DE10221478A1 - Formvorrichtung zum Herstellen von Kunststoffformhäuten - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine doppelwandige, beheizbare Formvorrichtung für das Herstellen von Kunststoff-Formhäuten im Rotationsgießverfahren. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die Wandung (1) der Vorrichtung, die die Formgebung der Häute bewirkt, in einer Gleitführung (10) verschiebbar in Bezug auf eine weitere Wandung (2) des Gehäuses zu lagern, um Wärmedehnungen zu kompensieren. DOLLAR A Des weiteren wird vorgechlagen, in dem Hohlraum zwischen den Gehäusewandungen (1, 2) Flußkanäle für ein Kühl-/Heizmedium anzuordnen, die eine Zwangsströmung für das Medium innerhalb des Hohlraums bewirken. Die Kanäle werden vorzugsweise durch Stege (7) gebildet, die nicht mit der formgebenden Wandung (1) verbunden sind. Durch die Anordnung der Kanäle wird bei einem Temperaturwechsel eine Vermischung von heißem und kaltem Medium weitgehend vermieden.

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf eine Formvorrichtung zum Herstellen von Kunststoff- Formhäuten im sogenannten Rotationsverfahren. Bei diesem Verfahren wird eine beheizbare Formvorrichtung, die die Kontur der herzustellenden Häute bestimmt, mit einem Kasten verbunden, der beispielsweise ein Thermoplastgranulat enthält. Anschließend wird die Formvorrichtung aufgeheizt, und die gesamte geschlossene Struktur wird gedreht, so daß sich Thermoplastpartikel der Innenwand der geheizten Formvorrichtung anlagern und dort aufschmelzen. Durch Abkühlen der Formvorrichtung erstarrt das Thermoplastmaterial, und die dadurch gebildete fertige Haut kann entnommen werden.
• Zur effektiven Temperierung, das heißt zum Heizen oder Kühlen, ist die Formvorrichtung als Hohlkörper aus einer Formschale und einer Gehäuseschale aufgebaut, wobei durch den Hohlraum ein Temperiermedium wie zum Beispiel Öl, durchgeleitet wird. Die Formschale, an deren einer Wandung die Haut gebildet wird und die "Galvano" genannt wird, wird üblicherweise in einem galvanischen Prozess hergestellt und besteht zum Beispiel aus einer Kupfer-Nickel-Legierung. Die Gehäuseschale dient nicht der Formgebung, so daß an die Oberflächen- und Materialeigenschaften weniger hohe Anforderungen gestellt werden müssen; sie ist deshalb in der Regel aus Stahlblech gefertigt.
• Wegen der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der Materialien der Gehäuse- und der Formschale treten beim zyklischen Aufheizen und Abkühlen Spannungen innerhalb der Formvorrichtung auf, die zu einem Bruch der Formschale führen können. Um dies zu verhindern, wird beispielsweise gemäß der EP 0 572 593 B1 vorgeschlagen, die Gehäuseschale mit Wölbungen zu versehen, die die Spannungen aufnehmen bzw. kompensieren können. Allerdings muß hier vermieden werden, daß die Wölbungen als Sicken wirken, die die Struktur der Gehäuseschale stärken, was einen gegenteiligen Effekt bewirken würde.
• Neben der Verhinderung von Brüchen in der Formschale ist es wichtig, daß die Formvorrichtung schnell und effektiv temperiert werden kann. Dazu wird beispielsweise gemäß der DE 41 06 964 A vorgeschlagen, eine Anzahl von Zu- und Abläufen für das Temperiermedium, verteilt über die Fläche der Gehäuseschale, anzuordnen. Während des Temperierens selbst, das heißt während des Heizens oder während des Kühlens, ist diese Anordnung zwar von Vorteil, da das Temperieren gleichmäßig erfolgt; während eines Wechsels vom Heizbetrieb auf den Kühlbetrieb oder umgekehrt, werden die Temperiermedien (heißes bzw. kaltes Öl) jedoch erheblich miteinander vermischt. Trotz eines relativ komplexen Aufbaus führt somit diese Ausgestaltung zu einem ineffektiven Betrieb.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Formvorrichtung für das Rotationsformen so zu gestalten, daß der Aufbau von inneren Spannungen vermieden wird und sie schnell und effektiv temperierbar ist.
• Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der Patentansprüche 1 bzw. 2; die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung.
• Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die Formschale und die Gehäuseschale relativ zueinander verschiebbar zu lagern, um innere Spannungen, die aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnung der für die Form- und die Gehäuseschale verwendeten Materialien auftreten, zu vermeiden. Zu diesem Zweck wird die Formschale vorzugsweise in einem Gleitlager schwimmend gelagert. Dabei ist das Gleitlager vorzugsweise mit Dichtelementen versehen, die den Hohlraum der Formvorrichtung nach außen abdichten.
• Gemäß einer alternativen Ausgestaltungsform der Erfindung wird die Formschale an der Gehäuseschale mit mindestens zwei Bolzen derart fixiert, daß einer der Bolzen in der Formschale in einer passenden Bohrung sitzt, während ein zweiter durch ein Langloch greift, so daß sich die Formschale gegenüber der Gehäuseschale ausdehnen kann, eine dichtende Verbindung zwischen den beiden Elementen jedoch weiterhin sichergestellt ist.
• Zur effektiven Temperierung der Formvorrichtung sind im Inneren des Hohlraums vorzugsweise Flußkanäle für das Temperiermedium vorgesehen, die eine Zwangsströmung des Temperiermittels verursachen. Bei einem Temperaturwechsel ist es dadurch möglich, beispielsweise kaltes Temperiermittel vollständig durch heißes Temperiermittel aus der Formvorrichtung herauszupressen, ohne daß es zu einer Vermischung von heißem und kaltem Temperiermittel, oder umgekehrt, kommt.
• Vorzugsweise werden die Flußkanäle durch Trennstege gebildet, die mit der Gehäuseschale, nicht jedoch mit der Formschale verbunden sind. Auf diese Weise kann die Formschale gegen eine andere ausgetauscht werden, ohne die Flußkanäle zu demontieren.
• Eine besonders effektive Temperierung erfolgt, wenn man jedem Flußkanal einen eigenen Zu- und Ablauf zuordnet.
• Eine Ausführungsform der Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnung erläutert. Es zeigen:
• Fig. 1 eine schematische, teilweise weggebrochene Seitendarstellung der Formvorrichtung,
• Fig. 2 eine alternative Ausführungsform schematisch in der Draufsicht und
• Fig. 3 eine schematische Draufsicht der Vorrichtung von Fig. 1.
• Gemäß Fig. 1 umfaßt eine Formvorrichtung eine Formschale 1, an deren eine Wandung während des Betriebs Thermoplast aufgeschmolzen wird und eine Haut gebildet wird. Die Formschale 1 bildet zusammen mit einer Gehäuseschale 2 einen Hohlraum, in dem Trennstege 7 angeordnet sind. Temperiermittel, das heißt heißes oder kaltes Öl, wird über einen Zulauf 8 in den Hohlraum geleitet.
• Die Formschale 1 umfaßt einen Flansch, der in einer Gleitführung 10 an der Gehäuseschale gelagert ist. Die Gleitführung 10 umfaßt Lippendichtungen 4, wobei eine Lippe den Flansch der Formschale 1 abdichtet. Dazwischen befinden sich Gleitleisten 3. Der Formschalenflansch ist zwischen den Gleitleisten 3 so eingespannt, daß er sich bei Ausdehnung bewegen kann.
• Eine zweite Lippendichtung stellt absolute Öldichtheit sicher. Die Elemente der Gleitführung 10 mit integrierten Dichtlippen 4 und Gleitleisten 3 sind miteinander verschraubt, wie bei 5 dargestellt ist, und die Bauelemente können daher leicht ausgetauscht werden.
• In Fig. 2 ist eine schematische Draufsicht auf eine alternative Verbindung zwischen Formschale 1 und Gehäuseschale 2 dargestellt, die ebenfalls eine Wärmeausdehnung der Formschale 1 gegenüber der Gehäuseschale bei gleichzeitig dichtender Lagerung erlaubt. Hierzu wird die Formschale 1 auf einer Seite in ihrem Randbereich mit einer Bohrung 12 und einem Langloch 13 versehen und über Bolzen 14 mit der Gehäuseschale 2 unter möglicher Zwischenlagerung eines nicht dargestellten Dichtlippenringes verbunden. Bei dieser Art der Lagerung kann sich die Formschale 1 weiterhin in beiden Richtungen ausdehnen, wie durch die Doppelpfeile angedeutet, während eine dichtende Verbindung mit der Gehäuseschale gewährleistet bleibt. Die Anordnung der Trennstege 7 verändert sich nicht gegenüber der zuvor dargestellten Ausführungsform.
• Aus Fig. 3 ist der Verlauf der Trennstege 7 ersichtlich, die parallele Flußkanäle 6 begrenzen. Allerdings könnten auch gewundene Flußkanäle vorgesehen sein. Jedem Flußkanal 6 ist ein Zulauf 8 und ein Ablauf 9 zugeordnet. Die Trennstege 7 sind mit der Gehäuseschale 2 verschweißt und von der Formschale 1 durch einen Spalt 11 (Fig. 1) getrennt. Dadurch wird erreicht, daß die Formschale 1 ausgetauscht werden kann, ohne die Trennstege 7 demontieren zu müssen.
• Im Betrieb werden die Zu- und Abläufe 8, 9 mit einem Gesamtzulauf bzw. Ablauf verbunden, wobei die Strömung in benachbarten Kanälen gegensinnig erfolgen kann, wie durch die Pfeile in Fig. 2 dargestellt ist, oder gleichsinnig. Durch die Kanäle wird eine Zwangsströmung in der Formvorrichtung verursacht, so daß es möglich ist, kaltes Öl komplett mit dem heißen Öl aus der Form herauszudrücken, oder umgekehrt, wobei es im wesentlichen zu keiner Vermischung von Kalt- und Heißöl kommt.
• In einer konkreten Realisierung haben die Kanäle etwa eine Breite von bis zu 50 mm. Durch Einsatz der Flußkanäle kann bei einem Temperaturwechsel eine geringe Temperaturdifferenz von maximal ±6°C zwischen zu- und ablaufendem Temperiermedium erzielt werden; bei herkömmlichen Vorrichtungen, in denen sich die Temperiermedien vermischen, beträgt die Temperaturdifferenz üblicherweise ±10°C.
• Durch die Verwendung einer erfindungsgemäßen Formvorrichtung zur Herstellung von Kunststoffformhäuten können aufgrund der freien Beweglichkeit von Formschale und Gehäuseschale relativ zueinander für die beiden Teile beliebige geeignete Materialien verwendet werden, deren Wärmeausdehnungskoeffizienten einander nicht gleichen müssen. Dadurch kann bei der Wahl der Materialien anderen Bedürfnissen wie z. B. Oberflächeneigenschaften und Kostengesichtspunkten Rechnung getragen werden. Durch die weiters vorgesehene effektive Temperierung aufgrund eines Flußkanalsystems im zwischen Formschale und Gehäuseschale gebildeten Hohlraum lässt sich die Zykluszeit des Herstellungsvorgangs reduzieren, während die durch die schnelleren Temperaturwechsel hervorgerufene unterschiedliche Materialausdehnung der Vorrichtung keinen Schaden zufügen kann.

Claims (8)

1. Formvorrichtung zur Herstellung von Kunststoff-Formhäuten mit einer Formschale (1), deren eine Wandung die Formkontur bestimmt, und einer Gehäuseschale (2), die zusammen mit der Formschale (1) einen Hohlkörper zum Durchfluß eines Temperiermediums bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Formschale (1) verschiebbar an der Gehäuseschale (2) gelagert ist.

2. Formvorrichtung zur Herstellung von Kunststoff-Formhäuten mit einer Formschale (1), deren eine Wandung die Formkontur bestimmt, und einer Gehäuseschale (2), die zusammen mit der Formschale (1) einen Hohlkörper zum Durchfluß eines Temperiermediums bildet, und mit mindestens einem Zu- und einem Ablauf, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren des Hohlkörpers Flußkanäle (6) für das Temperiermedium zwischen dem Zu- und dem Ablauf angeordnet sind.

3. Formvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Gleitführung (10), die mit der Gehäuseschale (2) verbunden ist, und in der die Formschale gelagert ist.

4. Formvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitführung Dichtelemente (4) aufweist.

5. Formvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Formschale 1 und die Gehäuseschale 2 mit Bolzen 14 verbunden sind, deren einer an einem Rand der Formschale 1 in einer passgenauen Bohrung 12 sitzt und deren anderer an demselben Rand in einer Langbohrung 13 gelagert ist.

6. Formvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Formschale 1 und Gehäuseschale 2 Dichtelemente vorgesehen sind.

7. Formvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flußkanäle (6) durch Trennstege (7) begrenzt werden, die mit der Gehäuseschale (2) verbunden sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Flußkanal (6) einen eigenen Zulauf (8) und/oder einen eigenen Ablauf (9) aufweist.