DE1118444B

DE1118444B - Saugformmaschine zum Verformen von Folien aus thermoplastischem Kunststoff

Info

Publication number: DE1118444B
Application number: DEM33231A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Guido Martelli; Dr Nerio Martelli; Dr-Ing Francesco Martelli
Original assignee: FRANCESCO MARTELLI DR ING; GUIDO MARTELLI DR ING
Current assignee: FRANCESCO MARTELLI DR ING; GUIDO MARTELLI DR ING
Priority date: 1956-02-21
Filing date: 1957-02-14
Publication date: 1961-11-30
Also published as: GB837485A; ES234053A1; US2902718A; BE576032Q; CH351397A; NL214709A

Description

Saugforwnaschine zum Verformen von Folien aus thermoplastischem Kunststoff Die Erfindung betrifft eine Saugformmaschine zum Verformen von Folien aus thermoplastischem Kunststoff mit am Umfang einer drehbaren Trommel, auf die die Folien als kontinuierliches Folienband aufgebracht werden, angeordneten Saugformen, einer außerhalb der Trommel vorgesehenen, das Folienband erwärmenden ortsfesten Heizvorrichtung, einer selbsttätig gesteuerten Vakuumverteilervorrichtung, welche die durch das erweichte Folienband abgedeckten Saugformen für einen Bruchteil einer Trommelumdrehung mit einer Vakuumquelle und anschließend mit der Außenluft verbindet, und Mitteln zum Kühlen und Abziehen der geformten Folien von der Saugformentrommel.
Bei den bekannten Saugformmaschinen dieser Art wird das Folienband zunächst an der außerhalb der Trommel vorgesehenen Heizvorrichtung auf Verformungstemperatur erwärmt; von der Heizvorrichtung läuft das in erweichendem Zustand befindliche Folienband auf die Trommel bzw. die Saugformen der Trommel auf. Nach dem Abdecken der Saugformen durch das Folienband erfolgt sodann die Formgebung durch Anlegen des Vakuums an die Saugformen. Die Beheizung des Folienbandes hört spätestens mit seinem Auflaufen auf die Trommel der Saugformmaschine auf, so daß die Folie schon während ihrer Verformung wieder abkühlt.
Diese durch die Konstruktion der bekannten Saugformmaschinen zur Verarbeitung von Folienbänderr bedingte Arbeitsweise bringt einige Nachteile mit sich: Das an der Heizvorrichtung bereits erweichte Folienband darf während seines Auflaufens auf die Trommel nicht mit größeren Zugkräften beansprucht werden, um ein Verziehen der weichen Folie zu vermeiden.
Das auf die Formentrommel auflaufende Formenband kann sich auf der Formentrommel beim Anlegen des Vakuums an die Saugformen leicht verschieben, die Abdichtung zwischen dem Folienband und den Saugformen ist ungenügend, und die Verformung - die während des langsamen Abkühlens der Folie durchgeführt wird -ergibt keine einwandfreie Anpassung der Folie an die Saugform.
Die Verformung geht nach dem Aufheben des Vakuums in den Saugformen infolge der in der Folie vorhandenen Spannungen leicht zurück.
Diese Nachteile werden durch die erfindungsgemäße Saugformmaschine vermieden. Die thermoplastischen Kunststoffolien werden genau der Form entsprechend verformt, und sie behalten nach ihrem Abziehen von der Saugformentrommel die während des Formprozesses erhaltene Form bei.
Damit eine solche bleibende und formgerechte Formung der Kunststoffolien in einfacher Weise aus dem laufenden Folienband erfolgen kann, hat es sich als notwendig erwiesen, das Folienband auf der Saugformentrommel zunächst in noch nicht plastischem Zustand einwandfrei festzulegen sowie die Erwärmung der Folie auf Verformungstemperatur erst nach dem einwandfreien Festlegen der Folie auf der Saugformentrommel vorzunehmen und bis etwa zum Abschluß des Formungsprozesses fortzusetzen, damit das Auftreten elastischer Restspannungen innerhalb der Folie vermieden wird und die Folie erst dann abkühlt, wenn sie praktisch spannungsfrei der genauen Kontur der Saugformen sich angepaßt hat.
Außerdem soll bei der Saugfornunaschine gemäß der Erfindung die Arbeitsgeschwindigkeit wesentlich gesteigert und die Arbeitsweise soweit als möglich vollständig automatisiert werden. Für die Erhöhung der Arbeitsgeschwindigkeit ist aber das einwandfreie Festlegen des zu verformenden Folienbandes auf den Rändern der Saugformen bzw. am Trommelumfang wichtig.
Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß bei einer Saugformmaschine der eingangs geschilderten Art die ortsfeste, in an sich bekannter Weise bogenförmig ausgebildete Heizvorrichtung über einem Umfangsbogen der Saugformentrommel angeordnet ist, der sich etwa von derjenigen Stelle, an der das Folienband auf die drehangetriebene Trommel aufgespannt wird, bis zu der Stelle erstreckt, an der die Saugformung beendet ist, und daß zu beiden Seiten der Saugformen endlose umlaufende Haltemittel in Form von Drahtseilen, die die Ränder des Folienbandes dichtend an die Trommel drücken, um diese herumgeführt sind.
Das zunächst noch nicht erweichte Folienband läßt sich ohne Verziehen auf die Saugformentrommel aufspannen; es wird erst nach seinem Aufspannen auf die Verformungstemperatur erhitzt; die Drahtseile, welche die Ränder des Folienbandes dichtend an die Trommel andrücken, bewirken einen dichten seitlichen Abschluß zwischen dem Folienband und der Trommel, so daß das Band beim Anlegen des Vakuums an die Saugformen sich nicht in unerwünschter Weise verschieben kann. Die Beheizung des fest auf die Trommel aufgespannten Folienbandes wird erst nach dem Festlegen des Bandes auf der Trommel wirksam und wird bis zum Abschluß des Formungsprozesses aufrechterhalten.
Bei der darauffolgenden Kühlung der Folie wird die erzielte Folienform stabilisiert, so daß sie einwandfrei beim und nach dem Abziehen der geformten Folien erhalten bleibt.
Damit die umlaufenden Haltemittel eine gute seitliche Abdichtung zwischen den Rändern des Folienbandes und der Saugformentrommel ergeben, erweist es sich als zweckmäßig, daß sich die ortsfeste Heizvorrichtung auch über denjenigen Breitenbereich der Trommel erstreckt, in dem die Drahtseile und die von ihnen erfaßten Ränder des Folienbandes umlaufen.
Die durch die Beheizung erweichenden Folienränder lassen sich fester an die Trommel andrücken.
Die seitliche Abdichtung läßt sich weiterhin dadurch verbessern, daß an beiden Rändern der Trommel zur Aufnahme der endlosen, umlaufenden und federnd gespannten Drahtseile Umfangsnuten vorgesehen sind, die in die Ränder des weichen Folienbandes fest hineingedrückt werden.
Um auch einen Abschluß oder eine Abdichtung zwischen den einzelnen Saugformen zu erhalten und so das unerwünschte Einströmen von Luft zwischen den Querseiten der Saugformen und der auf den Saugformen aufliegenden Folie zu vermeiden, werden in weiterer Ausgestaltung der Erfindung zwischen den einzelnen Saugformen auf der Trommel nach außen vorspringende Querkanten angeordnet, auf die sich das Folienband bereits bei seinem Aufspannen auf die Trommel auflegt. Diese Querkanten können gegebenenfalls durch eingebaute elektrische Widerstände beheizt werden, um die auf den Querkanten aufliegenden Zonen des Folienbandes besonders rasch zu erweichen und dadurch nicht nur zunächst die Abdichtung in diesen Querkanten zu verbessern, sondern auch während des Formvorganges eine Trennung der geformten Folienabschnitte an diesen Stellen zu bewirken.
Durch die Benutzung umlaufender Haltemittel für das Andrücken der Ränder des Folienbandes an die Saugformentrommel ergibt sich eine rillenartige Eindrückung in den Randstreifen des Folienbandes.
Diese Rand streifen erweisen sich als zweckmäßig zur Erleichterung des Abziehens der geformten Folie von der Saugformentrommel; sie werden aber nach dem Abziehen durch eine Schneidvorrichtung abge- trennt, durch die das von der Trommel abgezogene geformte Folienband hindurchgeführt wird.
Weitere Vorteile und Merkmale der erfindungsgemäßen Saugformmaschine ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten, in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiels; es zeigt Fig. 1 eine erfindungsgemäß ausgebildete Saugformmaschine im Aufriß, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1, Fig. 3 die umlaufende Trommel der Saugformmaschine im Querschnitt und die dieser Trommel zugeordneten Vorrichtungen, Fig. 4 einen Teil des Trommelumfanges, in schaubildlicher Darstellung und teilweise im Schnitt, Fig. 5 einen Längsschnitt der Trommel mit zugeordneter Heizvorrichtung und Saugluftverteilervorrichtung, Fig. 6 den einen Trommelrand im Schnitt, Fig. 7 und 8 die Saugluftverteilervorrichtung im Schnitt nach den LinienVII-VII und VIII-VIII der Fig. 5.
Die dargestellte Saugformmaschine für thermoplastische Kunststoffolien besteht aus einer umlaufenden Trommel 2, die mit Hilfe von Speichen 202 und Naben 102 auf einer Welle 21 befestigt ist und durch ein Motor-Wechselgetriebe-Aggregat 11 mit Hilfe von Riemen 12 und einer auf der Welle 21 sitzenden Riemenscheibe 13 angetrieben wird (Fig. 1).
Die Trommel 2 weist auf ihrem Umfang kastenartige und nach außen offene Hohlsitze 302 auf, die aus seitlichen Trommelflanschen 402 und aus zwischen diesen angeordneten Trennwänden 502 gebildet und auf der Trommelinnenseite und den Trommelflanken mit Kühlrippen 32 versehen sind (Fig. 3 und 5). Die auswechselbaren und mit kleinen Löchern 31 versehenen Saugformen 1 sind in diese Hohlsitze 302 der Trommel 2 eingesetzt und darin befestigt. Zwischen jeder Saugform 1 und dem Boden des entsprechenden Hohlsitzes 302 der Trommel 2 ist mit Hilfe von Abstandskörpern 101, die z. B. aus unteren Ansätzen der Saugform 1 selbst bestehen können, eine Kammer 30 gebildet.
Um die obere Hälfte der Trommel 2 herum, d. h. auf einem Umfangsbogen, der sich etwa von derjenigen Stelle, an der das Folienband 3 auf die drehangetriebene Trommel aufgespannt wird, bis zu der Stelle erstreckt, an der der Formvorgang beendet wird, ist eine ortsfeste Heizvorrichtung angeordnet, die aus zwei parallelen, bogenförmigen und am Maschinengestell40 befestigten Trägern 44 und aus dazwischengespannten, auf Isolatoren 34 gelagerten elektrischen Heizwiderständen 4 besteht. Um die Trommel 2 ist auf beiden Seiten der Saugformen 1 je ein endloses, über Umlenkrollen 19 und 119 bis 719 laufendes und federnd gespanntes Drahtseil 7 herumgeführt. Diese Drahtseile 7 greifen in Umfangsnuten 107 der seitlichen Trommelfianschen 402 ein (Fig. 1, 3, 5 und 6).
Die Hohlsitze 302 auf dem Umfang der Trommel 2 und infolgedessen die unterhalb der darin eingesetzten Saugformen 1 gebildeten Kammern 30 werden im Bereich der Heizvorrichtung 44 und vorzugsweise im Endbereich derselben durch eine beliebige, selbsttätig gesteuerte Saugluftverteilervorrichtung 5 für einen Bruchteil einer Trommelumdrehung mit einer Vakuumpumpe 6 und anschließend mit der Außenluft in Verbindung gesetzt.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die Saugluftverteilervorrichtung 5 aus einer zentrisch auf der Trommelnabe 102 befestigten und zusammen mit der Trommel 2 umlaufenden Scheibe 20, die einen Kranz von Löchern 22 aufweist (Fig. 5, 7 und 8).
Die Saugform-Hohlsitze 302 der Trommel 2 sind durch Rohrleitungen 23 mit je einem Loch 22 dieser Scheibe 20 auf der einen Seite derselben verbunden.
Gegen die andere Seite der umlaufenden Lochscheibe 20 ist durch eine Feder 24 eine nicht drehbare, jedoch axial verschiebbare Scheibe 25 luftdicht angedrückt, die ein durch eine Rohrleitung 27 mit der Vakuumpumpe 6 verbundenes Saugloch 26 und ein weiteres mit der Außenluft in Verbindung stehendes und gegenüber dem Saugloch 26 winkelversetztes Loch 28 aufweist.
Das Ganze ist so angeordnet, daß, wenn sich ein Saugform-Hohlsitz 302 der umlaufenden Trommel 2 ungefähr im Mittel- oder Endbereich der Heizvorrichtung 44 befindet, das zugeordnete Loch 22 der umlaufenden Scheibe 20 mit dem Saugloch 26 der drehfesten Scheibe 25 zur Deckung kommt und dadurch diesen Hohlsitz 302 der Trommel 2 und mithin auch die darin eingesetzte Saugform 1 für kurze Zeit mit der Vakuumpumpe 6 verbindet. Anschließend, wenn der Saugform-Hohlsitz 302 der Trommel 2 die Heizvorrichtung 44 verläßt, kommt das zugeordnete Loch 22 der umlaufenden Scheibe 20 mit dem anderen Loch 28 der drehfesten Scheibe 25 zur Deckung und verbindet somit diesen Hohlsitz 302 und infolgedessen auch die darin eingesetzte Saugform 1 mit der Außenluft.
Die zu bearbeitende thermoplastische Kunststoff-Folie wird in Form eines kontinuierlichen Bandes 3 von einer Rolle 33 abgewickelt und nach Umleitung über die Umlenkzylinder 218 bis 718 um die Trommehl 2 geführt, wobei sie sich auf die Saugformen 1 legt und mindestens den von der Heizvorrichtung 44 abgedeckten Trommelabschnitt und vorzugsweise einen weiteren anschließenden Teil des Trommelumfanges umspannt. Dabei wird das Kunststoffband 3 zwischen der Trommel 2 und den um diese herumgelegten Drahtseilen 7 eingeführt, so daß die Bandränder zwischen diesen Drahtseilen 7 und der Trommel 2 erfaßt werden.
Das kontinuierliche Abrollen des Kunststoffbandes 3 und das entsprechend kontinuierliche Umlaufen der endlosen Drahtseile 7 werden durch die Umlaufbewegung der Trommel 2 bedingt, wobei das Kunststoflband 3 auf der Trommel 2 durch die Heizvorrichtung 44 fortschreitend bis zum Plastizitätsgrad erwärmt und anschließend beim Verbinden der Saugformen 1 mit der Vakuumpumpe 6 in die Formen angesaugt wird. Das so geformte Kunststoffband 103 wird nach Verbinden der Saugformen 1 mit der Außenluft von der Trommel 2 abgehoben und auf ein Förderband 15 od. dgl. abgelegt.
Die für das Ansaugen des plastischen Kunststoffbandes 3 erforderliche luftdichte Anlage dieses Bandes auf den Saugformen 1 wird seitlich durch die umlaufenden Drahtseile 7 gewährleistet, die die Ränder des 'Kunststoffbandes 3 auf beiden Seiten der Saugformen 1 an die Trommel2 drücken. Dabei werden vorzugsweise auch die von den Drahtseilen 7 ergriffenen Randteile des Kunststoffbandes 3 der Wirkung der Heizvorrichtung 44 ausgesetzt und deshalb erweicht, so daß sie durch die Drahtseile 7 in die Umfangsnuten 107 der Trommelflansche 402 eingedrückt werden und eine verformbare Dichtungslage zwischen Trommel 2 und Drahtseilen 7 bilden (Fig. 6).
In der Querrichtung wird der luftdichte Abschluß der Saugformen 1 durch zwischen den einzelnen Saugformen 1 z. B. auf den Trennwänden 502 der Saugform-Hohlsitze 302 angeordneten und nach außen vorspringenden Kanten 14 gewährleistet, an welchen das um die Trommel2 gespannte Kunststoffband3 zur Auflage kommt (Fig. 3). Zweckmäßig sind diese Dichtungskanten 14 als elektrisch geheizte, z. B. aus isolierten elektrischen Widerstandsleisten bestehende Schneidkanten ausgebildet (Fig. 4).
Beim Ansaugen in die Saugformen 1 auf beiden Seiten einer solchen geheizten Schneidkante 14 wird das Kunststoffband 3 gegen die Schneide dieser Kante gedrückt und dadurch selbsttätig in Querrichtung in einzelne, je einer Saugform 1 entsprechende Stücke geschnitten. Die erweichten Schnittränder kommen dabei dichtend auf die geneigten Flanken der Schneidkante 14 zu liegen, wodurch der luftdichte Abschluß der Saugform 1 erhalten bleibt. Die abgeschnittenen Stücke des Kunststoffbandes 3 bzw. 103 werden durch die seitlichen Drahtseile 7 an der Trommel 2 festgehalten und bis zu Ablage auf das Abführband 15 unterstützt.
An der Stelle, wo das geformte Kunststoffband 103 die umlaufende Trommel 2 verläßt, sind zwei von einer Luftpumpe 10 gespeiste Blasluftdüsen 8, 9 angeordnet. Die Düse 8 bläst Kühlluft auf die Außenseite des geformten Kunststoffbandes 103, während die Düse 9 einen zwischen die Trommel 2 und das geformte Kunststoffband 103 gerichteten Kühlluftstrom erzeugt, der auch das Abtrennen des Kunststoffbandes 103 von den Saugformen 1 fördert.
Anschließend werden die durch die Drahtseile 7 verformten Randstreifen des Kunststoffbandes 103 auf beiden Seiten durch je eine Schneidrolle 18, 18 abgeschnitten. Der abzuschneidende Randstreifen des geformten Kunststoffbandes 103 wird dabei zwischen einem zylindrischen Teil 18 der entsprechenden Schneidrolle und einem damit zusammenwirkenden, von der Schneidkante 118 dieser Rolle übergriffenen und vorzugsweise geriffelten oder gezähnten Teil 119 der letzten Umlenkrolle 19 des zugeordneten Drahtseiles 7 durchgeführt und dadurch beim Schneiden geführt und unterstützt (Fig. 2).
Es ist in einigen Fällen zweckmäßig, das Kunststoffband 3 vorzuwärmen, bevor es sich um die umlaufende Trommel 2 legt. Dadurch kann die Umlaufgeschwindigkeit der Trommel 2 und folglich auch die Leistungsfähigkeit der Saugformmaschine wesentlich gesteigert werden. Zu diesem Zweck können in der Bahn des Kunststoffbandes 3 besondere Vorheizvorrichtungen vorgesehen werden. Vorzugsweise wird jedoch das Kunststoffband 3, bevor es von der Trommel 2 erfaßt wird, außen an der um die Trommel 2 angeordneten Heizvorrichtung 44 vorbeigeführt und durch die sonst verlorengehende und nach außen ausgestrahlte Wärme dieser Heizvorrichtung vorerwärmt (Fig. 1 und 3). In solchen Fällen kann die Heizvorrichtung 44 nach außen überhaupt nicht oder nur schwach abgeschirmt werden (Fig. 5).

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Saugformmaschine zum Verformen von Folien aus thermoplastischem Kunststoff mit am Umfang einer drehbaren Trommel, auf die die Folien als kontinuierliches Folienband aufgebracht werden, angeordneten Saugformen, einer außerhalb der Trommel vorgesehenen, das Folienband erwärmenden ortsfesten Heizvorrichtung, einer selbsttätig gesteuerten Vakuumverteilervorrichtung, welche die durch das erweichte Folienband abgedeckten Saugformen für einen Bruchteil einer Trommelumdrehung mit einer Vakuumquelle und anschließend mit der Außenluft verbindet, und Mitteln zum Kühlen und Abziehen der geformten Folien von der Saugformentrommel, dadurch gekennzeichnet, daß die ortsfeste, in an sich bekannter Weise bogenförmig ausgebildete Heizvorrichtung (44) über einem Umfangsbogen der Trommel (2) angeordnet ist, der sich etwa von derjenigen Stelle, an der das Folienband (3) auf die drehangetriebene Trommel aufgespannt wird, bis zu der Stelle erstreckt, an der die Saugformung beendet ist, und daß zu beiden Seiten der Saugformen (1) endlose umlaufende Haltemittel in Form von Drahtseilen (7), die die Ränder des Folienbandes dichtend an die Trommel drücken, um diese herumgeführt sind.
2. Saugformmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ortsfeste Heizvorrichtung (44) sich auch über denjenigen Breitenbereich der Trommel erstreckt, in dem die Drahtseile (7) und die von ihnen erfaßten Ränder des Folienbandes (3) umlaufen.
3. Saugformmaschine nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an beiden Rändern der Trommel (2) zur Aufnahme der endlosen, umlaufenden, federnd gespannten (Spannrolle 219) Drahtseile (7) Umfangsnuten vorgesehen sind.
4. Saugformmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den einzelnen Saugformen (1) auf der Trommel (2) nach außen vorspringende Querkanten (14) angeordnet sind, auf die sich das Folienband (3) bei seinem Aufspannen auf die Trommel auflegt.
5. Saugformmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die nach außen vorspringenden Querkanten (14) durch eingebaute elektrische Widerstände beheizbar sind.
6. Saugformmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Schneidvorrichtung (18, 118, 19, 119), durch die das von der Trommel (2) abgezogene geformte Folienband (103) hindurchgeführt ist und die die von dem Haltemittel (Drahtseile 7) erfaßten und verformten Ränder des Bandes abschneidet.
7. Saugformmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an derjenigen Stelle, an der das geformte Folienband (103) die Trommel (2) verläßt, Blasluftdüsen (9) angeordnet sind, die einen Luftstrom zwischen das geformte Folienband (103) und die Trommel (2) richten.
8. Saugformmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der das zu verformende Folienband vor dem Aufspannen auf die Trommel vorerwärmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb der ortsfesten Heizvorrichtung Umlenkrollen (218, 318, 418, 518, 618) angeordnet sind, die das Folienband an der Außenseite der Heizvorrichtung um diese herumführen.
9. Saugformmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommel (2) auf ihrem Umfang kastenförmige Hohlsitze (302) zum Einsetzen von auswechselbaren Saugformen (1) aufweist, die jeweils innerhalb der durch die Umlaufbahn der Haltemittel (Drahtseile7) und der zur Abdichtung in Umfangsrichtung dienenden Querkanten (14) liegen, und über Schläuche (23) mit einem umlaufenden Teil (20) der Saugluftverteilervorrichtung (5) verbunden sind.
10. Saugformmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Hohlsitzboden und in den Hohlsitz (302) eingesetzter Saugform (1) - z. B. durch Zwischenschaltung von Abstandsstücken (101)eine Luftkammer (30) gebildet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschrift Nr. 725 436; USA.-Patentschriften Nr. 2 387 747, 2293 178.