DE2360239A1

DE2360239A1 - Verfahren und vorrichtung zur warmverformung zweier kunststoffplatten

Info

Publication number: DE2360239A1
Application number: DE2360239A
Authority: DE
Inventors: Robert Henry Day
Original assignee: ITW Ltd
Current assignee: ITW Ltd
Priority date: 1972-12-19
Filing date: 1973-12-04
Publication date: 1974-06-20
Also published as: NL7317309A; JPS4990352A; SE402420B; AU6338073A; GB1440935A; CA1012725A

Description

PATENTANWÄLTE

BK. ing. H. NEGENDANK · dipl.-ing. H. HAUCK · difl.-phys. W. SCHMITZ dipping. E. GRAALFS · dipl.-ing. W. WEHNEKT

HAMBURG-MÜNCHEN *\ O £ O O Q Q

ZTTSTEXLUNGSANSCHRIFT: HAMBTTRG 36 'WBTTKRWALLiI

TBI,. 36 74 38 UND 86 41 10

TElEGH. NEOEUAPATENT HAMBURG

MÜNCHEN 15 · MOZARTSTR. 23

TEL. 5 38 00 86

TELEGH. NEGEDAPATENT MOTNCHEN

Hamburg, ^ en % Dez. 1973 ITW LIMITED

Bath. Road,
Oipp eiiham,

Slcmgh, Buckinghamshire,
E η g .1. a η d

Verfahren -und Vorrichtung zur Warmverformung zweier Kunststoffplatten

Die Erfindung "betrifft Techniken zur Warmverformung von Kunststoffplatten.

Ein bekanntes Verfahren zur Formung von Gegenständen, wie z.B. Einweg-Kunststoff becher, das sogenannte Blasverfahren_f besteht darin, eine erhitzte Kunststoffplatte durch Ausübung von Differentialdruck auf die gegenüberliegenden Seiten zu strecken, so daß sich die Platte aa die Oberfläche eines Hohlraums anpaßt. Dies kann durch einen Stempel unterstützt werden, der die Platte in den Hohlraum drückt.

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Bezüglich der Deformierung einer einzelnen Platte sind Techniken entwickelt worden, die sich mit der Formgebung des Stempels der Koordinierung der Stempelbewegung bei Änderungen des Differentialdrucks, der Temperatur der Platte und der Heizung und/oder Kühlung des Stempels und/oder des Hohlraums befassen.

Die Erfindung ist in weitgefaßtem Sinne darauf gerichtet, mehrere Platten gleichzeitig im Blasverfahren zu verformen, wobei die Platten parallel übereinanderliegend von einem Stempel verformt werden. Während die nachfolgende Beschreibung sich mit nur zwei Platten befaßt, wird darauf hingewiesen, daß die Erfindung im Prinzip nicht auf zwei Platten beschränkt sein soll. Es ist vorgesehen, daß gemäß dem Verfahren der Erfindung drei oder mehr Platten gleichzeitig verformbar sind.

Ein Ausführungsbeispiel zur Herstellung eines doppelwandigen Bechers im Blasverfahren gemäß der Erfindung soll nachfolgend in Verbindung mit den Zeichnungen beschrieben werden. Es zeigen:

Pig. 1 eine schematische Darstellung der Hauptbestandteile, die bei dem Blasverfahren zur Anwendung kommen;

Fig. 2-6 Schnitte durch den Formhohlraum, die Platten und die zu haltenden Klemmen;

Fig. 7-12 verschiedene Stufen bei der Herstellung des Bechers.

Zwei Platten A und B zur Bildung der Innen- und der Außenwand eines Beaters werden von Vorratsrollen 10 "bzw, 12 zugeführt·

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Das Material passiert in aufeinanderfolgenden Schritten eine scbematisch bei 14 dargestellte Heizung und erreicht die Formungsstation, in der die erhitzte Platte von Klemmen 16 erfaßt wird, worauf die Platten einem Differentialdruck ausgesetzt werden, um sie zu strecken, wobei ein Stempel 18 abwärts bewegt wird, um die Platten in eine Form 20 zu drücken, worauf dann ein hoher Differentialdruek durch Druckluft und/ oder Unterdruck auf die Platten ausgeübt wird, um sie in innige Anlage an den Formhohlraum zu drücken. Ein Schnittwerkzeug 22 schneiüet das in der. Form befindliche Material vom Rest der Platten A und B Bb. Die Form 20 wird zurückgezogen, damit der geformte Gegenstand zur weiteren Bearbeitung weitetfbewegt werden kann.. Der umgebende Abfallteil der Platten bewegt sich nach links und wird von Rollen 24 und 26 aufgenommen. Während des beschriebenen Formvorgangs wird der nächste benachbarte Abschnitt der Platten erhitzt, und während das Abfallmaterial auf die Rollen 24 und 26 aufgewickelt wird, bewegt sich der erhitzte Abschnitt zwischen den Stempel und die Form. Abgesehen von den mehreren Platten ist alles soweit mit Bezug auf Fig. 1 beschriebene allgemein bekannt, wie auch Abwandlungen, z.B. die vertikale Anordnung der Heizungen, um sich abwärts bewegende Platten vorzuheizen.

Mehr im einzelnen zeigt Fig. 2 die obere Platte A zwischen einer oberen und einer mittleren Klemmplatte 28 bzw» 30 eingeklemmt, während die untere Platte B zwischen der mittleren Klemmplatte 30 und einer unteren Klemmplatte 32 eingeklemmt ist. Luft mit höherem Druck als dem atmosphärischen strömt durch Öffnungen 34 in der mittleren Klemmplatte 30

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streckt die Platten, wie in Fig. 2 ersichtlich, nach außen. Die Deformation hängt von der Festigkeit und der Temperatur der Platten ab, wobei zweckmäßige Veränderungen und Steuerungen Fachleuten allgemein bekannt sind. Als befriedigend hat sich Luft mit 0,35 kg/cm Überdruck erwiesen.

Der Stempel 18 bewegt sich zu den gestreckten Platten. Bei der dargestellten besonderen Anordnung ist der Stempel zusammengesetzt und weist einen wärmeleitenden Metallkörper 36 und eine Spitze 38 aus Nylon oder Filz auf. Der Körper des Stempels hat die genaue erforderliche Form der Innenwand des Bechers.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, greift der Stempel bei aufrechterhaltenem Druck zwischen den Platten deformierend an der oberen Platte A an und drückt die untere Platte B in die Form 20. Es kann sehr gut notwendig sein, den Druck zwischen den Platten etwas zu erhöhen oder zu vermindern, um daß erforderliche Verhalten der beiden Platten zu erzielen. Die Form bewegt sich gleichzeitig etwas aufwärts zu den Klemmplatten hin.

Fig. 4 zeigt eine Zwischenstufe, bei der sich der Stempel dem Ende seines Abwärtshubes nähert. Es ist zu bemerken, daß noch ein freier Raum zwischen den beiden Platten in der Form besteht, und daß dieser Baum mit den öffnungen 34 in Verbindung steht. Zu diesem Zeitpunkt wird der Druck zwischen den Platten erhöht, was bewirkt, daß sich die Platte B innig an die Hohlraumwandung der Form anlegt, während die innere Platte A sich eng an die Form des Stempels anschmiegt. Die Verformung wird hier nicht im einzelnen beschrieben. Sie bildet keinen Teil

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dieser Erfindung _f die kurz gesagt darauf gesichtet ist, Kippen und otufen zu bilden, die ein leichtes Ergreifen des seehers und "bequemes Stapeln derselbe© gestatten. Druckluft von etwa

2 Durch ,Druck

5,5 bis 7 kg/cm hat sich als- befriedigend erwiesen ./"zwischen den Flatten wird dann zur Atmosphäre abgelassen, vas Material oder die materialien der Platten federn nicht zurück, da die Temperatur einen plastischen üluß gestattet hat. x»as schnittwerkzeug 22 wird aiann abwärts bewegt und greift am btempel 18 an. wie aus iig. 5 ersichtlich, drückt es den ötempel weiter in den jjormnohlraum, um zwischen dem irlattenmaterial befindliche Luft herauszudrücken, .eine wand 39 an der üorm drückt die beiden Platten am umfang 40 in .anlage aneinander, wobei eine weitere Bewegung des «,chnittwerkzeugs 22 einen eingriff des ochnittringec bewirkO, um die Platten auszustanzen. Luft wirddlann durch, den otempel gerichtet, um die geformten Teile zu lösen, wobei sich der otempel und das schnittwerkzeug in ihre Ausgangsstellungen aufwärts bewegen, id-e Form 20 wird nach unten zurückgezogen, wobei die beiden Teile auf einem Ausstoßer 42, wie in üig, 6 ersichtlich, in Bereitschaft stehen bleiben, um einem Kantenbördelvorgang zugeführt zu werden, uie drei Klemmplatten trennen sich vertikal und gestatten, daß sich die Platten α und B nach, links, wie beschrieben,

af

bewegen, um eine Bereitschtstellung für.den nächsten identischen ü'ormvorgang einzunehmen.

Bei den bekannten Verfahren zur Herstellung doppeIwandiger Becher wurden die inneren unddie äußeren becher gesondert hergestellt und nachfolgend zusammengefügt. liierfür sind zwei Verformungsvorgänge erforderlich, die im Vergleich mit dem beschriebenen verfahren die äerstellungszeit halbieren*,

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Die ±-i.arten A und ή können aus dem gleichen Material oaer verschiedenen materialien bestehen, wobei ihre Temperaturen unabhängig voneinander gesteuert werden können, vas Abfallmaterial wird ebenfalls zu Wiederverwendung gssondert gehalten.

is ist zu bemerken, daß das beschriebene, neue verfahren eine nochmalige Verlegung hinsichtlich der möglichen normen der wände des otempels und des uormhohlraums erforderlich machen kann, uäs kühlen der deiten des inneren Teiles mud durch den üfcempel erfolgen, wohingegen die Spitze des ot«mpels warm sein muß, um den Jiiaterialfluß des Innenteils zu verbessern, bs ist auch erforderlich, die spitze des Stempels geeignet zu formen, un das Material des Innenteils abzustützen, wenn der JJruek· zwischen den Platten Wahrend der öcempe!bewegung erhöht wira.

-s ist notwenig, die JurucK.entlasx;ung zwischen den Platten mit der Abwclrtsbewegung des ctchnittwerkzeugs zu koordinieren, um sicherzus-üellen, daß der Luftdruck zwischen den beiden wänden ausreichend reduziert ist, bevor die beiden fr'änäe an ihren umfangen zusammenhaften. Ein zweites verfahren gemäß der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die .Figuren 7-12 beschrieben, die wiederum aufeinanderfolgende .Stufen eines einzelnen fortlaufenden Vorgangs einer Blasformung zeigt.

irer iiweck des zweiten "Verfahrens besteht in der Schaffung eines einwandigen Bechers, dessen Wand jedoch aus zwei verschiedenen Materialien besteht. Das äußere Material, das aus der unteren Platte B besteht, kann ein kräftiger, billiger Kunststoff, wie z«B* Polystyren sein, während die obere

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Platte mit besonderen Eigenschaften gewählt werden kann, z.B. hohe Dampfundurchlässigkeit, großer Bruchwiderstand.

Die Arbeitsgänge des zweiten Verfahrens sind bereits im einzelnen hinsichtlich des ersten Verfahrens beschrieben und brauchen nicht wiederholt zu werden, da sie klar aus den Zeichnungen hervorgehen.

Die beiden Platten werden nach dem Erhitzen zwischen *ten drei Klemmplatten zusammengeklemmt, so daß die dünnere Platte mit den speziellen Sigenschften oben liegt. Der Druck zwischen den Platten wird ©rhöht, um eine oder beide Platten zu strecken. Ein Stempel 50> dessen Form im wesentlichen unwichtig ist (im Gegensatz zur Wichtigkeit der Formung des Stempels bei der ersten Ausführungsform), bewegt sich abwärts, und greift an der oberen Platte an, bewegt sie zur zweiten Platte und drückt beide in den Formhohlraum, der aufwärts bewegt wird, um sie aufzunehmen, wie dies in Fig. 8 gezeigt ist.

Zu einem geeigneten Zeitpunkt wird der Raum zwischen den Platten zur Atmosphäre entlüftet und kann mit etwas Unterdruck beaufschlagt werden, so daß der Stempel die aneinderliegenden Platten in den Formhohlraum bewegt.

Ein ringförmiges Schnittwerkzeug 52 ist fest mit dem Stempel verbunden und verbindet die beiden Plattenumfänge zu einem geeigneten Zeitpunkt fest miteinander im Formhohlraum, wie dies in Fig. 10 gezeigt ist. Es wird darauf hingewiesen, daß sich beide Platten ®n den Stempel anschmiegen und über ihre ganzen Flächen aneinanderliiagen. Druckluft _t die durch

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eine Öffnung 54- im Stempel zugeführt wird, dehnt dann die beiden Platten vom Stempel fort und in enge Anlage an den Formhohlraum, wie dies beim üblichen Verformungsverfahren für einzelne Platten der lall ist. Bei fortgesetzter Abwärtsbewegung der aus Stempel und Schnittwerkzeug bestehenden Kombination werden die Platten durchschnitten, worauf der Stempel und die Form, wie zuvor beschrieben, zurückgezogen, der geformte Becher ausgestoßen und die verbleibenden Plattenlängen A und B nach links bewegt werden, wobei der Abfall gesondert zu den entsprechenden Rollen geführt wird, um granuliert und wieder verwendet zu werden.

Bekannte Becher mit zusammengesetzten Wänden wurden aus vorgeformten, zusammengesetzten Platten hergestellt, wobei der etwa 50 bis 60 % betragende Abfall des ursprünglichen Materials nicht wiederverwendbar ist, da die beiden Materialien bei einer Strangpressling unverträglich sind.

In weitgefaßtem Sinne besteht ein Verfahren gemäß der Erfindung zur Herstellung eines Gegenstandes, der wenigstens zwei ununterbrochene Wände aus Eunststoffmaterial oder -Materialien aufweist, die einander überlagern, darin, daß zwei Platten des Materials oder der Materialien in der geeigneten Anordnung zwischen eine Verf ormungsvorrichtung und eine Form in Stellung gebracht werden, wobei das Material um verformbar zu sein, erhitzt worden ist, worauf dann die Verformungsvorrichtung betätigt wird, um die Platten i& die Form zu bewegen.

Vorzugsweise wird Luft in den Baum zwischen den Platten gedruckt, -m wenigstens eine der Platten zu strecken, bevor

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der Stempel sie verformt. Ob der Druck während der Bewegung des Stempels zwischen den Platten aufrechterhalten oder verändert wird, hängt von den Eigenschaften des Materials und der Form des herzustellenden Gegenstandes ab.

Die Verf übungsvorrichtung kann ein Stempel sein, wie er zuvor mit Bezug auf die beiden Ausführungsbeispiele beschrieben ist. Eine wichtige Alternative besteht darin, daß der Stempel durch eine Platte ersetzt werden kann, die sich auf die obere Platte absenkt, um sie um eine durchlaufende Xante herum abzudichten. Druckluft wird dann durch eine Düse in der Platte eingeleitet, um die Platten in den Farmhohlraum hinein auszudehnen.

Sin hervorragender Vorteil der Erfindung besteht darin, daß sie leicht bei bestehenden Formmaschinen, in denen Becher mit einfacher Wand hergestellt warden, verwendet werden kann. Die einzigen wesentlichen Änderungen sind in der Vorsehung von drei Klemmplatten zu sehen, von denen eine eine radiale öffnung aufweist, sowie Mitteln für den Vorschub und die Heizung einer weiteren Platte zu sehen. Diese Änderungen sind mit geringen Kosten verbunden.

Obwohl die Erfindung in Verbindung mit Bechern beschrieben ist, die doppelte oder zusammengesetzte Wände aufweisen, ist vorgesehen, daß die beschriebenen Verfahren auch zur Herstellung von Gegenständen mit einfacher Wand anwendbar sind.« Die Mehrzahl von Gegenständen könnte durch einen einzigen Stempelhub geformt werden, indem eine geeignete Anzahl von Platten und Klemmplatten zwischen dem Stempel und der Form vorgesehen wird.

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Es kann bevorzugt sein, den Druck zwischen den verschiedenen Platten unabhängig voneinander zu steuern und Einzelheiten, wie die Form und die Wirkungsweise des ringförmigen Schnittwerkzetigs, in geeigneter Weise zu ändern.

Ss wird wahrscheinlich erwünscht sein, die Länge des »Stempels zu vergrößern, so daß er die innere Platte abstützt, um dem hohen Druck zu widerstehen und um die inneren, nicht notwendigen Teile des 3chnittwerkzeugs zu entfernen.

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Claims

- ΛΛ. -

1.) '"■■ Verfahren zur Warmverformung zweier Kunststoff- \ )
platten, dadurch gekennzeichnet, daß Abschnitte beider Platten (A, 3) gleichzeitig in einen Formhohlraum (20) gedrückt werden, während der übrige Teil der Platten mit Abstand voneinander gehalten wird.

2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte der beiden zu verformenden Platten sich in die beiden Bäume zwischen drei Klemmplatten (30,32,28) bewegen, und daß wenigstens zwei der Platten sich dann relativ zu der dritten Platte bewegen, um die Kunststoffplatten einzuklemmen.

3.) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum zwischen den beiden Kunststoffplatten mit Druck beaufschlagt wird, um sie zu~strecken, bevor sie in den Formhohlraum (20) gedrückt werden.

4.) Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet,

ρ daß der Druck im wesentlichen 0,35 kg/cm beträgt, mit dem die Kunststoffplatten beaufschlagt werden.

5.) Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Kunststoffplatten mittels eines Stempels (18) zur anderen Kunststoffplatte hin gedruckt und beide in den Formhohlraum bewegt werden»

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6.) Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck zwischen den Kunststoffplatten erhöht wird, wenn beide sich in dem Formhohlraum befinden,

7·) Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,

daß der erhöhte Druck in der Größenordnung von 7 kg/cm beträgt .

8.) Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Eindrücken der Kunststoff platten in den Formhohlraum ein ringförmiges Schnittwerkzeug (22) bewegt wird, um die Kunst st off platten angrenzend an die Kante des Formhohlraums in Anlage aneinander zu drücken und die Wände vom Rest der Eiinststoffplatten, die außerhalb der Form liegen, abzuschneiden.

9·) Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5» dadurch gekennzeichnet, daß der Raum zwischen den Kunststoffplatten zur Atmosphäre entlüftet wird, wenn die Kunststoffplatten in den Formhohlraum gedruckt werden.

10.) Verfahren nach Anspruch 91 dadurch gekennzeichnet, daß ein ringförmiges Schnittwerkzeug (52) über dem Formhohlraum v«?abdiextend wirkt, während der Kaum zwischen dem Schnittwerkzeug und den Kunst st off platt en unter Druck steht, um beide Kunststoff platt en in Anlage an den Formhohlraum zu drücken.

11.) Verfahren nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Kunststoff platten

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aus Polystyren besteht. .

12») Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kunststoffplatte einen besseren Bruchwiderstand als die aus Polystyren bestehende Eiimststoffplatte aufweist.

13.) Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Dampfundurchlässigkeit der einen Kunststoffplatte besser ist als die aus Polystyren.

) Verfahren nach einem der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kunststoffplatten von Vorratsrollen in einem fortlaufenden Arbeitsgang abgewickelt werden, und daß während einem Formvorgangs die nächsten Abschnitte · der beiden Kunststoffplatten erhitzt werden.

15») Verfahren nach einem der Ansprüche 1-14, dadurch gekennzeichnet, daß während eines Formvorgangs mehr als zwei Kunststoffplatten gleichzeitig in der Form verformt werden.

16.) Vorrichtung zur Verformung-aron Kunststoff platten, dadurch gekennzeichnet, daß Abschnitte von zwei oder mehr Kunststoffplatten gleichzeitig dadurch verformbar sind, daß drei ringförmige Klemmplatten (28,30,32) vorgesehen sind, die benachbart zueinander und zu der Mündung eines Formhohlraums (20) angeordnet sind, von denen wenigstens zwei relativ zu der anderen beweglich sind, um Abschnitte von zwei übereinanderliegenden Kunststoff platten (A, B,) die einen Abstand zueinander aufweisen, einzuklemmen, und daß eine Vorrichtung (18) vorgesehen ist, um die Kunststoffplattenabschnitte in den Formhohlraum zu drücken.

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17·) Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß in der mittleren Klemmplatte (30) eine sich radial durch deren v/and erstreckende öffnung (34) vorgesehen ist.

18.) Vorrichtung nach Anspruch 17» dadurch gekenn2eichnet, daß mit der Öffnung eine Druckluft quelle verbunden ist.

19·) Torrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck veränderlich ist,

20.) Torrichtung nach Anspruch 19» dadurch gekennzeichnet,

ρ ρ

daß der Druck von etwa 0,35 kg/cm bis 7 kg/cm veränderlich ist.

21.) Torrichtung nach einem der Ansprüche 16-20, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stempel (18) vorgesehen ist, mit dem die Abschnitte der Kunststoffplatten in den iPormhohlraum drückbar sind.

22.) Torrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß Sättel vorgesehen sind, um den Druck zwischen den Kunststoffplatten wesentlich zu erhöhen, wenn der Stempel sich am oder nahe dem lade des Verformungshubes befindet.

23.) Torrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Torrichtung vorgesehen ist, um den Saum zwischen den Eunststoffplatten im wesentlichen zu entlüften, und daß eine Vorrichtung (22,39) vorgesehen ist, mit der die Kunststoffplatten zusammengepreßt und die Händer der wanaverformten Abschnitte vom Heat der Kunststofiiplatten abgeschnitten werden»

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24.) Verrichtung naeh einem der Ansprüche 16-20, dadurch, gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung zur Abdichtung des Pormhohlraums, wenn sich die Kunststoff platten darin "befinden, vorgesehen ist, und daß der Hohlraum unter Druck gesetzt wird, um beide Kunststoffplatten in enge Anlage an die Hohlraumwand zu drücken.

25·) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21-24, dadurch gekennzeichnet, daß eine öffnung (54) sich durch den Stempel erstreckt.

26.) Verfahren zur Abwandlung einer Warmverformungsmaschine für Kunststoffplatten, dadurch gekennzeichnet, daß drei Klemmplatten (28,30,32) benachbart zum Formhohlraum (20) angeordnet werden, und d. aß zwei Kunst st off platt en (A, B) erhitzt und zu den Klemmplatten bewegt werden.

27.) Gegenstand, dadurch gekennzeichnet, daß er durch ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-15 hergestellt ist.

28.) Becher, dadurch gekennzeichnet, daß er durch ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-15 hergestellt ist.

29.) - Gegenstand, dadurch gekennzeichnet, daß er in einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16-25 hergestellt ist·

30.) Becher, dadurch gekennzeichnet, daß er in einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 16-25 hergestellt ist.

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31.) Mehrere Becher, dadurch gekennzeichnet, daß sie in einem Warmverformungsvorgang nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-15 hergestellt sind.

32.) Mehrere Becher, dadurch gekennzeichnet, daß sie in einem Warmverformungsvorgang in einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16-25 hergestellt sind.

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