DE1478024C3 - Zweistufiges Vakuumtiefziehverfahren zum Herstellen eines Tischtennisballes - Google Patents

Description

Zeit einsparen lassen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen an bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

F i g. 1 ist eine Teilschnittansicht eines Tischtennisbailes, an der der Innenaufbau des Tischtennisballes veranschaulicht wird;

Fig.2 bis 6 zeigen die einzelnen Herstellungsstufen für einen Tischtennisball;

Fig. 7 ist eine Ansicht der Elektroden der in Fig. 6 dargestellten Vorrichtung;

F i g. 8 ist eine schematische Ansicht, welche den Vorgang des Verschweißens zweier Ballhälften mit Hilfe der in Fig. 7 dargestellten Elektroden veranschaulicht.

Wie in Fig. 1 gezeigt, wird ein Tischtennisball 1 aus einem thermoplastischen Material in zwei Teilhälften 2, 3 ausgeformt, die zu einer Kugel über eine stumpfe Verbindungsnaht verbunden werden. Der Tischtennisball 1 hat eine glatte Außenfläche 4, und die Wände haben praktisch dieselbe Dicke. Auf seiner Innenfläche hat er einen Verstärkungswulst 5, der an der Stelle des Stumpf-Stoßes zwischen den beiden Hälften vorgese-Γ> hen ist und zur Verstärkung der Stumpf-Stoß-Verbindung dient.

In den Fig. 2 bis 6 sind die Verfahrensstufen zur Herstellung des Tischtennisballes dargestellt.

Eine Folie 10 mit der gewünschten Dicke aus einem geeigneten thermoplastischen Material wird längs ihres Umfangs durch eine Klemmeinrichtung 11, die aus einem oberen Klemmstück 11a und einem unteren Klemmstück lib besteht, eingespannt. Eine elektrische Heizeinrichtung 12, die über ein Kabel 13 (nur in F i g. 1 gezeigt) mit Strom versorgt wird, ist über der eingespannten Folie 10 angeordnet. Sie ist auf einem Schlitten 14 befestigt, der an Rändern 15 aufgehängt und längs einer Schiene 16 bewegbar ist.

Der Schlitten 14 ist an einer Zugdruckstange 17 befestigt, die durch einen Zylinder 18 betätigt wird und eine Bewegung des Schlittens 14 zusammen mit der Heizeinrichtung 12 auf eine Heizstellung zu und von dieser weg über der Folie 10 ausführt.

Eine Patrize 19 mit Vorsprüngen 20 an ihrer Oberfläche ist unter der eingespannten Folie 10 h angeordnet. Jeder Vorsprung 20 hat die Form eines ·· kleineren Kugelsegmentes und der Basisdurchmesser eines jeden Vorsprungs 20 ist ungefähr gleich dem Innendurchmesser eines Tischtennisballes, und die Höhe eines jeden Vorsprunges 20 ist ungefähr gleich einem Viertel des Innendurchmessers des Tischtennisballes. Die Patrize 19 hat einen Hohlraum 21, der über kleine Öffnungen 22 mit ihrer Oberfläche die die Vorsprünge 20 trägt, verbunden ist. Der Hohlraum 21 hat einen Auslaß 23, der über eine Leitung 24 mit einer Pumpe 25 verbunden ist, um Luft aus dem Hohlraum 21 und durch die kleinen Öffnungen 22 abzuziehen. Die Patrize 19 ist auf einer Stange 26 befestigt, die in einem Zylinder 27 gleiten kann, um die Patrize 19 senkrecht auf die eingespannte Folie 10 zu und von ihr weg zu bewegen.

Die Folie t0 wird durch die Heizeinrichtung 12 erwärmt, bis sie ausreichend erweicht ist, daß sie vakuumverformt werden kann, und die auf dem Schlitten 14 angebrachte Heizeinrichtung 12 wird dann aus der Heizstellung über der geformten Folie 10 durch die Zugdruckstange 17 wegbewegt. Die Patrize 19 wird dann dadurch nach oben bewegt und in Berührung mit der erweichten Folie 10 gebracht, daß die Stange 26 in dem Zylinder 27 aufwärts bewegt wird. Die Patrize 19 hat während dieses Verfahrens eine höhere Temperatur, z.B. 50 bis 120⁰C. Am Umfang der Oberfläche der Patrize 19 ist ein Streifen 28 aus federndem Material vorgesehen, wodurch ein luftdichter Abschluß mit dem unteren Klemmstück 11£> erreicht wird, wenn die Patrize 19 sich nach oben bewegt, und wenn dies durchgeführt ist, wird durch die Pumpe 25 die Luft aus der Kammer 21 und durch die kleinen öffnungen 22 abgezogen, so daß die weiche Folie 10 die Form der Oberfläche der Patrize 19 annimmt.

Eine Matrize 29 ist auf einer Stange 30 befestigt, die in einem Zylinder 31 (nicht in F i g. 1 gezeigt) gleiten kann, und wird in eine Stellung über der geformten Folie 10 gebracht, die in Berührung mit der Form der Patrize 19 gehalten wird. Die Matrize 29 hat eine Anzahl halbkugelförmiger Mulden 32 in ihrer Formfläche. Diese sind den Vorsprüngen 20 auf der Patrize 19 zugeordnet. Die Mulden 32 haben eine Größe, die ungefähr den Außenabmessungen einer Hälfte eines Tischtennisballes entspricht.

Die Matrize 29 hat einen Hohlraum 33, der durch kleine Öffnungen 34 mit ihrer Formoberfläche verbunden ist, und der einen Auslaß 35 hat, der über ein Rohr 36 mit Absaugmitteln verbunden werden kann, um die Luft aus dem Hohlraum 33 und durch die kleinen Öffnungen 34 abzuziehen. Der Umfang der Formfläche der Matrize 29 ist mit einem federnden Streifen 37 versehen, um eine luftdichte Verbindung zwischen dem oberen Klemmstück 11a zu erreichen, wenn die Matrize 29 durch die Stange 30 in dem Zylinder 31 nach unten bewegt wird. Nachdem die Matrize 29 neben die geformte Folie 10 gebracht wurde und eine luftdichte Verbindung mit dem Klemmstück 11a hergestellt wurde, wird die Luft aus dem Hohlraum 33 abgezogen und zur gleichen Zeit der Luftdruck in dem Hohlraum 21 der Patrize 19 über Atmosphärendruck erhöht. Auf diese Art nimmt die noch weiche Folie 10 die Form der Matrize 29 an. Die Matrize 29 wird während des Formvorgangs nicht über Raumtemperatur erwärmt.

Die Patrize 19 wird danach von der geformten Folie 10 gelöst, die durch Saugwirkung in Berührung mit der Matrize 29 gehalten wird, bis die Folie genügend fest geworden ist, um ohne Verformung weiterbehandelt zu werden. Die geformte Folie 10 wird dann aus der Matrize 29 herausgenommen.

Das beschriebene Verfahren zur Formung halbkugelförmiger Gegenstände aus einer Folie aus thermoplastischem Material gewährleistet, daß die Wände der so gebildeten halbkugelförmigen Teilhälften konstante Dicke haben.

Zwei geformte Folien 10 und 38 werden danach in eine Schweißvorrichtung 39 gebracht, wobei die Wände ihrer halbkugelförmigen Hohlräume ausgerichtet sind, wie in F i g. 6 gezeigt. Die Schweißvorrichtung 39 besteht aus zwei Hälften 40 und 41, um die eingesetzten geformten Folien 10 und 38, eine an jeder Fläche der Anordnung, in Berührung zu bringen. Jede Hälfte 40 und 41 hat eine Anzahl von gegenüberliegenden, zylindrischen, stabförmigen Fortsätzen 42, die der Anzahl halbkugelförmiger Teilstücke 43 auf den geformten Folien 10 und 38, die zusammengeschweißt werden sollen, entsprechen, und das Ende eines jeden stabförmigen Fortsatzes 42 ist entsprechend der Form eines Teilstückes 43 der geformten Folie 10 ausgebildet. Die stabförmigen Fortsätze 42 sind auf Grundplatten 44 und 45 befestigt, und diese Fortsätze 42 bilden Elektroden, wenn die Grundplatten 44 und 45 mit einer hochfrequenten Wechselstromquelle 46 verbunden

werden, so daß die geformten Folien 10 und 38 zwischen zwei Elektroden liegen, die die Folien in den Bereichen berühren, die die Grundfläche der Teilstücke 43 auf den Folien bilden. Der Umfang 47 der stabförmigen Fortsätze 42 ist an dem neben den geformten Folien 10 und 38 liegenden Ende abgeschrägt, um eine Linie hoher Wechselstromdichte zu erzeugen. Die Endflächen 48 und 49 der stabförmigen Fortsätze 42 in jedem Paar gegenüberliegender Fortsätze 42 sind so ausgebildet, daß ein V-förmiger Spalt 50 zwischen gegenüberliegen- ₍₀ den Fortsätzen 42 freibleibt, wie in F i g. 7 dargestellt.

Der Winkel dieses V-förmigen Spaltes 50 beträgt ungefähr 3°.

Die obere Hälfte 40 der Schweißvorrichtung 39 ist auf einer Stange 51 befestigt, die in einem Zylinder 52 gleiten kann, und wenn die hochfrequente Wechselstromquelle 46 mit jeder Hälfte 40 und 41 der Schweißvorrichtung 39 verbunden ist, so wird die Stange 51 so bewegt, daß sie die obere Hälfte 40 der Schweißvorrichtung dichter an die untere Hälfte 41 heranbringt, so daß nur ein sehr schmaler Spalt zwischen den gegenüberliegenden Fortsätzen 42 freibleibt. Diese Bewegung der oberen Hälfte 40 wird durchgeführt, wenn die Folien 10 und 38 in den Bereichen erweicht sind, in denen sie in Berührung mit ₂j den Elektroden sind, entsprechend dem Durchgang des hochfrequenten Stromes, und diese Aufeinanderzubewegung der Elektroden 42 bewirkt ein Verschweißen der beiden Halbkugeln 43 an den Stellen, an denen sie sich berühren und preßt außerdem etwas von dem erweichten thermoplastischen Material in das Innere des Tischtennisballes, um den Verstärkungswulst 5 zu bilden, wie in F i g. 8 gezeigt.

Wenn das Verschweißen der gegenüberliegenden Halbkugeln beendet ist, wird der hochfrequente Strom abgeschaltet und die verschweißten Folien können abkühlen. Die so hergestellten Tischtennisbälle werden aus dem anhaftenden überschüssigen Folienmaterial gelöst und danach z. B. durch Trommeln weiterbehandelt, um den gewünschten Oberflächenendzustand zu ^₀ erhalten.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele erläutert:

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Beispiel I

Eine Folie mit einer nominalen Dicke von 0,75 mm aus einem Copolymer von Acrylnitril, Butadien und Styrol mit einer Brenngeschwindigkeit von 30 mm/min, bestimmt nach ASTM D-635-63, einem Verlustfaktor von 0,01 bei 10⁶ Hz, bestimmt nach ASTM D-150-59T, y, einer Kerbschlagzähigkeit von wenigstens 0,13 kpm/cm, bestimmt nach ASTM D-256-56 und einer Wasserabsorption von 0,25% in 24 Stunden für eine Dicke von 3 mm, bestimmt nach dem Verfahren gemäß ASTM D-570, wurde nach dem vorher beschriebenen Verfahren und mit der vorher beschriebenen Vorrichtung zu Halbkugeln geformt. Die Heizeinrichtung hatte eine Leistung von etwa 33 kW/m² und war 30 mm oberhalb der Folie angeordnet.

Die Folie wurde 16 Sekunden durch die Heizeinrich- &> tung erwärmt, bis sie genügend erweicht war, um vakuumverformt zu werden, und die Patrize wurde danach in Berührung mit der weichen Folie gebracht. Die Patrize hatte eine Temperatur von 110° C.

Der Luftdruck zwischen der Folie und der Oberfläche der Patrize wurde auf l,5kp/cm² erhöht, als die Luft zwischen der Folie und der Oberfläche der Matrize abgezogen wurde, um zu erreichen, daß die Folie die Form der Oberfläche der Matrize annimmt. Die Matrize wurde durchgehend auf Raumtemperatur gehalten, um zu erreichen, daß sich die Folie nach dem Formen so schnell wie möglich verfestigt.

Das Verschweißen der Halbkugeln wurde dadurch ausgeführt, daß diese einem hochfrequenten Strom von 0,7 kW bei einer Frequenz von 70 MHz für die Zeit von 8 Sekunden ausgesetzt wurden.

Nachdem der Schweißvorgang beendet war, konnte die geschweißte Anordnung abkühlen und wurde dann aus der Schweißvorrichtung herausgenommen. Der Tischtennisball wurde aus dem überschüssigen Folienmaterial gelöst und der Grat entfernt.

Beispiel II

Eine kalandrierte Folie aus einem PVC-Homopolymer mit einer nominalen Dicke von 0,75 mm, die selbstauslösend war bei einer Prüfung gemäß ASTM D-635-63, mit einem Verlustfaktor von 0,02 bei 10⁶ Hz und einer Izod-Kerbschlagzähigkeit von 0,13 kpm/cm, bestimmt an einem 12,5 χ 12,5 mm Stab, bestimmt nach ASTM D-150-59 T und entsprechend D-256-56, mit einer Wasserabsorption von 0,06% in 24 Stunden für eine Dicke von 3 mm, bestimmt nach ASTM D-570, wurde in halbkugelförmige Teilhälften geformt, wie in Beispiel I beschrieben, außer, daß die Heizeinrichtung eine Heizleistung von etwa 22 kW/m² hatte.

Die beiden gebildeten halbkugelförmigen Teilhälften wurden zusammengebracht und durch eine Hochfrequenzschweißung längs ihres Umfangs bei einer Leistung von 0,45 kW und einer Frequenz von 70 MHz und einer Zeit von 4 Sekunden verbunden.

Beispiel IH

Eine stranggepreßte Folie aus Polypropylen mit einer nominellen Dicke von 0,75 mm und einer Brenngeschwindigkeit von 25 mm/min, einem Verlustfaktor von 0,0003 bei 10⁶ Hz, einer Izod-Kerbschlagzähigkeit von 0,2 kpm/cm, bestimmt mit einer 12,5 mm χ 12,5 mm Stange und einer Wasserabsorption von 0,01%, wobei diese Werte nach den bereits in Beispiel I beschriebenen ASTM-Verfahren bestimmt wurden, wurde, wie in Beispiel I beschrieben, in zwei halbkugelförmige Teilhälften geformt.

Das Verfahren und die Bedingungen zur Herstellung der Tischtennisbälle waren identisch mit denen in Beispiel I, außer daß die Heizzeit der Folie 28 Sekunden betrug und die Temperatur der Patrize 70⁰C war. Ferner wurden die Teilhälften anstatt durch Hochfrequenzschweißen mit einem thermisch erwärmten Werkzeug bei einer Arbeitstemperatur von 175°C verbunden, wobei das Werkzeug am Umfang der Teilhälften 4 Sekunden gehalten wurde.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Zweistufiges Vakuumtiefziehverfahren zum Herstellen eines Tischtennisballes aus einer Folie aus einem Material, das eine Brenngeschwindigkeit von bis zu 125 mm/min, Bestimmt nach ASTM D-635-63, einen Verlustfaktor von bis zu 0,05 bei 10⁶ MHz, bestimmt nach ASTM D-150-59T, ferner eine Kerbschlagzähigkeit von wenigstens 0,13 kpm/cm, bestimmt an einem 12,5x12,5 mm Kerbstab nach dem Izod-Kerbschlagversuch gemäß ASTM D-256-56, und eine Wasserabsorption von weniger als 0,9% in 24 Stunden für eine Dicke von 3 mm hat, bestimmt nach ASTM D-570, bei dem die Folie zunächst durch eine Patrize vorgeformt wird, wobei Mulden ausgebildet werden, die eine geringere, als die gewünschte Endtiefe, vorzugsweise etwa ¹A des Durchmessers des gewünschten Balles aufweisen, die vorgeformte Folie dann durch eine Matrize, die die Form der endgültigen Halbkugel aufweist, vollständig ausgeformt wird und je zwei Halbkugeln mittels hochfrequentem Wechselstrom aneinander geschweißt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Patrize (19, 20) die erwärmte Folie vorformt und dabei eine gegenüber dem Raum derart höhere Temperatur aufweist, daß die Folie ihre Verformtemperatur behält, daß dann die Matrize (29,32) die Folie fertig formt, wobei sie nicht über Raumtemperatur erwärmt wird, so daß sich die Folie unmittelbar nach ihrer Verformung bereits verfestigt.

   Die Erfindung betrifft ein zweistufiges Vakuumtiefziehverfahren zum Herstellen eines Tischtennisballes aus einer Folie aus einem Material, das eine Brenngeschwindigkeit von bis zu 125 mm/min, bestimmt nach ASTM D-635-63 einen Verlustfakor von bis zu 0,05 bei 10⁶ MHz, bestimmt nach ASTM D-150-59 T, ferner eine Kerbschlagzähigkeit von wenigstens 0,13 kpm/cm, bestimmt an einem 12,5 χ 12,5 mm. Kerbstab nach dem Izod-Kerbschlagversuch gemäß ASTM D-256-56, und eine Wasserabsorption von weniger als 0,9% in 24 Stunden für eine Dicke von 3 mm hat, bestimmt nach ASTM D-570, bei dem die Folie zunächst durch eine Patrize vorgeformt wird, wobei Mulden ausgebildet werden, die eine geringere, als die gewünschte Endtiefe, vorzugsweise etwa ¹A des Durchmessers des gewünschten Balles aufweisen, die vorgeformte Folie dann durch eine Matrize, die die Form der endgültigen Halbkugel aufweist, vollständig ausgeformt wird und je zwei Halbkugeln mittels hochfrequentem Wechselstrom aneinander geschweißt werden.

   Aus der GB-PS 9 54 820 und aus der FR-PS 13 52 706 ist ein zweistufiges Vakuumtiefziehverfahren zum Herstellen hohler Gegenstände, wie z. B. Tischtennisbällen, bekannt, bei dem die Folie mit der Patrize dadurch in Berührung gebracht wird, daß die Außenkante der Patrize mit dem Gegenstück in Berührung kommt und somit eingespannt ist. Wenn die Patrize mit der Folie in Berührung ist, erfolgt der Vakuumtiefziehvorgang. Aufgrund der Einspannung der Folie an den Außenkanten weisen die der Außenkante der Patrize zugewandten Bereiche der ausgeformten Teilhälften eine unterschiedliche Kontur zu jenen ausgeformten Teilhälften auf, die von den eingespannten Außenkanten der Folie entfernt liegen. Diese Formabweichungen und Unregelmäßigkeiten führen auch zu einer unterschiedlichen Wandstärke der ausgeformten Teilhälften. Die den Außenkanten der Folie zugewandten ausgeformten Teilhälften fallen bei diesem Verfahren als Ausschuß an, da sie infolge ihrer unterschiedlichen ausgeformten Gestalt nicht zu einem entsprechend hochwertigen Tischtennisball weiterverarbeitet werden können.

   ίο Aus der FR-PS 13 64 724 ist es bekannt, halbkugelförmige Gegenstände mit Hilfe des Hochfrequenzschweißens zu verbinden.

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Spieleigenschaften eines Tischtennisballes zu verbessern. Insbesondere soll eine entsprechende Formgenauigkeit bei der Herstellung eines Tischtennisballes sichergestellt werden, sowie ein glatter Übergang an der Verbindungsnaht vorhanden sein. Neben einer möglichst konstanten Dicke der Ballwände sollen die Bälle bei der Herstellung so verformt werden, daß sie nach Beendigung des Verformungsvorgangs frei von Materialspannungen sind.

   Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Patrize die erwärmte Folie vorformt und dabei eine gegenüber dem Raum derart höhere Temperatur aufweist, daß die Folie ihre Verformungstemperatur behält, daß dann die Matrize die Folie fertig formt, wobei sie nicht über Raumtemperatur erwärmt wird, so daß sich die Folie unmittelbar nach ihrer Verformung bereits verfestigt.

   Bevorzugte Folicnmaterialicn zur Herstellung von Tischtennisbällen gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren sind Polyvinylchlorid, die Copolymere von Acrylnitril, Butadien und Styrol, Polypropylen und hochkristalline Copolymere von Propylen mit Äthylen, Polyäthylen hoher Dichte, Polycarbonate, Polyamide und Copolymere von Diphenylolpropan und Epichlorhydrin mit hchem Molekulargewicht und keinen freien Epoxygruppen.

   Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herge stellten Tischtennisbälle weisen vorzügliche Spieleigenschaften auf, die sich insbesondere dadurch ergeben, daß die Wandstärke des Balles nahezu konstant ist, der ausgeformte und hergestellte Ball frei von Materialspannungen ist, sowie die einzelnen Ballhälften von nahezu gleichmäßiger Gestalt sind. Die hohe Formgenauigkeit der erfindungsgemäß hergestellten Tischtennisbälle ermöglicht ein sehr gleichmäßiges Rücksprungverhalten des Tischtennisballes an jeder Stelle des Außenumfangs. Die erfindungsgemäß ausgeformten Teilhälften eines Tischtennisballes lassen sich so miteinander verbinden, daß man keine Trennungsnaht bzw. Verbindungsnaht erkennt. Somit ist das Rücksprungverhalten des erfindungsgemäß hergestellten Tischtennisballes auch beim Verbinden zweier Teilhälften zu einem Ball über den gesamten Außenumfang des Balles derartig gleich, daß sich Abweichungen kaum feststellen lassen. Die erfindungsgemäß hergestellten Tischtennisbälle sind insbesondere widerstandsfähiger im Hinblick auf Materialveränderungen durch den Einfluß der Umgebung, beispielsweise während der Lagerung oder während der Beanspruchung bei einem Spiel. Da sich die Folie bei dem erfindungsgemäßen Verfahren unmittelbar nach ihrer Verformung bereits verfestigt, braucht die Folie vor der Vakuumverformung bzw. vor dem Vakuumtiefziehen nicht getrocknet zu werden, wodurch sich einerseits umfangreiche zusätzliche Einrichtungen sowie die zum Trocknen benötigte