DE1154934B

DE1154934B - Verfahren zum Herstellen gas- oder fluessigkeitsdurchlaessiger poroeser Formkoerper aus nicht aufblaehbaren Koernern eines thermoplastischen Kunststoffs

Info

Publication number: DE1154934B
Application number: DEZ6291A
Authority: DE
Inventors: Franz Zwick
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1957-09-04
Filing date: 1957-09-04
Publication date: 1963-09-26
Also published as: US3259677A

Description

Verfahren zum Herstellen gas- oder flüssigkeitsdurchlässiger poröser Formkörper aus nicht aufblähbaren Körnern eines thermoplastischen Kunststoffs Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen gas- oder flüssigkeitsdurchlässiger poröser Formkörper, z. B. Filterkörper oder Diaphragmen, aus nicht aufblähbaren Körnern eines thermoplastischen Kunststoffes, die in eine Form mit durch gleichmäßig verteilte Öffnungen durchlässigen Wänden eingefüllt und in dieser mittels eines heißen gasförmigen Mediums, wie Heißdampf oder Heißluft, gesintert werden, das durch die durchlässigen Formwände und die Zwischenräume (Poren) zwischen den Kunststoffkörnern hindurchströmt.
Zur Herstellung gas- oder flüssigkeitsdurchlässiger poröser Formkörper, wie Filterkörper oder Diaphragmen. aus Körnern eines thermoplastischen Kunststoffes ist es bekannt, die Körner in einer allseitig geschlossenen Form mit undurchlässigen Wänden in einer Dampf- oder Heißluftkammer zu sintern (belgische Patentschrift 517 577).
Auch wurde bereits die Sinterung von Kunststoffteilchen in einer nach Art eines Siebes durchlässigen Form aus perforiertem Blech in einer Dampf- oder Heißluftkammer vorgeschlagen (Patentschrift 10 216 des Amtes für Erfindungs- und Patentwesen in der sowjetischen Besatzungszone Deutschlands). Dabei strömt das heiße gasförmige Medium durch die durchlässigen Wände der Form in diese hinein und durch die Zwischenräume (Poren) zwischen den in der Form befindlichen Kunststoffteilchen.
Weiter ist es bekannt, aufblähbare thermoplastische Kunststoffkörner in eine Form mit zwei gegenüberliegenden perforierten Wänden einzufüllen und durch diese beiden Wände in entgegengesetzter Richtung ein Erwärmungsmedium in die Form zu leiten, das in dieser die Zwischenräume zwischen den Körnern vor ihrem vollständigen Aufblähen durchströmt (USA.-Patentschrift 2779 062). Hier handelt es sich nicht um die Herstellung durchlässiger Formkörper, da die infolge der Erwärmung in den aufblähbaren Körnern sich bildenden Gasbläschen geschlossene Porenzellen erzeugen und somit keine durchgehende Kanäle in der Füllung entstehen können. Auch lassen sich die mit Gasbläschen durchsetzten aufgeblähten Körner nur unter dem hohen Aufschäumdruck der vollgeschäumten Form ausreichend fest miteinander verkleben, wobei die Zwischenräume zwischen den Körnern bis zur Undurchlässigkeit verengt oder ganz beseitigt werden.
Weiter ist es zur Herstellung eines aus gepreßter Holzwolle bestehenden elastischen Verpackungsmittels bekannt, auf die Oberfläche des Holzwollkörpers zur Verklebung von dessen außenliegenden Holzfasern miteinander eine dünne Schicht eines Klebemittels aus flüssigem Kunstharz aufzuspritzen und dann den Holzwollkörper in eine durchlässige Form einzulegen und zur raschen Verdampfung des Lösungsmittels im flüssigen Harz und Härtung der Schicht z. B. Heißluft in einem kontinuierlichen Strom und über die perforierte Eintrittswand der Form verteilt durch diese Wand, dann durch den Holzkörper und dann durch eine der Eintrittswand gegenüberliegende perforierte Austrittswand hindurchzuleiten (französische Patentschrift 1 126 158).
Hier besteht der poröse Körper aus solchen Teilchen, die bei Erwärmung nicht erweichen und daher nicht unter der Gefahr einer Verengung der zwischen den Teilchen befindlichen Zwischenräume (Poren) zusammengesintert werden.
Beim bekannten Verfahren zur Herstellung von für Flüssigkeiten oder Gase durchlässigen porösen Formkörpern aus nicht aufblähbaren Körnern eines thermoplastischen Kunststoffes durch Sintern der Körner in einer undurchlässigen Form in einer Dampf- oder Heißluftkammer ist zur Erzielung eines Formkörpers von überall weitgehend gleichmäßiger Porosität und einer hohen Durchlässigkeit eine sehr langsame und vorsichtige Erwärmung der Körnerfüllung in der Form auf die Sintertemperatur erforderlich. Daher ging man bisher davon aus, daß auch bei einer in eine Dampf- oder Heißluftkammer gebrachten durchlässigen Siebform eine nur verhältnismäßig langsame Erwärmung der Körnerfüllung durch ein langsames Strömen des Erwärmungsmediums durch die durchlässigen Wände der Form und die Zwischenräume (Poren) zwischen den Körnern erfolgen darf. Bei der langsamen Erwärmung ist eine genaue Temperaturkontrolle erforderlich.
Durch diese Maßnahmen soll vermieden werden, daß die Poren zwischen den durch - Erhitzung erweichten Kunststoffkörnern sich erheblich verengen oder daß stellenweise ein porenloses Zusammenfließen von Körnern eintritt, und dies besonders an der stärker erhitzten Wärmezufuhrseite der Füllung. Jedoch lassen sich mit den bekannten Verfahren zur Wärmesinterung thermoplastischer Kunststoffkörner keine durchlässigen Formkörper von stets weitgehend gleichmäßiger Porosität und Durchlässigkeit erzielen.
Durch das Verfahren nach der Erfindung ist dieser Mangel beseitigt. Dazu ist der Nachteil der verhältnismäßig langen Erwärmungszeit und der besonders genauen Temperaturkontrolle vermieden. Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die Sinterung der Füllung aus thermoplastischen Kunststoffkörnern in einem kontinuierlichen Strom des heißen Mediums herbeigeführt wird, das in an sich bekannter Weise über eine durchlässige Eintrittswand der Form verteilt durch diese Wand hindurch dem Füllraum der Form zugeleitet wird und den es über eine der Eintrittswand gegenüberliegende durchlässige Austrittswand der Form verläßt.
Bei diesem Verfahren zur Sinterung thermoplastischer Kunststoffkörner fließt das Erwärmungsmedium verhältnismäßig schnell durch die Körnerfüllung hindurch. Dabei verhindert bereits das durch die Füllung hindurchblasende gasförmige Medium weitgehend eine Verengung der von den Poren gebildeten Kanäle in der durch Erwärmung erweichten Füllung. Vor allem aber erfolgt durch das schnelle Fließen des Mediums die Erwärmung so rasch, daß im wesentlichen nur die Oberfläche jedes Kunststofikornes erweicht wird und sein Kern noch weitgehend fest bleibt. Damit ist aber die Gefahr einer allgemeinen Porenverengung in der gesamten Füllung und selbst einer nur örtlichen Verengung an der stärker erhitzten Wärmezufuhrseite der Füllung oder eines dort stellenweise porenlosen Zusammenfließens von Kunststoffkörnern weitgehend herabgesetzt.
Da beim erfindungsgemäßen Verfahren im wesentlichen nur die Oberfläche der Kunststoffkörner erhitzt wird, ist die Wärmeausdehnung der Kunststofffüllung nicht viel stärker als die der Form, so daß in der Form nicht mehr ein die Körner aneinanderpressender Überdruck entsteht. Durch dessen Wegfall ist eine weitere Ursache zur Porenverengung beseitigt.
Da durch all die genannten Wirkungen die Gefahr einer Porenverengung erheblich verringert ist, braucht beim Verfahren gemäß der Erfindung nun auch die Temperaturkontrolle weit weniger streng wie bei den bekannten Verfahren zur Sinterung thermoplastischer Kunststofikömer zu erfolgen.
Die Erwärmungszeit der Kunststoffkörner bis zu ihrer Sinterung ist um so kürzer, je höher die Temperatur des Erwärmungsmediums ist. Diese kann beim erfindungsgemäßen Verfahren im Gegensatz zu den bekannten Verfahren zur Wärmesinterung thermoplastischer Kunststoffkörner die Schmelztemperatur des Kunststoffes aufweisen oder darüber liegen.
Obwohl beim Verfahren gemäß der Erfindung im wesentlichen nur die Oberfläche der Kunststoftkörner erweicht wird und ein die Körner aneinanderpressender innerer Überdruck in der Form nicht auftritt, so werden doch mit dem Verfahren praktisch ausreichend feste, durchlässig poröse Formkörper erzielt.
Die Zeichnung veranschaulicht zur Durchführung des erfindungsgemäßen Sinterungsverfahrens geeignete Einfüllformen.
Bei der Form nach der Fig. 1 zur Herstellung durchlässig poröser Kunststoffplatten ist ein im Querschnitt rechteckiger, die Seitenwände der Form bildender Formteil 10 oben von einem Deckel 11 abgeschlossen, der einen Stutzen 12 für die Zufuhr z. B. von Heißdampf aufweist. Unten befindet sich am Formteil 10 ein Abschlußboden 13 mit dem Abflußstutzen 14. Der Deckel 11 und Boden 13 sind nach dem Öffnen von Hebelverschlüssen 15 leicht abnehmbar, um in den Formteil 10 einander gegenüberliegende perforierte Bleche 16 einsetzen zu können, die die obere und untere durchlässige Wand eines die lockere thermoplastische Körnerfüllung aufnehmenden Füllraumes 17 bilden. Beide Bleche 16 sind durchgehend flach und bis an ihren Rand perforiert. Sie stehen nicht unter dem Druck eines Preßstempels, weshalb die Füllung nicht gepreßt wird.
Um die Höhe des Füllraumes 17 entsprechend der jeweils gewünschten Dicke der herzustellenden porösen Kunststoffplatte einstellen zu können, ist der Abstand der durchlässigen Wände 16 veränderlich.
Zwischen der oberen Wand 16 und dem Deckel 11 sowie der unteren Wand und dem Boden 13 befinden sich der gewünschten Höhe des Füllraumes 17 jeweils entsprechend hoch gewählte Abstützbleche 18, die für den erforderlichen seitlichen Dampfdurchtritt perforiert sind.
Der durch den Zuflußstutzen 12 unter hohem Druck in den über dem Füllraum 17 liegenden Raum 19 einströmende Heißdampf breitet sich in diesem Raum aus und wird dann über die obere durchlästige Eintrittswand 16 verteilt durch diese Wand hindurch dem Füllraum 17 zugeleitet. Der Dampf fließt durch die in diesem Raum befindliche Körnerfüllung in einem kontinuierlichen Strom hindurch und verläßt den Füllraum 17 über die der durchlässigen Eintrittswand gegenüberliegende durchlässige Austrittswand. Er sammelt sich dann in einem unter dem Füllraum 17 liegenden Raum 20, den er durch den Abflußstutzen 14 verläßt. In einer Seitenwand des Formteiles 10 befindet sich ein Schauglas 21 zur Beobachtung der Sinterung der Kunststoffkörner.
Die Einfüllform gemäß der Fig. 2, die der Herstellung durchlässig poröser hohlzylindrischer Kunststoffkörper dient, hat einen der Form nach Fig. 1 entsprechenden Aufbau, wie die gleichen Bezugsziffern für die übereinstimmenden Teile zeigen. Der vorhandene Unterschied besteht bei der Fig. 2 darin, daß der den Füllraum 17 außen begrenzende Formteil 10 zylindrisch und dieser Raum innen von einem weiteren undurchlässigen Zylinder 24 begrenzt ist und daß die den Füllraum 17 oben und unten abschließenden perforierten Bleche 16 scheibenförmig und die auf diesen aufliegenden Abstützbleche 18 ringförmig gestaltet sind.
Zur Herstellung langer hohlzylindrischer Formkörper ist im Gegensatz zur Form nach Fig. 2 eine Form gemäß der Fig. 3 zweckmäßiger, da diese ein Durchströmen des Heiß dampfes quer durch die im Raum 17 befindliche thermoplastische Körnerfüllung ergibt. Bei der Form nach Fig. 3, die der Herstellung eines als Filterkörper geeigneten hohlen Formkörpers dient, besteht die durchlässige Ein- und Austrittswand des Füllraumes 17 aus den beiden zueinander konzentrisch liegenden Zylindern 24 und 25 aus perforiertem Blech. Der durch den Zuflußstutzen 12 in den Raum des inneren Zylinders 24 einströmende Dampf breitet sich in diesem Raum aus und wird über den Zylinder 24 verteilt durch ihn hindurch dem Füllraum 17 zugeleitet. Der Dampf fließt in einem kontinuierlichen Strom quer durch die Körnerfüllung hindurch und verläßt diese durch die der Eintrittswand 24 gegenüberliegende durchlässige Austrittswand 25 wobei er unmittelbar ins Freie tritt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zum Herstellen gas- oder flüssigkeitsdurchlässiger poröser Formkörper aus nicht aufblähbaren Körnern eines thermoplastischen Kunststoffes, die in eine Form mit durch gleichmäßig verteilte Öffnungen durchlässigen Wänden eingefüllt und in dieser mittels eines heißen gasförmigen Mediums gesintert werden, das durch die durchlässigen Formwände und die Zwischenräume zwischen den Kunststoffkörnern hindurch- strömt, dadurch gekennzeichnet, daß die Sinterung der Füllung aus thermoplastischen Kunststoffkörnern in einem kontinuierlichen Strom des heißen Mediums herbeigeführt wird, das in an sich bekannter Weise über eine durchlässige Eintrittswand der Form verteilt durch diese Wand hindurch dem Füllraum der Form zugeleitet wird und den es über eine der Eintrittswand gegenüberliegende durchlässige Austrittswand der Form verläßt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein mindestens die Schmelztemperatur des thermoplastischen Kunststoffes aufweisendes gasförmiges Medium kurzzeitig durch die durchlässigen Formwände und die dazwischen befindliche Kunststoffüllung hindurchgeleitet wird.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 553,961 571; schweizerische Patentschrift Nr. 315 392; Badische Anilin- & Soda-Fabrik AG., Druckschriften 8429 (Septemberl954), 8006 {533j (August 1956).