieser Materialien sind jedoch Grenzen gesetzt, da die meisten von ihnen weich und biegsam sind und eine geringe Steifigkeit aufweisen. Viele dieser Materialien können auch härter gemacht werden, sie sind dann jedoch weniger gegen Stösse widerstandsfähig und sind bei niedrigen Temperaturen sehr spröde.
Es wurden bereits viele Versuche mit verschiedenen Materialien zur Verstärkung ausgeführt. Da sich jedoch das Volumen der thermoplastischen Materialien bei Wärme und bei Kälte stark verändert, führt dies zu einem Lösen der verstärkenden Materialien aus dem thermoplastischen Material, so dass dieses durch die Zusätze nicht verstärkt, sondern in Wirklichkeit ge schwächt wird.
Zur Erzielung einer erforderlichen Steifigkeit bei Gegenständen aus thermoplastischen Materialien war es bisher notwendig, die Gegenstände mit grossen Wand stärken auszubilden, was die Herstellung verlangsamt und grosse Mengen des Materials erfordert. Es war daher bisher in solchen Fällen nicht möglich, Gegen stände aus thermoplastischem Material herzustellen, welche bezüglich ihres Preises mit Gegenständen aus anderen Typen von Materialien konkurenzfähig waren.
Die Erfindung hat die Lösung dieser Probleme zum Ziel, die mit der Herstellung von Gegenständen aus thermoplastischem Material mit Füllmaterial verbun den sind.
Das erfindungsgemässe Verfahren, durch welches dieses Ziel erreicht wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Körner des Füllmaterials in fein verteiltem, pulverförmigem thermoplastischem, Material einge schlossen werden, welches um die Körner des Füllma terials herum geschmolzen wird, worauf die mit dem thermoplastischen Material umhüllten Körner des Füll materials in die Form der herzustellenden Gegenstände gebracht werden.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens ist gekennzeichnet durch Mittel zur Vereinigung von vorgewärmtem, körnigem Füllmaterial mit thermoplastischem Material und zur Bildung einer Schicht gewünschter Dicke auf jedem Korn des Füll materials, bevor die mit dem thermoplastischen Mate rial umhüllten Körner des Füllmaterials in die Form der herzustellenden Gegenstände gebracht werden.
Zur Ausführung der Erfindung ist es möglich, ein körniges Material, wie z. B. Kies aus expandiertem Ton, Glaskügelchen, Steinsplittern usw., mit einer Korn grösse von 5 bis 10 mm zu verwenden. In besonderen Fällen können auch andere Korngrössen verwendet wer den. Das Füllmaterial wird so stark erwärmt, dass es das pulverförmige thermoplastische Material schmelzen kann, wenn es mit diesem in Berührung gebracht wird. Dabei bildet sich an den Körnern des Füllmaterials ein überzug, dessen Dicke durch eine grössere oder kleinere vorherige Erwärmung des Füllmaterials beeinflusst wer den kann.
Wenn das Füllmaterial die gewünschte Dicke des überzuges aufweist, können die Körner in noch warmem Zustand in Formen gefüllt und zu den ge wünschten Gegenständen geformt werden. Die Berüh rungsflächen verschmelzen dabei miteinander und bil den Brücken zwischen den Körnern des mit dem thermoplastischen Material überzogenen Füllmaterials.
Es ist jedoch auch möglich, das Füllmaterial nach der Bildung des Überzuges aus dem thermoplastischen Material abzukühlen und das Material später in geeig neten Formen zu erhitzen, so dass es verschmilzt, und die gewünschten Gegenstände entstehen. Es bestehen dabei viele Möglichkeiten, wie das mit dem überzug versehene Füllmaterial zu Kunststoffplatten und ande ren Gegenständen verarbeitet werden kann, wobei es zur Versteifung und Verfestigung dienen kann.
Es ist dabei auch möglich, beim Formen mit der Hilfe des überzogenen Füllmaterials eine bestimmte Menge von pulverförmigem thermoplastischem Material an den äusseren Flächen der Form anzubringen, so dass eine gewünschte Dicke von reinem thermoplastischem Ma terial an den Wänden entsteht. Dadurch erhält der Gegenstand eine glatte Oberfläche, eine gute Wider standsfähigkeit gegen chemische Einflüsse und eine grosse mechanische Festigkeit.
Das mit dem überzag des thermoplastischen Ma terials versehene Füllmaterial kann auch auf Platten und anderen Gegenständen aus nichtthermoplastischen Materialien durch Aufschmelzen befestigt werden, wenn diese eine ausreichend rauhe Oberfläche haben, die ein Haften des erhitzten, weichen thermoplastischen Ma terials ermöglicht.
Die Erfindung gestattet die Anwendung von thermo plastischen Materialien auf verschiedenen Gebieten, wo diese bisher nicht verwendbar waren. Sie gestattet ins besondere die Herstellung von grossen Gegenständen, wie z. B. Platten, Blöcken oder Rohren, wo eine grosse Starrheit und mechanische Festigkeit gefordert werden.
Der Überzug aus thermoplastischem Material kann auf dem Füllmaterial in verschiedener Weise herge stellt werden. Vorzugsweise kann das körnige Material jedoch so vorgewärmt werden, dass das thermoplastische Material in der Form eines feinen Pulvers geschmolzen wird und durch die in den Körnern des Füllmaterials enthaltene Wärme einen zusammenhängenden Überzug bildet. Das Verfahren kann stationär ausgeführt werden. Es ist jedoch auch möglich, das erhitzte Füllmaterial durch einen Raum fallen zu lassen, in welchem sich das thermoplastische Material in Schwebe befindet. Die erhitzten Körner können auch in einen rotierenden Behälter gebracht werden, welcher das pulverförmige thermoplastische Material enthält.
Durch die Bewegung des Behälters wird an allen Seiten des Füllmaterials ein gleichmässiger überzag mit der gewünschten Dicke ge bildet, wobei gleichzeitig ein Verschmelzen der Körner vermieden wird.
Es ist auch möglich, eine Form direkt mit Schichten von kalten oder erhitzten Körnern des Füllmaterials zu füllen, und zwischen die Schichten das pulverförmige thermoplastische Material zu streuen, welches durch Wärme verschmolzen wird.
Vorzugsweise kann jedoch das Füllmaterial erhitzt werden und in erhitztem Zustand mit dem pulverförmi gen thermoplastischen Material vereinigt werden, wel ches dadurch eine Schicht auf der Oberfläche der Kör ner des Füllmaterials bildet. Dabei können die erhitzten Körner so lange zusammen mit dem pulverförmigen Material in Bewegung gehalten werden, bis die ge wünschte Dicke des überzages erreicht ist.
Die Dicke des überzages auf dem, Füllmaterial kann dabei durch die dem Füllmaterial zugeführte Wärme gesteuert werden.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbei spielen anhand der beiliegenden Zeichnung. Es zeigt: Fig. 1 einen schematischen Teilschnitt einer Vor richtung zur Bildung von Überzügen aus thermoplasti schem Material auf einem körnigen Füllmaterial und Fig. 2 ein ähnliches Schema einer Vorrichtung zur direkten Herstellung von Rohren.
Entsprechend der Darstellung in der Fig. 1 ist das Füllmaterial in einem Behälter 2 enthalten. Das Füll material kann z. B. ein Kies aus expandiertem Ton mit einer durchschnittlichen Korngrösse von 7 bis 8 mm sein. Das Füllmaterial wird auf eine gewünschte Tem peratur durch Brenner 3 oder andere Heizelemente erhitzt, die an der Aussenseite des Behälters 2 ange ordnet sind. Das erhitzte Füllmaterial wird durch eine Förderschnecke 4 dem Ende eines Förderbandes 5 zugeführt.
Das Förderband 5 erhält gleichzeitig pulver förmiges plastisches Material 7 von einer Förder- schnecke 6, wobei eine Vermischung beider Materialien an einer Stelle 8 erfolgt. Das thermoplastische Mate rial und das Füllmaterial verlassen gleichzeitig das Förderband 5 und fallen auf eine Platte 9, auf wel cher das pulverförmige thermoplastische Material und das erhitzte Füllmaterial bei gegenseitiger Bewegung vermischt werden, so dass die Körner des erhitzten Füllmaterials vollständig bedeckt werden. Die gegen seitige Bewegung wird in einer Trommel 10 fortge setzt, in welche die Platte 9 führt.
Bei einer geeigneten Einstellung der Kühlgeschwindigkeit des körnigen Füll materials verhindert eine Drehbewegung der Trommel 10 ein gegenseitiges Verschmelzen der Körner. Der untere Teil 11 der Trommel hat die Form eines Siebes oder ist mit Öffnungen versehen, so dass überschüssiges pulverförmiges thermoplastisches Material 12 in einen Behälter 13 mit einer geneigten Wand 14 fällt, aus welchem das thermoplastische Material dem unteren Ende der Förderschnecke 6 zugeführt wird. Die För- derschnecke 6 führt das thermoplastische Material zu rück zum Förderband 5, durch welches dieses wieder frischen, erhitzten Körnern des Füllmaterials zugeführt wird.
Das untere Ende 15 der Trommel 10 ist offen, so dass die mit dem thermoplastischen Überzug ver- sehenen Körner 16 des Füllmaterials in einen Be hälter 17 fallen können, um später zur Herstellung der gewünschten Gegenstände verwendet zu werden.
Bei der Ausführung nach der Fig. 2 wird das mit dem thermoplastischen Material überzogene Füllmate rial direkt zur Herstellung der Gegenstände verwendet. Die Bildung des überzages erfolgt in der gleichen Weise wie nach der Fig. 1. Anstatt der rotierenden Trommel ist jedoch die Platte 9 mit einem perforierten Bereich 18 versehen, durch welchen das überschüssige pulver förmige thermoplastische Material fallen kann, worauf es in einem Behälter 13 gesammelt und zum Förder band 5 zurückgeführt wird.
Nach dem Verlassen der Platte 9 werden die mit dem Überzug aus thermo plastischem Material versehenen Körner des Füllma terials einer Form 19 zugeführt, welche beim dar- gestellten Beispiel zur Herstellung von Rohren, z. B. Entwässerungsrohren oder Kanalisationsrohren, geeig net ist. Die Form 19 ist drehbar auf Rollen 20 gelagert. Durch eine Drehbewegung wird das mit dem Überzug versehene Füllmaterial in der Form 19 gleichmässig verteilt. Die Form wird durch Brenner 21 beheizt, deren Flammen gegen die Form 19 gerichtet sind. Je nach der Zufuhr der Wärme und der Dicke der Überzüge auf den einzelnen Körnern des Füllmaterials wird in grösserem oder kleinerem Mass ein Verschmelzen der Überzüge der Körner erreicht.
Durch eine einfache Einstellung dieser Bedingungen können entweder Rohre mit für Flüssigkeiten durchlässigen Wänden zur Ent- wässerung, oder Rohre mit flüssigkeitsdichten Wänden, z. B. für Kanalisationen hergestellt werden.