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.
The invention relates to a method for the manufacture of objects made of thermoplastic material with the addition of non-thermoplastic granular filler material and a device for carrying out the method.
Thermoplastic materials have been used more and more recently, on the one hand because of their resistance to chemicals and on the other hand because of the fact that they can be easily processed and shaped. However, there are limits to the use of these materials because most of them are soft and pliable and have poor rigidity. Many of these materials can also be made harder, but then they are less resistant to impact and are very brittle at low temperatures.
Many attempts have been made with various reinforcement materials. However, since the volume of the thermoplastic materials changes greatly when heated and cold, this leads to a loosening of the reinforcing materials from the thermoplastic material, so that this is not reinforced by the additives, but actually weakened.
To achieve the required rigidity in objects made of thermoplastic materials, it has previously been necessary to form the objects with large wall thicknesses, which slows down the production and requires large amounts of the material. It was therefore not previously possible in such cases to produce items made of thermoplastic material, which were competitive in terms of their price with items made of other types of materials.
The invention aims to solve these problems associated with the manufacture of articles of thermoplastic material with filler material.
The method according to the invention, by means of which this object is achieved, is characterized in that the grains of the filler material are enclosed in finely divided, powdery thermoplastic material, which is melted around the grains of the filler material, whereupon they are encased with the thermoplastic material Grains of the filling material are brought into the shape of the objects to be manufactured.
The inventive device for carrying out the method is characterized by means for combining preheated, granular filler material with thermoplastic material and for forming a layer of the desired thickness on each grain of the filler material before the coated with the thermoplastic mate rial grains of the filler material in the form of the objects to be produced are brought.
To carry out the invention it is possible to use a granular material, such as. B. gravel made of expanded clay, glass beads, stone fragments, etc., to use with a grain size of 5 to 10 mm. In special cases, other grain sizes can also be used. The filler material is heated to such an extent that it can melt the powdery thermoplastic material when it is brought into contact with it. A coating forms on the grains of the filler material, the thickness of which can be influenced by a greater or lesser prior heating of the filler material.
When the filling material has the desired thickness of the coating, the grains can be filled into molds while they are still warm and shaped into the desired objects. The contact surfaces merge with one another and form the bridges between the grains of the filler material coated with the thermoplastic material.
However, it is also possible to cool the filler material after the formation of the coating from the thermoplastic material and to heat the material later in suitable forms so that it fuses and the desired objects are created. There are many ways in which the filler material provided with the coating can be processed into plastic sheets and other objects, whereby it can be used for stiffening and solidifying.
It is also possible to apply a certain amount of powdered thermoplastic material to the outer surfaces of the mold during molding with the help of the coated filler material, so that a desired thickness of pure thermoplastic material is created on the walls. This gives the object a smooth surface, good resistance to chemical influences and great mechanical strength.
The filler material provided with the covering of the thermoplastic material can also be attached to plates and other objects made of non-thermoplastic materials by melting, if these have a sufficiently rough surface that allows the heated, soft thermoplastic material to adhere.
The invention allows the use of thermoplastic materials in various fields where they were not previously usable. It allows in particular the production of large objects such. B. plates, blocks or tubes, where a great rigidity and mechanical strength are required.
The coating of thermoplastic material can be produced on the filler material in various ways. Preferably, however, the granular material can be preheated in such a way that the thermoplastic material is melted in the form of a fine powder and forms a coherent coating through the heat contained in the granules of the filler material. The method can be carried out stationary. However, it is also possible to let the heated filling material fall through a space in which the thermoplastic material is in suspension. The heated granules can also be placed in a rotating container containing the powdered thermoplastic material.
As a result of the movement of the container, a uniform coating of the desired thickness is formed on all sides of the filling material, while at the same time the grains do not melt together.
It is also possible to fill a mold directly with layers of cold or heated grains of the filler material, and to sprinkle the powdery thermoplastic material between the layers, which is fused by heat.
Preferably, however, the filler material can be heated and combined in the heated state with the pulveriform thermoplastic material, which thereby forms a layer on the surface of the grains of the filler material. The heated grains can be kept moving together with the powdered material until the desired thickness of the coating is reached.
The thickness of the coating on the filler material can be controlled by the heat supplied to the filler material.
Further details of the invention will become apparent from the following description of Ausführungsbei play with reference to the accompanying drawings. 1 shows a schematic partial section of a device for the formation of coatings from thermoplastic material on a granular filler material, and FIG. 2 shows a similar diagram of a device for the direct production of pipes.
According to the illustration in FIG. 1, the filling material is contained in a container 2. The filling material can, for. B. be a gravel made of expanded clay with an average grain size of 7 to 8 mm. The filling material is heated to a desired temperature by burner 3 or other heating elements, which are arranged on the outside of the container 2 is. The heated filling material is fed to the end of a conveyor belt 5 by a screw conveyor 4.
The conveyor belt 5 simultaneously receives powdery plastic material 7 from a conveyor screw 6, the two materials being mixed at one point 8. The thermoplastic mate rial and the filling material leave the conveyor belt 5 at the same time and fall onto a plate 9, on wel cher the powdered thermoplastic material and the heated filling material are mixed with mutual movement, so that the grains of the heated filling material are completely covered. The reciprocal movement is continued in a drum 10, into which the plate 9 leads.
With a suitable setting of the cooling speed of the granular filling material, a rotary movement of the drum 10 prevents the granules from melting together. The lower part 11 of the drum is in the form of a sieve or is provided with openings so that excess powdered thermoplastic material 12 falls into a container 13 with an inclined wall 14 from which the thermoplastic material is fed to the lower end of the screw conveyor 6. The screw conveyor 6 guides the thermoplastic material back to the conveyor belt 5, through which it is fed back to fresh, heated grains of the filler material.
The lower end 15 of the drum 10 is open so that the granules 16 of the filling material provided with the thermoplastic coating can fall into a container 17 in order to be used later for the production of the desired objects.
In the embodiment according to FIG. 2, the filling material coated with the thermoplastic material is used directly for the production of the objects. The formation of the overlay takes place in the same way as in FIG. 1. Instead of the rotating drum, however, the plate 9 is provided with a perforated region 18 through which the excess powdery thermoplastic material can fall, whereupon it is collected in a container 13 and to the conveyor belt 5 is returned.
After leaving the plate 9, the grains of the Füllma material provided with the coating of thermoplastic material are fed to a form 19 which, in the example shown, is used to manufacture pipes, e.g. B. drainage pipes or sewer pipes, is suitable net. The mold 19 is rotatably mounted on rollers 20. The filling material provided with the coating is evenly distributed in the mold 19 by a rotary movement. The mold is heated by burners 21, the flames of which are directed towards the mold 19. Depending on the supply of heat and the thickness of the coatings on the individual grains of the filler material, a fusion of the coatings of the grains is achieved to a greater or lesser extent.
By simply setting these conditions, either pipes with walls permeable to liquids for drainage, or pipes with liquid-tight walls, e.g. B. for sewer systems.