CH509375A

CH509375A - Verfahren zur Herstellung von Formkörpern oder Überzügen aus Thermoplasten im Sinterverfahren

Info

Publication number: CH509375A
Application number: CH816067A
Authority: CH
Inventors: Haeberli Hans
Original assignee: Vaessen Schoemaker Rubbermaid
Priority date: 1967-06-07
Filing date: 1967-06-07
Publication date: 1971-06-30
Also published as: NL6807618A

Description

Verfahren zur Herstellung von Formkörpern oder Überzügen aus Thermoplasten im Sinterverfahren
Es ist bekannt, aus Thermoplasten im Rotations-Sinterverfahren Behälter aller Art herzustellen oder im Wir helsinterverfahren Gegenstände zu überziehen. Werden solche Gegenstände oder Behälter Temperaturen ausgesetzt, die nahe oder über dem Schmelzpunkt des Thermoplasten liegen, so tritt eine mehr oder weniger starke Deformation oder ein Schmelzen des Behälters oder Überzuges auf.

Die vorliegende Erfindung verhütet diesen Nachteil weitgehend dadurch, dass dem Thermoplasten ein chemisches Vernetzungsmittel zugegeben wird, das erst beim Schmelzpunkt des Thermoplasten oder über demselben, aber unter der Zersetzungstemperatur des Thermoplasten reagiert. Die Wahl eines derartigen Vernetzungsmittels verhütet ein Vernetzen des Thermoplasten vor dem Schmelzen desselben; eine vorzeitige Reaktion des Vernetzungsmittels würde ein richtiges Sintern verunmöglichen, denn nach dem Vernetzen wird der Thermoplast unschmelzbar.

Das Verfahren gemäss der Erfindung zur Herstellung von Formkörpern oder Überzügen aus Thermoplasten im Sinterverfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass man ein Sinterpulver verwendet, das ein Vernetzungsmittel enthält. das erst bei Sintertemperatur oder höher wirksam wird, z.B. 0,2 bis 10% eines Peroxyds.

Bisher war die Anwendung von chemischen Vernetzungsmitteln für Thermoplaste besonders bei den Polyolefinen beschränkt auf Verfahren, wo gleichzeitig mit höherem Druck gearbeitet wurde, z.B. in Pressen oder Extrudern (Strangpressen).

Nach der vorliegenden Erfindung ist es aber möglich, drucklos im Sinterverfahren zu arbeiten, wobei je nach Arbeitsbedingungen verschiedene Produkte erhalten werden. Je nach Viskositätsgrad des Thermoplasten und der Rotationsgeschwindigkeit können praktisch blasenfreie oder stark porenhaltige Fabrikate, Behälter, Röhren oder Schalen, kurz genannt Hohlkörper. erhalten werden.

Eine weitere Anwendung betrifft die Herstellung mehrschichtiger Behälter resp. Hohlkörper, wobei z.B. die Mittelschicht zwecks Materialersparnis durch ein Treibmittel gebläht sein kann. Bei der Fabrikation solcher Behälter, die relativ dickwandig sein können, war es bisher schwierig, im Rotationsverfahren ein Abfliessen der zuerst gesinterten Schichten während dem Sintern der letzten Schicht zu verhüten, da die zuerst geschmolzene Masse durch die lange Wärmeeinwirkung sehr dünnflüssig wurde. Der erfindungsgemässe Zusatz von ganz bestimmten Vernetzungsmitteln verhütet das Dünnflüssigwerden der zuerst gebildeten Schichten, die durch die Wärmeeinwirkung vernetzt und unschmelzbar werden.

Gemäss der vorliegenden Erfindung können auch mehrschichtige Hohlkörper oder Überzüge aus Schichten verschiedener Thermoplaste mit verschiedenen Schmelz.

punkten gesintert werden.

Infolge Vernetzung der vorhergehenden Schicht kann die Sintertemperatur der nachfolgenden Schicht angepasst werden. Durch die Vernetzung wird zudem die Haftung der verschiedenen Schichten gegenseitig verbessert.

Genügend stark vernetzte Polyäthylene sind gegen die sog. Spannungsrisskorrosion bständig.

Eine weitere Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass durch die Vernetzung die Aufnahmefähigkeit für Füllstoff erhöht wird. Besonders günb stig ist die Verwendung von Russ, der gleichzeitig als Katalysator für die Vernetzung wirkt, und von hellen hydrophobierten Füllstoffen. An Stelle von Füllstoffen können auch Farbstoffe oder ein Gemisch beider verwendet werden. Das Vernetzungsmittel kann dem Sinterpulver durch gutes Einmischen oder vor dem Mahlen der Masse durch Kneten bei erhöhter Temperatur einverleibt werden, eventuell gleichzeitig mit Blähmitteln, Füllstoffen, Farbstoffen und Alterungsschutzmitteln. Beim Heissmischen darf natürlich die Zersetzungstemperatur des Vernetzungs- oder Blähmittels nicht erreicht werden.

Das Überziehen von Gegenständen mit Thermoplasten im sogenannten Wirbelsinterverfahren ist bekannt. Um die erhaltenen Überzüge wärmebeständiger zu machen, wird gemäss dieser Erfindung der Sintermasse ein ganz bestimmtes Vernetzungsmittel zugegeben. Dies geschieht durch Heissmischen wie vorstehend beschrieben, eventuell mit den erwähnten Zusätzen. vor dem Mahlen zu Pulver.

Nach dem Überziehen der Gegenstände mit diesem Pul ver, eventuell in mehreren Schichten, werden je nach Anfangstemperatur und der Wärmekapazität der überzogenen Artikel diese noch in einem Wärmeschrank geheizt, bis Vernetzung un deventuell gleichzeitig Blähung resp.

Porenbildung eintritt. So benötigen z.B. dünnwandige kleine Gegenstände ein Nachheizen im Wärmeschrank.

während hocherhitzte, grosse und dickwandige Artikel genügend Wärme speichern, um die Vernetzung nach dem Tauchen zu bewirken.

Die Vernetzung der Thermoplaste nach der vorliewenden Erfindung verbessert auch das Verhalten im kalten Zustand und verringert den sogenannten kalten Fluss.

Als Vernetzungsmittel für Polyolefine haben sich besonders organische Peroxyde als geeignet erwiesen, deren Zersetzungstemperaturen übr dem Schmelzpunkt oder Erweichungsintervall des verwendeten Thermoplasten lie gen Genannt seien z.B. Di-tert-butylperoxyd, Hydroxyheptylperoxyd, 1 -Hydroxycyclohexylperoxyd, tert-Butyl perbenzoat. Dicumylperoxyd, tert-Butylhydroperoxyd, lert - Butylperoxy - dimethylhexan, Cumolhydroperoxyd, tert-Butylcumylperoxyd, tert-Butylperphthalsäure.

Beispiel I
Zusammensetzung des Sinterpulvers
Polyäthylen 100 Gew.Teile organisches Peroxyd 2 Gew.Teile
Kreide mit Stearatüberzug 5 Gew.Teile
Farbstoff 0,2 Gew.Teile
Die für eine Wanddicke von 5 mm nötige Menge Pulver wird in die Sinterform gegeben, letztere verschlossen und unter Drehen um 2 Achsen erhitzt. Dies kann z.B.

durch Gasflammen erfolgen. Durch Versuche ist die Heizdauer und die Einstellung der Gasmenge zu ermitteln, so dass das Polyäthylen sintert und anschliessend vernetzt, ohne überhitzt zu werden. Die Form wird nun etwas gekühlt, dann geöffnet, und der Behälter kann noch ziemlich heiss entnommen werden. Gegenüber der bisher bekannten Sintermethode ohne Verwendung von Vernetzer hat dies den Vorteil, dass der Behälter heisser aus der Form genommen werden kann, was die Fabrikationszeit abkürzt. Ferner sind Hinterschnitte, wo der Behälter beim Abkühlen auf die Form aufschrumpfen würde, leichter zu entformen.

Beispiel 2
Zusammensetzung des Sinterpulvers
Polyäthylen 100 Gew.Teile organisches Peroxyd, z.B.

t-Butylperbenzoat 1 Gew.Teile
Alterungsschutz, z.B. Poly trimethyldihydrochinolin 0,5 Gew.Teile
Farbstoff 0,2 Gew.Teile
An Stelle von Polyäthylen können mit entsprechenden Vernetzungsmitteln auch Polypropylen, Polystyrol und Mischpolymere desselben, Acryl- oder Methacrylpolymere, Polyamide und andere thermoplastische Harze verwendet werden.

Herstellung einer Transportkiste: Es wird die für eine 2 mm dicke Schicht benötigte Menge Sinterpulver der oben angegebenen Zusammensetzung, jedoch ohne Blähmittel, in die geschlossene Form durch einen offenen Einfüllschacht, der im Innern der Form ca. 10 cm vorsteht, eingefüllt, so dass beim Rotieren kein Pulver herausfallen kann. Die Form wird nun, wie in Beispiel l beschrieben, aufgeheizt, bis die ganze Masse geschmolzen ist. Nun wird durch den Einfüllschacht die benötigte Menge Sinterpulver nach obiger Vorschrift eingefüllt, die genügt, um eine 4 mm dicke porenhaltige Schicht zu erzeugen.

Die Rotation und das Heizen werden fortgesetzt, bis auch diese Schicht ganz geschmolzen ist. Nun gibt man nochmals die gleiche Pulvermenge ohne Blähmittel wie im ersten Arbeitsgang zu, und Heizung und Rotation werden fortgesetzt, bis auch die letzte Schicht geschmolzen und vernetzt ist. Nach kurzem Abkühlen kann die Kiste der Heizform entnommen werden. Nach dem Beschneiden der Ränder und dem Entgraten ist die Transportkiste gebrauchsfertig.

Beispiel 3 Überziehen eines Gussrostes mit Polyäthylen.

Nach dem Sandstrahlen wird dieser Rost im Wärmeschrank auf 3000C erhitzt. Anschliessend wird der Rost an einem passenden Aufhängehaken in ein Wirbelsinter- bad getaucht. Dieses enthält Polyäthylenpulver mit Zusätzen gemäss Beispiel 1. Sobald die Schichtdicke der aufgeschmolzenen Masse 1 mm beträgt, wird der Gussrost aus dem Bad herausgenommen und an der Luft erkalten gelassen. Dabei genügt die gespeicherte Wärmemenge, um das geschmolzene Polyäthylen zu vernetzen.

Beispiel 4 Überziehen eines Drahtgitters mit Polyäthylen.

Das gut gereinigte Gitter wird im Wärmeschrank auf 3000C erhitzt und anschliessend in gleicher Weise wie in Beispiel 3 beschrieben in das Wirbelsinterbad getaucht.

Danach wird das 0,5 - 1,0 mm dick bezogene Drahtgitter im Wärmeschrank bei 160 - 2000C 3 -10 Min. erwärmt, damit die Vernetzung des Polyäthylens erreicht wird.

Beispiel 5 Überziehen von dünnwandigem Blechbehälter mit Polyäthylen.

Der gut gereinigte Behälter, dessen Oberfläche, wenn nötig, noch gesandstrahlt oder geätzt wurde, wird mittels einer elektrostatischen Spritzpistole 0,2 bis 0,8 mm dick mit Pulver aus Polyäthylen überzogen. Anschlies send wird im Wärmeschrank bei 180 bis 2800C gesintert und vernetzt. Zusammensetzung des Sinterpulvers:
Polyäthylen 100 Gew.Teile organisches Peroxyd 2 Gew.Teile Alterungsschutz 0,2 Gew.Teile
Farbstoff 0,2 Gew.Teile
Beispiel 6
Innenbezug von Metalltank mit Polyäthylen.

Auf die gut gereinigte Oberfläche wird das Polyäthylenpulver in Zusammensetzung wie Beispiel 5 mit zum Sinter neben genügender Hitze mittelst einer Flammspritzpistole aufgebracht. Es wird jeweils eine Fläche von 2 bis 4 dm2 gespritzt. Wenn die benötigte Schichtdicke erreicht ist, wird die Pulverzufuhr abgestellt und die bespritzte Fläche weiter erhitzt, bis Vernetzung des Poly äthylens eintritt. Alsdann wird wieder eine angrenzende Fläche gleicher Grösse auf gleiche Art behandelt und so weiter, bis die ganze Tankfläche überzogen ist.

PATENTANSPRUCH I
Verfahren zur Herstellung von Formkörpern oder Überzügen aus Thermoplasten im Sinterverfahren, da

**WARNUNG** Ende DESC Feld konnte Anfang CLMS uberlappen**.

Claims

**WARNUNG** Anfang CLMS Feld konnte Ende DESC uberlappen **. ver, eventuell in mehreren Schichten, werden je nach Anfangstemperatur und der Wärmekapazität der überzogenen Artikel diese noch in einem Wärmeschrank geheizt, bis Vernetzung un deventuell gleichzeitig Blähung resp.

Porenbildung eintritt. So benötigen z.B. dünnwandige kleine Gegenstände ein Nachheizen im Wärmeschrank.

während hocherhitzte, grosse und dickwandige Artikel genügend Wärme speichern, um die Vernetzung nach dem Tauchen zu bewirken.

Die Vernetzung der Thermoplaste nach der vorliewenden Erfindung verbessert auch das Verhalten im kalten Zustand und verringert den sogenannten kalten Fluss.

Als Vernetzungsmittel für Polyolefine haben sich besonders organische Peroxyde als geeignet erwiesen, deren Zersetzungstemperaturen übr dem Schmelzpunkt oder Erweichungsintervall des verwendeten Thermoplasten lie gen Genannt seien z.B. Di-tert-butylperoxyd, Hydroxyheptylperoxyd, 1 -Hydroxycyclohexylperoxyd, tert-Butyl perbenzoat. Dicumylperoxyd, tert-Butylhydroperoxyd, lert - Butylperoxy - dimethylhexan, Cumolhydroperoxyd, tert-Butylcumylperoxyd, tert-Butylperphthalsäure.

Beispiel I Zusammensetzung des Sinterpulvers Polyäthylen 100 Gew.Teile organisches Peroxyd 2 Gew.Teile Kreide mit Stearatüberzug 5 Gew.Teile Farbstoff 0,2 Gew.Teile Die für eine Wanddicke von 5 mm nötige Menge Pulver wird in die Sinterform gegeben, letztere verschlossen und unter Drehen um 2 Achsen erhitzt. Dies kann z.B.

durch Gasflammen erfolgen. Durch Versuche ist die Heizdauer und die Einstellung der Gasmenge zu ermitteln, so dass das Polyäthylen sintert und anschliessend vernetzt, ohne überhitzt zu werden. Die Form wird nun etwas gekühlt, dann geöffnet, und der Behälter kann noch ziemlich heiss entnommen werden. Gegenüber der bisher bekannten Sintermethode ohne Verwendung von Vernetzer hat dies den Vorteil, dass der Behälter heisser aus der Form genommen werden kann, was die Fabrikationszeit abkürzt. Ferner sind Hinterschnitte, wo der Behälter beim Abkühlen auf die Form aufschrumpfen würde, leichter zu entformen.

Beispiel 2 Zusammensetzung des Sinterpulvers Polyäthylen 100 Gew.Teile organisches Peroxyd, z.B.

t-Butylperbenzoat 1 Gew.Teile Alterungsschutz, z.B. Poly trimethyldihydrochinolin 0,5 Gew.Teile Farbstoff 0,2 Gew.Teile An Stelle von Polyäthylen können mit entsprechenden Vernetzungsmitteln auch Polypropylen, Polystyrol und Mischpolymere desselben, Acryl- oder Methacrylpolymere, Polyamide und andere thermoplastische Harze verwendet werden.

Herstellung einer Transportkiste: Es wird die für eine 2 mm dicke Schicht benötigte Menge Sinterpulver der oben angegebenen Zusammensetzung, jedoch ohne Blähmittel, in die geschlossene Form durch einen offenen Einfüllschacht, der im Innern der Form ca. 10 cm vorsteht, eingefüllt, so dass beim Rotieren kein Pulver herausfallen kann. Die Form wird nun, wie in Beispiel l beschrieben, aufgeheizt, bis die ganze Masse geschmolzen ist. Nun wird durch den Einfüllschacht die benötigte Menge Sinterpulver nach obiger Vorschrift eingefüllt, die genügt, um eine 4 mm dicke porenhaltige Schicht zu erzeugen.

Die Rotation und das Heizen werden fortgesetzt, bis auch diese Schicht ganz geschmolzen ist. Nun gibt man nochmals die gleiche Pulvermenge ohne Blähmittel wie im ersten Arbeitsgang zu, und Heizung und Rotation werden fortgesetzt, bis auch die letzte Schicht geschmolzen und vernetzt ist. Nach kurzem Abkühlen kann die Kiste der Heizform entnommen werden. Nach dem Beschneiden der Ränder und dem Entgraten ist die Transportkiste gebrauchsfertig.

Beispiel 3 Überziehen eines Gussrostes mit Polyäthylen.

Nach dem Sandstrahlen wird dieser Rost im Wärmeschrank auf 3000C erhitzt. Anschliessend wird der Rost an einem passenden Aufhängehaken in ein Wirbelsinter- bad getaucht. Dieses enthält Polyäthylenpulver mit Zusätzen gemäss Beispiel 1. Sobald die Schichtdicke der aufgeschmolzenen Masse 1 mm beträgt, wird der Gussrost aus dem Bad herausgenommen und an der Luft erkalten gelassen. Dabei genügt die gespeicherte Wärmemenge, um das geschmolzene Polyäthylen zu vernetzen.

Beispiel 4 Überziehen eines Drahtgitters mit Polyäthylen.

Das gut gereinigte Gitter wird im Wärmeschrank auf 3000C erhitzt und anschliessend in gleicher Weise wie in Beispiel 3 beschrieben in das Wirbelsinterbad getaucht.

Danach wird das 0,5 - 1,0 mm dick bezogene Drahtgitter im Wärmeschrank bei 160 - 2000C 3 -10 Min. erwärmt, damit die Vernetzung des Polyäthylens erreicht wird.

Beispiel 5 Überziehen von dünnwandigem Blechbehälter mit Polyäthylen.

Der gut gereinigte Behälter, dessen Oberfläche, wenn nötig, noch gesandstrahlt oder geätzt wurde, wird mittels einer elektrostatischen Spritzpistole 0,2 bis 0,8 mm dick mit Pulver aus Polyäthylen überzogen. Anschlies send wird im Wärmeschrank bei 180 bis 2800C gesintert und vernetzt. Zusammensetzung des Sinterpulvers: Polyäthylen 100 Gew.Teile organisches Peroxyd 2 Gew.Teile Alterungsschutz 0,2 Gew.Teile Farbstoff 0,2 Gew.Teile Beispiel 6 Innenbezug von Metalltank mit Polyäthylen.

Auf die gut gereinigte Oberfläche wird das Polyäthylenpulver in Zusammensetzung wie Beispiel 5 mit zum Sinter neben genügender Hitze mittelst einer Flammspritzpistole aufgebracht. Es wird jeweils eine Fläche von 2 bis 4 dm2 gespritzt. Wenn die benötigte Schichtdicke erreicht ist, wird die Pulverzufuhr abgestellt und die bespritzte Fläche weiter erhitzt, bis Vernetzung des Poly äthylens eintritt. Alsdann wird wieder eine angrenzende Fläche gleicher Grösse auf gleiche Art behandelt und so weiter, bis die ganze Tankfläche überzogen ist.

PATENTANSPRUCH I Verfahren zur Herstellung von Formkörpern oder Überzügen aus Thermoplasten im Sinterverfahren, da durch gekennzeichnet, dass man ein Sinterpulver cerwendet, das ein Vernetzungsmittel enthält, das erst bei Sintertemperatur oder höher wirksam wird.

UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I zur Herstellung von Hohlkörpern oder Behältern im Rotationssinterverfahren oder im Statischsinterverfahren, dadurch gekenn- zeichnet, dass man ein Sinterpulver verwendet, das aus einem Thermoplasten mit Zusatz eines Vernetzungsmittels, das erst bei Sintertemperatur oder höher wirksam wird, besteht.

2. Verfahren nach Patentanspruch l und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man Thermoplaste mit Zusatz von Vernetzungsmittel und porenbildendem Blähmittel verwendet.

3. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass man zusätzlich Füllstoffe und/oder Farbstoffe verwendet.

4. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteransprüchen 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass man zusätzlich Alterungsschutzmittel verwendet.

5. Verfahren nach Patentanspruch I zur Herstellung von Hohlkörpern, dadurch gekennzeichnet, dass diese aus 2 oder mehr Schichten bestehen, die gemäss Unteransprüchen 1 bis 4 hergestellt wurden, wobei gegebenenfalls verschiedene Thermoplaste kombiniert werden.

6. Verfahren nach Patentanspruch I zum Überziehen von Gegenständen im Wirbelsinterverfahren, dadurch gekennzeichnet, dass das Sinterpulver aus einem Thermoplasten mit Zusatz eines Vernetzungsmittels besteht, das erst bei Sintertemperatur oder höher wirksam wird.

7. Verfahren nach Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass man zusätzlich ein porenbildendes Blähmittel verwendet.

8. Verfahren nach Unteransprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass man zusätzlich Füllstoffe und/oder Farbstoffe verwendet.

9. Verfahren nach Unteransprüchen 6, 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass man zusätzlich Alterungs schutzmittel verwendet.

10. Verfahren nach Patentanspruch I zum Überzüge hen von Gegenständen im Wirbelsinterverfahren, dadurch gekennzeichnet, dass die Überzüge aus 2 oder mehr Schichten bestehen, die gemäss Unteransprüchen 6 bis 9 hergestellt wurden, wobei gegebenenfalls verschiedene Thermoplaste kombiniert werden.

11. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man als Vernetzungsmittel Peroxyde verwendet.

12. Verfahren nach Unteranspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass man als Vernetzungsmittel organische Peroxyde verwendet, deren Zersetzungsbereich nicht unter dem Schmelzpunkt des Thermoplasten liegt.

13. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteransprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass man in einem inerten Gas sintert.

14. Verfahren nach Unteranspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass man als inertes Gas Stickstoff oder Kohlendioxyd verwendet.

PATENTANSPRUCH II Sinterpulver zur Ausführung des Verfahrens gemäss Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Vernetzungsmittel enthält, das erst bei Sintertemperatur oder noch höherer Temperatur wirksam wird.

UNTERANSPRUCH 15. Sinterpulver gemäss Patentanspruch II, dadurch kennzeichnet, dass es als Vernetzungsmittel ein organisches Peroxyd enthält, das erst bei Sintertemperatur oder noch höherer Temperatur wirksam wird, gegebenenfalls zusammen mit Blähmitteln, Füllstoffen, Farbstoffen und Alterungsschutzmitteln.