Verfahren und Vorrichtung zur Vorbereitung von thermoplastischen Kunststoffolien für die Druckverformung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Vorbereitung von thermoplastischen Kunststoffolien für die Druckverformung beim Transport zur Formstation insbesondere zur Förderung einer kontinuierlichen, thermoplastischen Kunststoffolie von einer Rolle oder von einer Folienstrangpressmaschine zu und durch eine Heizzone, wo die Folie vor dem Einlauf in die Verformungszone vorbereitend erhitzt wird, um anschliessend in der Verformungszone zu Formkörpern verarbeitet zu werden.
Insbesondere dient die Erfindung zur Verhinderung des Durchsackens der Kunststoffolie wegen der in der Breite erfolgenden thermischen Ausdehnung, die beim Durchlauf der Folie durch diese Zone auftritt. Das Durchsacken ist nicht nur ein Problem bei der Verformung von Folien aus Polystyren, welche in zwei Achsrichtungen beim Durchlauf durch die Heizzone gestreckt werden, wie es beispielsweise in der US-Patentschrift 3 121 916 beschrieben ist. Jedoch kann man Polyolefinkunststoffe, wie lineares Polyäthylen, nicht in dieser Weise vor dem Verformungsvorgang strecken, weil dieses Strecken eine unterschiedliche Schrumpfung in den Formteilen bei deren Abkühlung zur Folge hat, wodurch sich diese Teile verwerfen.
Beim Verformen von Formgegenständen aus Polyole fin-Kunststoffolien-Ausgangsstoffen wird der Ausgangsstoff normalerweise fortschreitend durch parallele Förderer vorgerückt, welche die Folie an den gegenüberliegenden Seiten erfassen und zur Verformungszone fördern, wo Gesenke aus der Folie entsprechende Formkörper herstellen. Vor dem Einlauf in die Verformungszone läuft die Folie durch eine Heizzone, um sie auf die richtige Verformungstemperatur zu bringen. Ist die Folie auf die gewünschte Verformungstemperatur gebracht, dann dehnt sie sich allmählich aus, und diese Ausdehnung oder Längung in Breitenrichtung führt zu einem nicht mehr abgestützten Mittelteil der Folie, der somit beim Durchgang durch die Heizzone allmählich durchsackt.
Dieses Durchsacken der Folie führt zu einem unzulässigen und ungleichmässigen Strecken in der Folie wegen des ungleichmässig verteilten Gewichtes des durchgesackten Teiles, woraus sich ergibt, dass die schadhaften Teile mit unterschiedlicher Wandstärke und/ oder Verwerfungen verformt werden. Diese Teile sind unerwünscht und führen zu Ausschuss. Da die Strekkung darüberhinaus grundsätzlich in den örtlich begrenzten Bereichen der Folie auftritt, erhalten die aus diesen Bereichen hergestellten Formteile eine geringere Wandstärke relativ zu den aus anderen Folienteilen geformten Formteilen, und der Entwurf einer Einrichtung zur Weiterverarbeitung aller entstandenen Formteile ist infolgedessen ausserordentlich kompliziert.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Folienfördervorrichtung der oben beschriebenen Art zu schaffen, bei der Einrichtungen zur Verhinderung des Durchsackens der Ausgangsfolie vorgesehen sind, das sonst beim Erwärmen des Materials auf eine Verformungstemperatur bei der Förderung durch die Heizzone auftreten würde.
Weiter richtet sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Lösung dieser Aufgabe.
Durch die Erfindung soll ferner eine Fördervorrichtung geschaffen werden, bei der solche das Durchsacken verhindernde Einrichtungen vorgesehen sind, die sich leicht in eine der im Gebrauch befindlichen Verformungsmaschinen einbauen lassen und darüber einfach und billig zu konstruieren ist.
Die Erfindung soll im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert werden. Die Zeichnungen zeigen beispielsweise in:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer Druckverformungsmaschine mit einer Fördervorrichtung;
Fig. 2 eine vergrösserte Draufsicht auf die Fördervorrichtung;
Fig. 3 eine vergrösserte Vorderansicht eines der Folienförderelemente;
Fig. 4 eine Teildraufsicht auf dieses Folienförderelement;
Fig. 5 eine Teilseitenansicht; und in
Fig. 6 eine Teilrückansicht zur Wiedergabe des Fo lienfördererantriebs.
Die Zeichnung zeigt selbstverständlich nur ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemässe Vorrichtung, das im Rahmen des fachmännischen Wissens abgeändert werden kann, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Das Bezugszeichen 10 bezeichnet allgemein die Druckverformmaschine mit einem Rahmen 11 zur Aufnahme einer Gruppe von oberen und unteren Heizelementen 12, einer Folienfördervorrichtung 13, einem Förderantrieb 14 und einer Verformungsstation F, die durch senkrechte Säulen 15 begrenzt ist, auf denen senkrecht hin- und hergehende obere und untere Verformungsgesenke 16 und 17 beim Formvorgang aufeinanderzu und voneinanderweg bewegt werden. Der Vorrat 18 aus thermoplastischer Folie wird durch die Fördervorrichtung 13 zwischen den Gruppen von Heizlampen 12a, welche durch die Heizelemente 12 getragen werden, in die Verformungsstation F in Richtung des Pfeiles a nach Fig. 1 bewegt.
Wie man aus den Fig. 2 bis 5 erkennt, enthält die Folienfördervorrichtung 13 ein Paar im Abstand angeordneter Hauptschienen 19, die seitliche Konsolen 20 aufweisen, mittels deren die Schienen 19 auf dem Rahmen 11 durch Schrauben 21 befestigt sind. Jede Konsole 20 weist ein Langloch 22 auf, welches die Einstellung der Hauptschienen 19 zur Anpassung an verschiedenen Breiten des Folienvorrats ermöglichen. Im Stegteil 19a der Hauptschienen 19 sind zahlreiche Löcher 23 (Fig. 3) vorgesehen, die zur Befestigung von mit Gewindezügen versehenen Folienführungsschienentragstiften 24 und mit Gewinde versehenen Kettenrad- und Kettenführungstragstiften 25 dienen.
Die allgemein mit dem Bezugszeichen 27 bezeichnete Folienführungsschienenanordnung, welche auf jeder Seite der Maschine vorgesehen ist, um die horizontale Lage der Kunststoffolie 18 aufrechtzuerhal ten, enthält Führungsschienen 28 mit zugeordneten Kühlrohren 29, die zwischen die Führungsschienen 28 und die Platten 30 durch Muttern 31 auf den Stiften 24 festgeklemmt sind. Die Kühlrohre 29 sollen die Temperatur der Führungsschienen 28 unter einer vorbestimmten Temperatur halten.
Wie man aus Fig. 3 erkennt, ist eine Kettenrad- und Kettenführungsanordnung 32 einstellbar an jeder Schiene 19 durch die Stifte 25 und die Einsteilmuttern 26 befestigt. Jede Anordnung 32 enthält einen länglichen hinteren Teil 32a, einen nach aussen divergierenden Mittelteil 32b und einen länglichen vorderen Teil 32c, wie man aus Fig. 2 erkennt, wobei jeder Teil oder jede Länge erforderlichenfalls unabhängig eingestellt werden kann.
Sind die Teile 32a, 32b und 32c getrennt für eine Relativeinstellung gelagert, dann sind auch getrennte Führungsschienen 28, Kühlrohre 29 und Platten 30 für jeden Teil vorgesehen. Eine Reihe von leerlaufenden Kettenrädern 33 ist auf der Anordnung 32 mit Hilfe von mit Gewinde versehenen Wellen 34 und Muttern 34a montiert. An der Anordnung 32 sind auch Winkelglieder 35 angeschraubt, welche Kettenführungsschuhe 36 für die endlosen Rollenketten 37 tragen, welche um die Kettenräder 33 auf jeder Seite der Maschine geführt sind. Man erkennt, dass seitliche Ansätze 38 auf bestimmten, im Abstand befindlichen Kettengliedern 39 montiert sind, und dass diese Ansätze 38 aufrechte Stifte 40 tragen, welche in die Kanten der Kunststoffolie 18 eindringen.
Wie man aus Fig. 6 erkennt, sind die vorderen Kettenräder 33a auf senkrechten Wellen 41 montiert, welche in Lagern 42 und 43 gelagert sind. Am unteren Ende jeder Welle 41 ist ein Kegelzahnrad 44 befestigt, welches mit einem Kegelzahnrad 45 kämmt, das wiederum an einer waagerechten Antriebswelle 46 montiert ist. Die Antriebswelle 46 wird absatzweise durch eine aus einer Zahnstange und einem Ritzel bestehende Anordnung 47 betätigt, um die Folie 18 vorzurücken. Die aufeinanderfolgenden Teile der Folie werden in die Verformungszone vorgerückt und in einer festen Stellung für solange gehalten, dass die Verformungsgesenke 16 und 17 sich aufeinanderzu bewegen und die Folie verformen und anschliessend sich wieder trennen können.
Eine am Rahmen 11 befestigte Führungsplatte 48 (Fig. 2 und 5) führt die Folie 18 in die Maschine und hindert sie am Eingriff mit den Stiften 40, bis die Stifte 40 vollständig um die hinteren Kettenräder 33 gelaufen sind. Die Schienen 28 sind mit nach unten geneigten Flächen 28a an ihren hinteren Enden versehen, um die Folie 18 nach unten zu drücken, so dass sie von den Stiften 40 durchstochen wird. Die Schienen 28 sind an ihren vorderen Enden mit ähnlichen nach oben geneigten Oberflächen versehen, welche die Folie 18 von den Stiften 40 abheben. Am vorderen Ende der Maschine sind ferner Abstreifführungen 49 (Fig. 2 und 6) auf den Schienen 19 vorgesehen, um die Folie 18 zwangsläufig von den Stiften 40 abzuheben, wenn die Folie 18 die Maschine verlässt.
Im Betrieb wird die thermoplastische Folie 18 in die Maschine zwischen den Führungsplatten 48 und den nach unten geneigten Enden 28a der Führungen 28 eingeführt. Die Folie wird allmählich von den Stiften 40 bei ihrem Lauf über die unteren Oberflächen der Führungen 28 aufgespiesst. Dies stellt sicher, dass die Folie ohne Möglichkeit eines Schlupfes vorrückt. Die Folie rückt dann absatzweise durch die Heiz- und Verformungsbereiche zum vorderen Ende der Maschine vor, wo die Unterseite der Folie von den Abstreifführungen 49 erfasst wird, um die Folie 18 von den Stiften 40 zu trennen.
Wie man aus Fig. 2 erkennt, werden die Schienenteile 32a, welche die vorderen Kettenräder 33 aufnehmen, auf die Breite der einlaufenden Folie 18 und parallel zueinander eingestellt. Die Teile 32a divergieren, wenn sich die Folie durch die Heizzone 12 bewegt, und zwar soweit, um die thermische Längung aufzunehmen, die auftritt, wenn die Folie 18 erwärmt wird, wodurch verhindert wird, dass der Mittelteil der Folie 18 durchsackt.
Die Divergenz der Teile 32b ist nicht so stark, dass die Kunststoffolie 18 in der Breite gestreckt werden würde.
Die vorderen Teile der Schienenteile 32a und im wesentlichen die gesamten Teile 32b erstrecken sich zwischen den oberen und unteren Heizlampen 12a. Die hinteren Schienenteile 32c, welche sich vom hinteren Ende der Verformungsstation F durch das vordere Ende der Maschine erstrecken, sind zueinander parallel, jedoch weiter voneinander entfernt als die Schienenteile 32a, um der vergrösserten Breite der Folie Rechnung zu tragen.
Zur Einstellung der Maschine ist es erforderlich, die Breitenstreckung der Folie zu kennen, die als unmittelbares Ergebnis der Erwärmung der Kunststoffolie 18 auf die Verformungstemperatur auftritt. Diese Breitenausdehnung lässt sich berechnen oder durch Versuch bestimmen. Nach dieser Berechnung oder Bestimmung werden die Schienenteile 32b so eingestellt, dass sie um das Ausmass divergieren, welches genau gleich dem erhaltenen Breitenwachstum ist. Die Fördererketten 37 verhin dern bei sorgfältiger Einstellung eine thermische Längung der Folie infolge Durchsackens, strecken die Folie jedoch nicht, so dass man eine bessere Kontrolle über die Qualität der erzeugten Formkörper erhält, als es früher möglich war.
Die Lager 43 und die Kegelzahnräder 45 lassen sich in horizontaler Richtung einstellen, so dass die Wellen 41 in einer senkrechten Stellung gehalten werden, wenn die Teile 32a eingestellt werden.