CH654244A5 - Vakuum-formmaschine. - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Maschine zur kontinuierlichen Vakuumeinformung von dreidimensionalen, geometrischen Profilierungen in ein bahnförmiges, thermo-20 plastisches Polymermaterial. Derartige Maschinen werden insbesondere zur Herstellung von rotierenden, biologischen Abwasserreinigungen (waste water contactors) verwendet.

Es sind verschiedene Arten von rotierenden, biologischen Abwasserreinigern benutzt worden, um Organismen der 25 Luft auszusetzen, damit ihr Wachstum verstärkt und dadurch die Digestion von organischen Abfallmaterialien im Wasser gesteigert wird. Derartige Reiniger sind in den US-PS 3 827 559; 3 894 953; 3 904 525; 3 997 443; 3 083 746 und 4115 268 beschrieben.

30 Zur Herstellung der Rotoren der Reiniger werden im allgemeinen Scheiben auf einer Welle nebeneinander gesetzt oder es wird ein Bahnstreifen spiralförmig um eine Welle herumgewickelt (US-PS 4 115 268). Verschiedene Arten von Abstandshaltern werden benutzt, um die Scheiben bzw. die 35 Spirallagen in gegenseitigem Abstand zu halten und um den Berührungsbereich zu vergrössern. Als Abstandshalter können separate Elemente dienen oder sie können in die Scheiben bzw. den spiralförmig aufgewickelten Bahnstreifen integriert eingeformt sein.

40 Die Umgebung, in der die Rotoren arbeiten, ist hochkorrosiv. Aus diesem Grunde sowie wegen der erheblichen Grösse der Rotoren und ihrer grossen für Abwasserbehandlungsanlagen benötigten Anzahl ist es wichtig, dass sie aus einem unempfindlichen, zähen und preiswerten Material be-45 stehen, das sich leicht formen und in die Rotoren einbauen lässt. Handelsübliche Polymermaterialien, z.B. Polyäthylen, Polypropylen und Polystyrol können für diesen Zweck verwendet werden.

US-PS 4115 268 und 4 083 746 offenbaren die Vakuum-50 Wärmeeinformung von dreidimensionalen, geometrischen Profilierungen in thermoplastisches, bahnförmiges Polymermaterial zur Ausbildung integrierter Abstandshalter in der Bahn und die anschliessende Herstellung von Scheibenrotoren und Spiralrotoren aus dieser Bahn. Die in diesen Patent-55 Schriften beschriebenen Vakuum-Wärmeformvorgänge arbeiten derart, dass eine Poylmerbahn auf einer Form geformt und von dieser abgezogen wird, und dass dann eine neue Bahn durch Vakuum-Wärmeformung profiliert wird. Ein solches Vorgehen erschien wesentlich, weil es notwendig 6o ist, die Bahn gegen den Formenrand abzudichten, um Lufteintritt zu verhindern, wenn die Luft zwischen der Bahn und der Form zur Senkung des Druckes in diesem Zwischenraum abgezogen wird, so dass Atmosphärendruck die vorher erwärmte und plastizierte oder erweichte Poylmerbahn gegen 65 die Profilierungen der Formfläche drücken kann. Das Verfahren der Vakuum-Wärmeformung eines langen Streifens aus bahnförmigen Polymermaterial ist ähnlich, ausser dass anstatt separater Bahnabschnitte aufeinanderfolgende Berei

3

654 244

che des Streifens dem beschriebenen Vorgang ausgesetzt werden. Derartige Vorgänge mit einer Start- Stopp- Folge vollziehen sich bisher langsam, arbeiten mit beschränkter Produktionsleistung und gesteigerten Kosten und erfordern mehr Arbeit als erwünscht.

Die letztgenannten Probleme werden bei einer Maschine der eingangs erwähnten Art gelöst durch einen zylindrischen Formträger, der auf einer angetriebenen Welle drehbar gelagert ist und mehrere radial gebogene Formplatten aufweist, deren äussere Formflächen mit mehreren Formvertiefungen versehen sind; durch wenigstens ein Luftloch, das sich durch jede Formplatte erstreckt, so dass von der Formfläche jeder Formplatte Luft abgezogen werden kann; durch Mittel zur kontinuierlichen Zuführung des bahnförmigen Polymermaterials zu einer Stelle an den äusseren Formflächen des sich drehenden zylindrischen Formträgers; durch eine Heizvorrichtung, die die sich bewegende Polymerbahn während der Drehung des Formträgers kontinuierlich in thermoplastischen Zustand versetzt, damit an jede der aufeinanderfolgenden Formplatten ein erwärmter Polymerabschnitt anliegt; durch Mittel zur aufhebbaren Abdichtung der erwärmten Polymerbahnabschnitte gegen und um den ganzen Rand jeder der aufeinanderfolgenden Formplatten und mit mindestens einer Dichtstange, die einen erwärmten Polymerbahnabschnitt wenigstens gegen den zum zylindrischen Träger axialen, hinteren Rand jeder Formplatte anpresst, um diesen Teil des Formplattenrandes gegen Lufteintritt abzudichten; durch Mittel die unter das wenigstens eine Luftloch zwischen erwärmten Polymerbahnabschnitten und den Form flächen aufeinanderfolgender Formplatten nacheinander Luft abziehen, so dass Atmosphärendruck die erwähnten Polymerbahnabschnitte in die Formvertiefungen auf den Formplatten drücken kann; und durch Mittel, die die geformte Polymerbahn nach ihrer Abkühlung in einen nicht plastischen Zustand aus der Anlage gegen die sich drehende Formplatten-Formfläche kontinuierlich entfernen.

Vorteilhaft ist vorgesehen, dass die Dichtstangen auf einen ausserhalb des zylindrischen Formträgers drehbar gelagerten rohrförmigen Welle in radialem Abstand parallel verlaufend angeordnet und mit der Welle verbunden sind, zum Zwecke, dass bei deren Drehbewegung die Dichtstangen die Polymerbahn berühren, bevor die Luft zwischen der Formplatte und der Polymerbahn abgezogen ist, und dass die Berührung endet, bevor oder nachdem die Wärmeformung abgeschlossen ist.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist eine Vakuumrohranordnung längs des zum Formträger axialen,hinteren Randes jeder Formplatte zur Verringerung des Druckes so, dass erwärmtes Polymerbahnmaterial auch durch Atmosphärendruck gegen die Formfläche angedrückt wird.

Die Seitenränder des zylindrischen Formträgers können parallel zueinander verlaufen, wobei jeder Seitenrand des zylindrischen Formträgers eine Anzahl von im Abstand zueinander reihenweise umlaufend angeordnete, radiale erste Stifte aufweist, die die Polymerbahn zu durchdringen bestimmt sind. Auf jedem Seitenrand kann eine über Umlenkrollen von den Seitenrändern partiell weggeführte endlose Kette vorgesehen und ferner so geführt sein, dass die Ketten mit einer jeweils zugeordneten Reihe von zweiten Stiften kämmen, wobei ein Abschnitt jeder Kette dem Seitenrand folgt und zusammen mit den ersten Stiften an dem zwischen dem Seitenrand und der Kette befindlichen erwähnten Abschnitt der Polymerbahn eingreift, um längs eines Seitenrandabschnittes eine Randabdichtung gegen Luftzutritt zu schaffen.

Die Heizvorrichtung für das bahnförmige Poylmermate-rial kann stationär und mit Abstand ausserhalb der Formplattenflächen des zylindrischen Formträgers angeordnet sein, jedoch folgt sie der Kontur dieser Flächen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt und nachfolgend beschrieben. 5 Es zeigt:

Figur 1 eine isometrische Gesamtansicht einer besonderen Ausführungsform der Erfindung,

Figur 2 eine Seitenansicht des Hauptteiles der Maschine nach Figur 1,

io Figur 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 der Figur 2, Figur 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 der Figur 3, Figur 5 einen Schnitt längs der Linie 5-5 der Figur 2, Figur 6 einen Schnitt längs der Linie 6-6 der Figur 5, Figur 7 eine Draufsicht der Verbindung von zwei aufein-15 anderfolgenden Formplatten,

Figur 7 A einen Schnitt längs der Linie 7A-7A der Figur

7,

Figur 8 eine Teildraufsicht einer Formplatte mit einer auf dieser durch Vakuum-Wärmeformung profilierten Polymer-20 bahn,

Figur 9 einen Schnitt längs der Linie 9-9 der Figur 8, Figur 10 einen Querschnitt längs der Linie 10-10 der Figur 2,

Figur 11 eine teilweise weggebrochene vergrösserte An-25 sieht des seitlichen Dichtstangenmechanismus gemäss Figur 10,

Figur 12 eine Ansicht des Drehantriebes der Dichtstangen,

Figur 13 ähnelt Figur 12, zeigt jedoch eine Dichtstange, 30 die aus der Position herausbewegt wurde, in der sie Druck ausübte, um die Polymerbahn und die Form abdichtend ge-geneinanderzupressen,

Figur 14 eine Ansicht längs der Linie 14-14 der Figur 12, Figur 15 eine Ansicht längs der Linie 15-15 der Figur 2, 35 Figur 16 einen Schnitt längs der Linie 16-16 der Figur 2, Figur 17 einen Schnitt längs der Linie 17-17 der Figur 2, zur Veranschaulichung der Kühlwassersprühdüsen und

Figur 18 eine Ansicht längs der Linie 18-18 der Figur 2 zur Veranschaulichung der Beschneidevorrichtung für den 40 Rand der geformten Bahn.

Soweit praktisch und einer Verbesserung der Klarheit der Offenbarung förderlich, werden gleiche Nummern zur Bezeichnung gleicher oder ähnlicher Elemente in den ver-schiedenen Ansichten der Zeichnungen verwendet.

Die in den Figuren 1 bis 18 dargestellte Maschine kann zur kontinuierlichen Einformung dreidimensionaler geometrischer Profilierungen, z. B. becherartiger Vertiefungen unter Vakuum in eine endlose Polymermaterialbahn benutzt so werden, die dann zu einem biologischen Behandlungsrotor aufgewickelt werden kann, wie er z. B. in US-PS 4 115 268 (Thissen) offenbart ist.

Gemäss Figur 1 weist eine Basis 10 eine an einem Ende befestigte Kontrolltafel 11 für elektrische Vorrichtungen, 55 z.B. Schalter, Anschlusskästen, Trennschalter u.dgl. auf, die zu dem elektrischen System zum Betrieb der Maschine führen. Die elektrische Schaltung und Ausrüstung kann aus Standardbauteilen bestehen, und sie können in der dem Fachmann geläufigen Art zum Betrieb der Maschine einge-6o setzt werden.

Auf der Basis 10 sind mit Abstand senkrecht übereinander zwei ähnliche Rahmengestelle 12 zur Formhalterung montiert (Figuren 1 und 2). Jedes Rahmengestell 12 ist mit drei U-Profilbeinen 20,21,22 versehen, mit denen ein waa-65 gerechter Teil 24 verbunden ist. Der Teil 24 verläuft zu einem senkrechten Ständer 26. Die unteren Enden schräger Arme 28 und 29 sind an dem Teil 24 befestigt. Ein Kreisseg-ment-Winkelprofil 32 erstreckt sieh von einem Ende des

654 244

4

Teils 24 zu den Enden der Arme 28 und 29 nach oben und verläuft dann zurück nach unten zu dem Teil 24.

In Lagern 34, die auf der Oberfläche jedes waagerechten Teiles 24 angebracht sind, ist eine Achse oder Welle 33 drehbar gelagert (Figuren 1,2 und 9). Auf der Welle 33 sind mit gegenseitigem Abstand zwei Metallscheiben 36 angeordnet, mit denen acht Speichen 38 verbunden sind, die sich radial nach aussen zu einem zylindrischen Formträger 40 erstrecken.

Der Formträger 40 besteht aus einer zylindrischen inneren Futterplatte 42, die im Abstand zu einer zylindrischen äusseren Trägerplatte 44 vorgesehen ist. Die Aussenfläche der Trägerplatte 44 bildet eine Formfläche, während deren Innenfläche eine nichtformende Fläche darstellt. Die beiden Seitenränder (Fig. 9) der zylindrischen Platten 42 und 44 sind bei 43 miteinander verbunden. Acht axial angeordnete massive feste Wände 46 (Fig. 7,7A und 11) verlaufen zwischen den Platten 42 und 44. Jede massive Wand 46 ist unter einem radialen 45°-Winkel zu ihren beiden benachbarten Wänden 46 angeordnet, so dass der Zwischenraum zwischen den Platten 42 und 44 in acht separate Vakuumkammern 48 unterteilt ist (Fig. 3,5,7,7A, 9 und 16).

Die äussere Trägerplatte 44 ist dicker als die innere Futterplatte 42, und sie weist benachbarte parallele Reihen X konischer Vertiefungen 50 mit einer zentralen Gewindebohrung 52 auf (Fig. 7,9,16 und 17). Die Vertiefungen in anschliessenden Reihen Y (Fig. 7, 8) verlaufen zueinander schräg, so dass die zu den Reihen senkrechten Reihen Vertiefungen 50 jeder anderen Reihe enthalten.

Ein Luftloch oder eine Öffnung 54 erstreckt sich vom Boden jeder Vertiefung 50 durch die verbleibende Dicke der Platte 44 und mündet in die Vakuumkammer 48 (Fig. 5,9). Ein herausnehmbarer Metalleinsatz 56 ist passend in jede Vertiefung 50 eingesetzt. Jeder Einsatz 56 ist mit einer Um-fangsrippe 58 versehen, die auf jeder Seite im Bogen gleich-mässig und glatt in konische Abschnitte 60 und 62 identischer Abschrägung und Konizität übergeht. Der konische Abschnitt 62 ist länger als der konische Abschnitt 60, so dass durch Umdrehung des Einsatzes die Formung von becherartigen Elementen mit zwei verschiedenen Tiefen in einer Polymerbahn möglich ist. Eine Maschinenschraube 64 ragt durch jeden Einsatz 56 in die Gewindebohrung 52 hinein und befestigt den Einsatz unabhängig davon, welches seiner Enden sich oben befindet. Jeder Einsatz 56 ist etwas kleiner als die Vertiefung 50, so dass Luft um ihn herum und durch das Luftloch 54 strömen kann.

Die massiven Wände 46 dienen zur Unterteilung der äusseren Trägerplatte 44 in eine Reihe von acht gleichgrossen und gleichgestalteten Formplatten 66 (Figur 1). Unterhalb der nichtformenden Fläche jeder Formplatte 66 ist eine separate Vakuumkammer 48 angebracht. In dem Bereich der massiven Wände 46 sind keine Vertiefungen 50 vorgesehen, so dass dort die Axialfläche 47 (Figur 7) über der Form zur Erleichterung der Herstellung eines luftdichten Abschlusses zwischen ihr und einer Bahn aus Polymermaterial zylindrisch glatt bleibt.

Zur langsamen Drehung des Formträgers 40 dient ein Zahnrad 70 auf der Welle 33, um das eine Kette 72 umläuft, die ausserdem um ein Zahnrad 74 auf einer Welle umgelenkt ist, die von einem Untersetzungsgetriebe 76 ausgeht, das mit einem Motorantrieb 78 antriebsmässig verbunden ist (Figuren 2 und 10).

Eine Vakuumleitung 80 (Figuren 1,2 und 10) ist an einen Teil 82 angeschlossen, der einen Schwenkanschluss enthält, in dem ein Rohr 84 sich dreht. Das Rohr 84 steht axial mit der hohlen Welle 33 in Verbindung, die am anderen Ende geschlossen ist. Ein Vakuummessgerät 86 ist an den Teil 82 angesetzt und zeigt den Vakuumwert in der Leitung an. Ein

Vakuumverteilerring 88 ist fest mit der Welle 33 verbunden, und Löcher oder Öffnungen in der Welle stehen mit dem Ringinneren in Verbindung, so dass das durch die Leitung 80 angelegte Vakuum auch auf die Innenseite des Ringes 88 übertragen wird.

Von dem Ring 88 verlaufen acht Vakuumrohre 90 mit gleichmässigen Abständen zum Formträger 40 (Figur 10). Jedes Vakuumrohr 90 enthält ein Ventil 92. Ein Vakuumrohr 90 steht mit jeder der acht separaten Vakuumkammern 48 in Verbindung. Durch Öffnung des Ventils 92 in dem Vakuumrohr 90 für eine Formplatte 66 kann jede der acht Formplatten 66 separat evakuiert werden.

Jedes Ventil 92 ist mit einer Rolle 94 ausgerüstet (Figur 15), die von einem gelenkig beweglichen Arm 96 getragen wird, der den Ventilstössel 98 zur Öffnung des Ventils hineindrücken kann. Eine zu einem Kreiselement gebogene Winkelschiene 100 ist an vier der Speichen 38 befestigt. Der Abstand der Winkelschiene 100 von der Rolle 94 kann z. B. durch den in Figur 15 gezeigten Mechanismus 103 eingerichtet werden, um hierdurch das Ausmass der Öffnung jedes Ventils und seine Öffnungszeit einzustellen. Der Formträger 40 dreht sich in der Darstellung nach Figur 2 im Gegenuhrzeigersinn, so dass jedes Ventil 92 sich öffnet, wenn es die Winkelschiene 100 berührt oder gerade berührt hat. Das Ventil bleibt offen, bis die Rolle 94 von der Winkelschiene 100 nicht länger weit genug nach innen gedrückt wird, um es offen zu halten, selbst wenn die Rolle sich in der Nähe der Winkelschiene befindet oder bis die Rolle 94 sich von dem unteren Ende der Winkelschiene 100 trennt. Auf diese Weise kann Vakuum an nur eine der Formplatten 66 oder gleichzeitig an zwei oder drei solcher Formplatten angelegt werden.

Eine Heizvorrichtung 102 ist oberhalb eines Bereiches des zylindrischen Formträgers 40 stationär angeordnet, der von einem radialen etwa 135° betragenden Winkel geschnitten wird. Die Heizvorrichtung 102 ist auf einem Teil der beiden im Abstand befindlichen Winkelprofile 32 befestigt. Sie ist als Kreiszylinderabschnitt gestaltet und hat zum Formträger 40 gleichmässigen Abstand, um eine gleichförmige Erwärmung eines auf dieser befindlichen Polymerbahnabschnittes zu dessen Überführung in einen plastischen oder erweichten Zustand zu bewirken. Die Heizvorrichtung 102 enthält mehrere nebeneinander angeordnete Baugruppen 104, wobei jede Baugruppe 104 aus sechs nebeneinanderliegenden elektrischen Widerstandsheizelementen 101 (Figuren 5, 6) besteht, deren Länge etwas grösser ist als die Breite des Formträgers 40. Elektrische Drähte 107 verlaufen durch einen abgedeckten Tunnel 105 zu den Elementen 101. An den Seiten der Heizvorrichtungen befinden sich Strahlungsschirme 103.1. Auch die Oberseite der Heizvorrichtung ist abgeschirmt.

Die beiden Randteile 106 des zylindrischen Formträgers 40 stehen über den dazwischen befindlichen Formflächenbereich vor (Fig. 5 und 9). In den überstehenden Randteilen 106 verläuft eine Rille 108 (Fig. 5), in der senkrechte Stifte 110 mit Abstand angeordnet sind, die mit Rollenketten 122 zusammengreifen. Zwischen der Rille 108 und dem äusseren Rand des Formträgers 40 sind sehr spitze, senkrechte Stifte 114 vorgesehen. Die Stifte 114 punktieren die Polymerbahn 120 und verhindern, dass sie während des Formvorgangs von dem Formrand weggezogen wird. Eine Schleife einer Rollenkette 122 oder einer ähnlichen Kette ist um je zwei gesonderte Rollensätze 124,125,126 und 127 umgelenkt, so dass ein wesentlicher Anteil jeder der beiden Ketten in jeder der Rillen 108 liegt und mit den Stiften 110 kämmt. Die Drehung des Formträgers 40 veranlasst die Ketten 122 daher, sich mit dem Formträger zu bewegen, selbst wenn eine Lage des bahnförmigen Polymermaterials 120 sich zwischen dem s

io

IS

20

25

30

35

40

45

SO

55

60

65

654 244

Grund der Rillen 108 und der Kette befindet, wobei selbstverständlich das bahnförmige Polymermaterial von den Stiften 110 durchstochen wird.

Eine Vorratsrolle 118 ungeformten, glatten, bahnenför-migen Polymermaterials 120 wird von einer Welle getragen, deren beiden Enden in Lagerböcken 130 gelagert sind. Das bahnförmige Polymermaterial 120 verläuft von der Vorratsrolle 118 um eine Walze 132, die an jedem Ende einen abgeschrägten Rand 134 (Figur 3) aufweist, die die Führung des Bahnmaterials 120 auf der Walze 132 unterstützen. Zusätzlich haben die beiden äusseren Endabschnitte 136 der Walze 132 vergrösserte Durchmesser und enthalten eine Nut 138, in die die Stifte 114 hineinragen, so dass sie das Bahnmaterial 120 durchstechen und es während nachfolgender Erwär-mungs- und Formvorgänge auf dem Formträger 40 in Stellung halten können.

Die Welle 142, auf der die Walze 132 montiert ist, wird an ihren Enden in Lagerblöcken 144 gehalten, die in an Balken 148 befestigten Rahmen 146 verschiebbar sind (Figuren 3 und 4). Verstellbolzen 152 umgebende Federn 150 üben auf die Lagerblöcke 144 Druck aus. Auf diese Weise lässt sich der auf das bahnförmige Polymermaterial einwirkende Druck unabhängig von der Bahnmaterialdicke verändern.

Wenn das Bahnmaterial 120 die Walze 132 verlässt, wird es aufgrund seiner Durchlochung mittels der Stifte 114 auf die sich drehende Form 40 gezogen. Beim Durchgang des Bahnmaterials unter der Heizvorrichtung 102 wird es auf eine Temperatur erwärmt, die ausreichend hoch ist, um es in einen formbaren plastischen Zustand zu erweichen. Bevor das Bahnmaterial die Heizvorrichtung 102 verlässt, drücken die beiden Ketten 122 seine erweichten Rand teile in die beiden Rillen 108, so dass die Stifte 110 das Bahnmaterial 120 perforieren oder durchbohren und mit den Kettengliedern zusammengreifen. Durch Festhaltung der Randteile des Bahnmaterials in den Rillen 108 werden an diesen Rändern im wesentlichen luftdichte Verschlüsse erzielt.

Kurz nachdem das erwärmte Bahnmaterial die Heizvorrichtung 102 verlassen hat, wird es längs der Zone 47 (Figur 7), die frei von Einsätzen 56 ist, sich etwa an den zusammen-stossenden Enden von zwei Formplatten 66 befindet und axial zu der Welle 33 verläuft, in abgedichtete Anlage gegen den Formträger 40 gepresst. Figuren 10 bis 14 zeigen in Verbindung mit Figuren 1 und 2 einen Mechanismus, mit dem das Bahnmaterial 120 längs der Zone 47 luftdicht abgeschlossen seitlich gegen den Formträger 40 gepresst werden kann.

Gemäss Figuren 10 und 11 trägt ein hohles waagerechtes Rohr 160 mittels Speichen 166 zwei gegenüberliegende parallele, hohle Dichtstangen 162 und 164. Das Rohr 160 ist an einem Ende an ein Wassereinlassrohr 168 angeschlossen, und sein anderes Ende steht mit einem Wasserauslassrohr 170 in Verbindung. Das durch solche Rohre zugeführte und abgeführte Wasser dient zur Kühlung der Dichtstangen 162 und 164 zur Verhinderung ihres Anhaftens an das heisse, bahnförmige Polymermaterial. Die Wasserrohre 168 und 170 enthalten an den Enden des Rohres 160 nicht gezeichnete Flüssigkeitsdrehkupplungen, so dass sie ohne Wasserleck frei drehbar sind.

Jedes Ende des Rohres 160 ist in einem U-förmigen Bügel 172 gelagert, der mit dem gebogenen Winkelprofil 32 verbunden ist, und in dem das Rohr 160 sich auf- und abbewegen kann (Fig. 12-14). Neben einem Ende des Rohres 160 ist ein Anzeigemechanismus 174 vorgesehen. Der Anzeigemechanismus 174 besitzt ein erstes Paar diametral angeordneter Arme 176 und ein zweites Paar diametral angeordneter Arme 178. Ein abzweigender Finger 180 steht unter einem Winkel von jedem Arm 178 ab (Fig. 12 und 13). Am Formträger 40 sind insgesamt acht Rollen 182 verstellbar so befestigt, dass sie in der Nähe der Verbindung von zwei aneinan-derstossenden Formplatten 66 mit jedem Arm 176 zusammengreifen.

An der Rückseite jeder Rolle 182 befinden sich zwei im 5 Abstand angeordnete Zapfen 184,186 (Fig. 13). Wenn der Formträger 40 rotiert, berührt der Zapfen 184 den Arm 178 und verursacht eine Drehung des Rohres 160 während der Dauer dieser Berührung. Diese veranlasst die näher gelegene Dichtstange 162 oder 164 zu einer Drehung gegen die erto wärmte Polymerbahn auf dem Formträger 40. Sodann berührt der Zapfen 186 den Finger 180 und bewirkt, dass die Dichtstange 162 (oder 164 wenn sie näher gelegen ist) sich näher an den den Formträger 40 bedeckende erwärmte Polymerbahnabschnitt heranbewegt. Wenn der Formträger 40 i5 seine Drehung im Gegenuhrzeigersinn fortsetzt, stösst der Arm 176 gegen die Rolle 182 und wird im Uhrzeigersinn gedreht, wodurch die Dichtstange 162 gegen die Polymerbahn gedrückt wird und sie gegen die Form presst. Der rotierende Formträger 40 übt eine Kraft gegen die Dichtstange 162 20 oder 164 aus, die als Hubkraft auf das Rohr 160 übertragen wird, bis die Dichtstange 162 oder 164 zu dem Rohr 160 und der Welle 33 radial ausgerichtet ist. Bei Weiterdrehung des Formträgers 40 senkt sich das Rohr 160 ab, bis es seine unterste Position erreicht. Die Schwenkung der Dichtstange 25 162 setzt sich als Ergebnis der Drehung des Formträgers fort, bis sie sich gerade vom Formträger abhebt. In diesem Moment hat der Arm 178 die Stellung eingenommen, in der er von dem Zapfen 184 zur Drehung des Rohrs 160 berührt wird, wie vorstehend beschrieben ist. Bei dem erläuternden 30 Vorgang wird die Dichtstange 162 abdichtend fest gegen die Zone 47 gepresst, die zwei Formplatten 66 trennt, und daran schliesst sich in ähnlicher Weise das abdichtend feste Anpressen der Dichtstange 164 gegen die Zone 47 zwischen den beiden nächsten aneinander grenzenden Formplatten 66 an. 35 Diese aufeinanderfolgenden Vorgänge werden im Verlaufe der Formung des Bahnmaterials kontinuierlich wiederholt. Es werden also gleichzeitig der rückwärtige Rand einer Formplatte 66 und der vordere Rand der anschliessenden Formplatte 66 abgedichtet.

40 Gemäss Fig. 7 und 7A kann die Bildung eines gasdichten Verschlusses zwischen dem hinteren Rand der einen Formplatte 66 und dem vorderen Rand der nächsten Formplatte 66 durch Anbringung eines kleinen Metallrohres 165 auf der Oberfläche des hinteren Randes jeder Formplatte 66 er-45 leichtert werden. Das Rohr 165 ist in bezug auf den Formträger 40 axial angeordnet und verläuft parallel zur Welle 33. Auf der Oberseite des Rohres 165 sind eine Reihe mit Abstand vorgesehener kleiner Löcher 166' ausgebildet. Mindestens ein Kanal 167 steht mit dem Inneren des Rohres 165 so und der Vakuumkammer 48 in Verbindung, so dass in dem Rohr 165 Vakuum erzeugt werden kann und durch die Löcher 166' Vakuum unterhalb des erweichten Bahnmaterials 120 angelegt wird. Das Bahnmaterial 120 wird daher durch Atmosphärendruck fest gegen das Rohr gedrückt, um die 55 Schaffung der erwünschten Abdichtung zu erleichtern.

Bei erster Inbetriebnahme der Formmaschine sind die Ränder der die Heizvorrichtung 102 verlassenden glatten, jedoch erweichten Polymerbahn 120 mittels der beiden Ketten 122 wie beschrieben abgedichtet. Eine erste Vorderkanten-6o Seitendichtung wird sodann mit Hilfe einer Metallstange erreicht, die von Hand über das weiche Bahnmaterial 120 gelegt wird, um es gegen die glatte Zone 47 anzudrücken. Die erste Vorderkanten-Seitendichtung wird anschliessend von dem Rohr 165 und den Dichtstangen 162 oder 164 bewirkt, 65 je nachdem, welche Dichtstange gerade imstande ist, die Abdichtung in der Zone 47 zwischen zwei Formplatten 66 durchzuführen. Sofort oder sehr kurz danach berührt die Rolle 94 die Winkelschiene 100 und veranlasst eine Öffnung

654 244

6

des Ventils 92 zur Evakuierung der Vakuumkammer 48. Gleichzeitig bewirkt dies das Einströmen von Luft von unterhalb der Polymerbahn 120 durch die Luftlöcher 54 in die Vakuumkammer 48, aus der sie von dem Vakuumrohr 90 abgezogen wird. Aufgrund des verringerten Druckes unterhalb des erweichten Polymerbahnmaterials 120 drückt es der Atmosphärendruck nach unten, bis es sich gegen die Formplattenfläche anschmiegt und ihre dreidimensionale Gestalt annimmt. Diese Formung und der Formprozess finden bei kontinuierlich rotierender Form statt. Die Drehung der Form setzt sich unterbrechungslos fort, und rechtzeitig wird mit Hilfe des Rohres 165 und der Dichtstange 162 oder 164 an der nächsten Zone 47 zwischen zwei Formplatten 66 eine andere Seitendichtung hergestellt. Nach Vollendung der Dichtung ist die Bahn erweichten Polmermaterials 120 um den gesamten Umfang einer Formplatte 66 automatisch luftdicht abgeschlossen, und es sind keine weiteren Abdichtungen von Hand nötig. Der nächste Abschnitt erwärmten Polymerbahnmaterials wird in ähnlicher Weise auf der nächsten Formplatte 66 vakuumgeformt, sobald er um seinen Umfang automatisch gegen die Form abgedichtet ist. Nachfolgende Abschnitte des Bahnmaterials werden unterbrechungslos entsprechend geformt, wodurch ein Formband 120A unbestimmter Länge entsteht. Es ist erwünscht, während des Formvorganges das Vakuum an einem früher geformten Abschnitt aufrechtzuerhalten, währen der sofort angrenzende, jedoch nachfolgende Abschnitt geformt wird, um die Beibehaltung des seitlichen, luftdichten Abschlusses zwischen zwei Abschnitten zu unterstützen.

Das geformte, bahnförmige Polymermaterial 120A, das vorzugsweise noch einem Vakuum ausgesetzt ist, wird z.B. durch drei Sprühköpfe 190 abgekühlt, die über einen Schlauch 192 mit kaltem Wasser versorgt werden (Figuren 1 und 17). Das benutzte Wasser wird in einem Becken 194 gesammelt und einem geeigneten Speicher zugeführt.

Der beschriebene Vakuum-Wärmeformvorgang erzeugt ein Formband 120A mit Seitenrandteilen, die, weil sie für manche Zwecke unerwünscht sind, von einer Beschneidevorrichtung 200 abgeschnitten werden (Figuren 2 und 18). Die Beschneidevorrichtung 200 enthält eine Metallplatte 202, die auf einem U-Profil 204 schwenkbar gelagert ist. Die Stellung der Platte 202 wird durch Drehung mittels eines Drahtseiles 206 verändert, das von der Platte 202 zu einer drehbaren Welle 208 verläuft, auf die es mit Hilfe einer Handkurbel 209 aufgewickelt bzw. von der es abgewickelt werden kann. In Lagern am Boden der Platten 202 ist eine Welle 210 drehbar gelagert, die eine Scheibe 212 trägt. Der Motor 214 treibt einen Riemen an, der um die Scheibe 212 umläuft und die Welle 210 dreht. In der Nähe jedes Endes der Welle 210 ist ein scharfkantiges Kreismesser 216 angeordnet, das einen Teil jedes Randes des Formbandes abschneidet.

Zur Erzielung der richtigen Stellung des Formbandes während der Randbeschneidung dient eine frei drehbare Walze 220, die an jedem Ende einen Ringflansch 222 aufweist (Figur 18). Die Ringflansche 222 sind so bemessen, und ihre Abstände sind derart gewählt, dass sie passend zwischen benachbarte Reihen von Einsätzen 56 eingreifen.

Nach dem Beschneidevorgang wird das geformte und beschnittene Band 120A um eine Welle 230 gewickelt (Figur 1) und gelagert, bis es gebraucht wird, z.B. zur Herstellung eines rotierenden biologischen Kontaktkörpers. Selbstverständlich kann das Produkt auch für andere Zwecke benutzt werden.

Die abgeschnittenen Randstreifen 234 (Figur 1) werden einer Abfallrinne 236 zugeführt, die sie zu einem Zerkleinerer 238 bringt, von dem die Teilchen zur Wiederverwendung zu einem Sammelbehälter 240 gelangen.

Obwohl bei der vorstehend beschriebenen Maschine eine starre, zylindrische Form verwendet wird, kann auch eine Form benutzt werden, bei der die aneinandergrenzenden Enden der Formplatten 66 gelenkig miteinander verbunden sind, damit sich ein endloser Gliederkörper oder eine Schleife ergibt, beispielsweise nach der Art der Kette eines Raupenfahrzeuges. Eine segmentierte Vakuumstrecke dieser allgemeinen Art ist gemeinsam mit einem Stützrahmen für den Gliederkörper und ein Vakuumventilsystem in US-PS 3 987 925 (Larsen) veranschaulicht.

Als in der erfindungsgemässen Maschine zu verarbeitendes bahnförmiges Polymermaterial 120 kann jedes thermoplastische Material, z.B. Polystyrol, Polyäthylen oder Polypropylen verwendet werden.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

7 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

654 244 PATENTANSPRÜCHE

1. Vakuum-Formmaschine zur kontinuierlichen Vakuumeinformung von dreidimensionalen, geometrischen Profilierungen in ein bahnförmiges, thermoplastisches Polymermaterial, gekennzeichnet durch einen zylindrischen Formträger (40), der auf einer angetriebenen Welle (33) drehbar gelagert ist und mehrere radial gebogene Formplatten (66) aufweist, deren äussere Formfläche mit mehreren Formvertiefungen (50) versehen ist; durch wenigstens ein Luftloch (54), das sich durch jede Formplatte (66) erstreckt, so dass von der Formfläche jeder Formplatte (66) Luft abgezogen werden kann; durch Mittel (118,132) zur kontinuierlichen Zuführung des bahnförmigen Polymermaterials (120) an eine Stelle an den äusseren Formflächen des sich drehenden zylindrischen Formträgers (40); durch eine Heizvorrichtung (102), die die sich bewegende Polymerbahn (120) während der Drehung des Formträgers (40) kontinuierlich in thermoplastischen Zustand versetzt, damit an jede der aufeinanderfolgenden Formplatten (66) ein erwärmter Polymerbahnabschnitt anlegbar ist; durch Mittel (108,110,122) zur aufhebbaren Abdichtung der erwärmten Polymerbahnabschnitte gegen und um den Seitenrand jeder der aufeinanderfolgenden Formplatten (66) und mit mindestens einer Dichtstange (162,164), die einen erwärmten Polymerbahnabschnitt wenigstens gegen den zum zylindrischen Formträger (40) axialen, hinteren Rand jeder Formplatte (66) anpresst, um diesen Teil des Formplattenrandes gegen Lufteintritt abzudichten; durch Mittel (48, 88, 90), die durch das wenigstens eine Luftloch (54) zwischen erwärmten Polymerbahnabschnitten und den Formflächen aufeinanderfolgender Formplatten (66) nacheinander Luft abziehen, so dass Atmosphärendruck die erwärmten Polymerbahnabschnitte in die Form Vertiefung auf den Formplatten (66) drücken kann, und durch Mittel (230), die die geformte Polymerbahn nach ihrer Abkühlung in einem nichtplastischen Zustand aus der Anlage gegen die sich drehende Formplatten-Formfläche kontinuierlich entfernen.

2. Vakuum-Formmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtstange (162,164) auf einen ausserhalb des zylindrischen Formträgers (40) drehbar gelagerten rohrförmigen Welle (160) in radialem Abstand parallel verlaufend angeordnet und mit der Welle ( 160) verbunden ist, zum Zwecke, dass bei deren Drehbewegung die Dichtstange (162,164) die Polymerbahn (120) berührt, bevor die Luft zwischen der Formplatte (66) und der Polymerbahn (120) abgezogen ist, und dass die Berührung endet, bevor oder nachdem die Wärmeformung abgeschlossen ist.

3. Vakuum-Formmaschine nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch mit dem zylindrischen Formträger (40) verbundene Mittel (182) zum Antrieb der Welle (160), um die Dichtstange (162,164) in Anpressberührung mit dem erwärmten Polymerbahnabschnitt zu drehen.

4. Vakuum-Formmaschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Vakuumrohranordnung (165,167) längs des zum Formträger (40) axialen, hinteren Randes jeder Formplatte (66) zur Verringerung des Druckes so, dass erwärmtes Poylmerbahnmaterial auch durch Atmosphärendruck gegen die Formfläche gedrückt wird.

5. Vakuum-Formmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenränder des zylindrischen Formträgers (40) parallel zueinander verlaufen, dass jeder Seitenrand (106) des zylindrischen Formträgers (40) eine Anzahl von im Abstand zueinander reihenweise umlaufend angeordnete, radiale erste Stifte (114) aufweist, die die Polymerbahn (120) zu durchdringen bestimmt sind, dass auf jedem Seitenrand (106) eine über Umlenkrollen (124-127) von den Seitenrändern (106) partiell weggeführte endlose Kette (122) vorgesehen und ferner so geführt ist, dass die Ketten

(122) mit einer jeweils zugeordneten Reihe von zweiten Stiften (110) kämmen, wobei ein Abschnitt jeder Kette (122) dem Seitenrand folgt und zusammen mit den ersten Stiften (110) an dem zwischen dem Seitenrand (106) und der Kette s (122) befindlichen erwähnten Abschnitt der Polymerbahn (120) eingreift, um längs eines Seitenrandabschnittes eine Randabdichtung gegen Luftzutritt zu schaffen.

6. Vakuum-Formmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Stifte (110) in einer die Ket-io te (122) führenden Rille (108) angeordnet sind.