DE1479219A1 - Verfahren zur Herstellung von Rohrformstuecken aus thermoplastischen Kunststoffen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Rohrformstuecken aus thermoplastischen Kunststoffen

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Description

Verfahren zur Herstellung von Rohrformstüoken aus thermoplastischen. Kunststoffen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Rohrformstücken aus thermoplastiüchen Kunststoffplatten, insbesondere solchen aus Polyäthylen oder Polypropylen.
Iis ist bekannt, Rohrformstücke im Spritzgußverfahren herzustellen. Für Rohrformstücke größerer Nennweite sind hierzu wegen des hohen Cchußgewichtes sehr auf v/endige Maschinen und 'Verkzeuge erforderlich. Bereits bei Formstücken mit Hchußgewichten über 16 kg ist der notwendige ".laschinen- und V/erkzeugaufwand kaum mehr vertretbar. In vielen Fällen, z.B. zur
<o Ableitung industrieller Abwässer, müssen jedoch Formstücke
mit viel größeren Gewichten eingesetzt v/erden. Rohrformstücke ^ mit Nennweiten von 600 mm erreichen Gewichte von etwa 60 kg. °o Die Grenze für die Anwendbarkeit des r'pritzgußverfahrens iot ο bei solchen Dimensionen längst überschritten.
Um Kohrabzweige derartiger Nennweiten herzustellen, ging man bisher von rohrförmigen Halbzeug aus, das nach entsprechendem
Zuschnitt, unter Anwendung der hierzu bekannten Schweißverfahren, miteinander verbunden wurde. Zu diesem zeitraubenden, überwiegend manuellen Arbeitsverfahren müssen qualifizierte Fachkräfte eingesetzt werden; es kommt nur für Einzelfertigung in Frage.
Es ist weiter bekannt, Kunststoffgegenstände in zwei Teilen aus Platten zu pressen und diese Teile durch Schweißen zu verbinden. Unter Verwendung von Halbschalen mit Kernstücken werden auf diese Weise bereits rohrförmige Teile, wie Krümmer, hergestellt. Die Anwendung des sonst vorteilhaften Heizelementschweißens bereitet bei der Herstellung großer Formstücke, wie Rohrverzweigungen, erhebliche Schwierigkeiten, denn die langen, mehrfach unterbrochenen Schweißnähte werden bei Verwendung der zur Einspannung der vorgefertigten Formlinge bekannten Einrichtungen nicht genügend gleichmäßig gegen das Heizelement bzw. gegeneinander gepreßt. 3chon geringe Ungleichmäßigkeiten beim Vorbereiten, Erwärmen und Verschweißen der Nahtstellen führen aber zu Fehlstellen, die oft äußerlich nicht erkennbar sind.
Diese Nachteile werden vermieden, wenn erfindungsgemäß die in der Form befindlichen Formlinge nach "'egnahme von Futterstücken und Einführen des Heizelementes unter Verwendung der Ilalbschalformen und gegebenenfalls der Kerne als Cpannstücke gegen das Heizelement gedrückt und nach Entnahme des Heizelementes Nahtfläche auf Nahtfläche gegeneinander gepreßt werden.
Mit diesem erfindungsgemäßen Verfahren werden Rohrformstücke mit kreisrunden Querschnitten und gleichmäßig festen Nähten erzielt. Die Anwendbarkeit des Verfahrens ist durch große Nennweiten nicht begrenzt. Neben Platten aus Polyäthylen und Polypropylen können Platten aus allen nach dem Heizelementverfahren verschweißbaren Kunststoffen verwendet werden. Die Formlinge bleiben während des Ablaufens der Verfahrensschritte in den Formschalen; auch die Kerne werden erst nach Beendigung des Verfahrens aus den fertig verschweißten Rohrformstücken
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genommen. Selbst angelernte Arbeitskräfte beherrschen die einfachen Verfahrensschritte in kurzer Zeit.
Die Formteile bzw. Kernteile samt Futterstücken werden wechselseitig auf der Tisch- und der Kopfplatte einer Presse befestigt und nach Einlegen der in thermoplastischen Zustand gebrachten Zuschnitte gegeneinander gefahren und hierauf beschnitten; die Futterstücke erleichtern dabei die Führung des Schnittes. Nun werden die Kerne von den Platten gelöst und mit den Halb3chalformen verbunden. Sann verschiebt man die Preßplatten so, daß die Schnittflächen des einen Vorformlings über den Schnittflächen des anderen Vorformling stehen, entnimmt die Futterstücke und fährt die Formen samt Formungen gegen ein Heizelement. Nach Entfernen des Heizelementes erfolgt schließlich das Aufeinanderpressen der erhitzten Flächen und damit das Verschweißen der Nähte. Beim Erhitzten und beim Aufeinanderpressen kommt es wesentlich auf eine gleichmäßige Verteilung des Preßdruckes an. Es ist daher zweckmäßig, mit soliden, zügig zu betätigenden Pressen zu arbeiten, die eine präzise Tiechführung aufweisen, und für eine starre Befestigung der Formteile zu sorgen. Der Preßdruck wird dann über die breiten Auflageflächen der Formschalen auf die Schweißstellen übertragen. Die Bedienung der Presse stellt sich leicht auf den breiten, zwischen zu schneller und zu langsamer Fahrweise liegenden Bereich der Preßgeschwindigkeit ein.
Noch weniger Ansprüche an die Sorgfalt der Pressenbedienung stellt eine Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der man den Anpreßdruck unmittelbar um die senkrecht zur Nahtebene verlaufende Schwerelinie der Nahtflächen über eine kleine Fläche, z.B. über eine zwischen Formschale und Preßplatte eingesetzte Kugel, einleitet, ihn senkrecht zur Nahtebene richtet und so begrenzt, daß er 0,5- bis 10-mal soviel, vorzugsweise 1,5- bis 5-mal soviel, kilopond beträgt, wie die Nahtflächen an Quadratzentimetern aufweisen. Der praktisch punktförmig in dieser Schwerelinie eingeleitete Preßdruck wird unabhängig von etwaigen Ungenauigkeiten der Preßtischführung und von der Steifheit der Pressenkonstruktion gleichmäßig verteilt von der Gesamtschweißfläche aufgenommen. Das Eigengewicht des
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Formoberteils stört die Druckverteilung im allgemeinen nur unwesentlich; sein Einfluß kann in Sonderfällen durch entsprechende Gestaltung der Form leicht völlig kompensiert werden.
Eine weitere Verfahrensverbesserung wird erreicht, wenn Futterstücke verwendet werden, die aus mehreren trennbaren Schichten bestehen, und wenn vor Ansetzen des Heizelementesein Teil der Schichten und vor dem Zusammenpressen der Nahtstellen der Rest der Schichten entnommen wird. Auf diese Weise wird eine besonders gleichmäßige Wulstausbildung über die ganze zu fertigende Serie von Rohrformstücken erzielt.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Rohrformstücke weisen Nähte von hohem Gütegrad auf, er liegt praktisch bei eins. Dennoch ist das allgemeine Bestreben, mit einem Minimum an Nähten auszukommen, auch auf Rohrformstücke gerichtet, es kann jedoch mit den bekannten Verfahren bei Anwendung der Heizelementschweißung nicht erfüllt werden.
Die vorliegende Erfindung bietet jedoch einfache Wege zur ErBparung einer Naht. Hierzu wird die Platte oder ein entsprechend zugeschnittenes Stück der Platte zu einem Formling vorgeformt, der aus zwei nahtlos zusammenhängenden Hälften · besteht. Dieser Formling wird vor dem Verschweißen so zusammengebogen, daß Nahtfläche auf Nahtfläche zu liegen kommt. Auf diese Weise fällt an Abzweigatücken mit beliebigem Abzweigwinkel eine durchgehende Längsnaht weg.
Das Zusammenbiegen kann aber auch mit Vorteilen bereits vor dem Pressen erfolgen, indem die Platte zur Vorformung des Formlinge zunächst mit einer Umschlingung von etwa 180 C um den gerade durchgehenden Teil des Kernstückes gelegt wird.
Man kann aber auch unter Verwendung von zwei scharnierartig verbundenen Formteilen und eines beigelegten Hilfskernstückes den Formling vorpressen und ihn nach Beschneiden der Schweißstellen und Herausnehmen des ,Hilfokernstückes zusammenklappen.
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Die durch das Hilfskernstück geschaffene Katerialreserve verhütet das beim Zusammenklappen 3onst mögliche Verzerren der beschnittenen 3chweißfläche.
Die Durchführung aller Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens wird wesentlich erleichtert und beschleunigt, wenn die verwendeten Pormschalen und Kerne Einrichtungen zur Beheizung und Kühlung aufweisen.
Die beigefügte Zeichnung erläutert verschiedene Phasen des Verfahrensablaufes.
Figuren 1 bis 4 zeigen Gehritte zur Herstellung eines Formstückes aus zwei getrennten Formungen. Figuren 5 bis 6 und 7 bis 8 lassen erkennen, wie bei der Herstellung eines Abzweig3tückes eine Schweißnaht vermieden wird.
Figur 1 zeigt die übereinander gefahrenen Teile der Form 1 und 2, des Kerns 3 und 4 und des Formlinge 5 und 6. Die Formlingsteile sind aus Polypropylenplatten gepreßt, die Schweißstellen bereits beschnitten. Die Form- und Kernteile, die vorher als Preßwerkzeuge dienten und hierzu auf etwa 160 C erwärmt waren, dienen nach Schließen der Riegel 7 und nach Abkühlen im weiteren Verfahrensablauf als Spannvorrichtung für die Formlingsteile. Zum Heizen und Kühlen dienen nicht gezeichnete, in die Formen und Kerne eingearbeitete Kanäle. Die Futterstücke 8 bzw. deren Teile liegen noch 30 auf den Teilungsflächen 9 der Form wie beim Preßvorgang. Die Gesamthöhe der Futterstücke entspricht der Schweißzugabe. Die Formteile 1 und 2 sind mit dem Preesentisch 10 bzw. mit dem Pressenkopf 11 zu 3tarren Einheiten verschraubt.
Figur 2 gibt den das Schweißen einleitenden Anwärmvorgang wieder. Die Formteile samt Formungen sind gegen das Heizelement 15 gefahren. Je eine Schicht der Futterstücke ist entnommen«
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Figur 3 entspricht der Lage der Teile nach Entnahme des Heizelementes, Entfernung der Futterreste und Aufeinanderpressen der Nahtflächen.
Figur 4 zeigt das abgekühlte, fertige Rohrabzweig3tück von oben gesehen in der unteren Formschale liegend.
Figur 5 veranschaulicht die Ausgangslage vor dem Pressen bei der Herstellung eines formähnlichen Rohrabzweigstückes auo Polyäthylen unter Vermeidung einer Längsnaht. Das in plastischem Zustand befindliche Plattenstück ist um den gerade durch die Form hindurchgehenden Teil de3 Kern3 geschlungen.
Im Anschluß hieran wird die auf 1380G erwärmte Form unter Beibehalten der Futterstücke zusammengefahren; dabei liegt die obere Formhälfte satt an der Pressenkopfplatte an. Nach Abkühlen der Form, Lockern der Presse, Beschneiden der Schweißstellen und Entfernen eines Teils der Futterschichten werden die Teile gegen das Heizelement gefahren, das anstelle der entfernten Futterschichten in die gelüftete Form zwischen die Teilungsflächen geschoben wurde. Dabei wird der Druck zum Anpressen an das Heizelement, wie aus Figur 6 zu ersehen, über eine zwischen oberem Formteil und Pressenkopf eingesetzte Kugel übertragen, deren Mittelpunkt in der senkrecht zur Nahtebene stehenden Hchwerelinie der gesamten Nahtfläche liegt. Der Druck wird beim Anpressen an das Heizelement so reguliert, daß von einem Quadratzentimeter Schweißfläche zwei Kilopond aufgenommen werden. Dieser Druck wird auch beim anschließenden Zusammenpressen der Schweißflächen beibehalten.
Ein weiteres Beispiel zur Herstellung solcher Rohrabzweigstücke sei anhand der Figuren 7 und 8 gezeigt, Die verwendeten Kernteile sind durch ein Scharnier 13 verbunden. Auf die so verbundenen Kernhälften ist in dem wiedergegebenen aufgeklappten Zustand ein Hilfskernstück 14 aufgesetzt, das etwa die Form eines halben Zylinders aufweist und dessen Radius
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etwa gleich der halben Nennweite des Rohrabzweigs ist.
Dieses Kernpaket dient beim Pressen des Formlinge als Patrize. Nach dem Pressen wird das Hilfskernstück entfernt, dann werden Form- und Kernteile um die Scharnierachse zusammengeklappt. Die V'egnahme der Futterstücke und der weitere Verfahrensablauf geschieht wie im vorangegangenen Beispiel beschrieben.
5o, wie in den Beispielen beschrieben, können Abzweigstücke aus allen schweißbaren Thermoplasten hergestellt werden. Das Verfahren muß dann lediglich auf die an sich bekannten Verformungs- und Schweißteraperaturen sowie auf die durch die
Höhe des Futterstücks fixierten Schweißzugaben hin abgewandelt werden.
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Claims (7)

Patentansprüche
1) Verfahren zur Herstellung von Hohrformstücken aus thermoplastischen, vorzugsweise aus Polyäthylen oder Polypropylen bestehenden Kunststoffplatten, bei dem mittels Halbschalfor-' men und Kernstücken gepreßte Formlinge durch Heizelementsohweißung verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Form befindlichen Formlinge nach Wegnahme von Futterstücken und Einführen de3 Heizelementes unter Verwendung der Halbschalformen und gegebenenfalls der Kerne als Spannstücke gegen das Heizelement gedrückt und nach Entnahme des Heizelements Nahtfläche auf Nahtfläche gegeneinander gepreßt wird.
2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anpreßdruck unmittelbar um die senkrecht zu der Nahtebene verlaufende Schwerelinie der Nahtflächen herum eingeleitet, senkrecht zur Nahtebene gerichtet und so begrenzt wird, daß er 0,5- bis 10-mal soviel, vorzugsweise 1,5- bis 5-mal soviel, Kilopond beträgt wie die Nahtflächen zusammen an Quadratzentimetern aufweisen.
3) Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Futterstücke aus mehreren Schichten verwendet werden und daß vor Ansetzen des Heizelementes ein Teil der Schichten und vor dem Zusammenpressen der Nahtflächen der Rest der Schichten entnommen wird.
4) Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffplatte" bzw. ein entsprechend zugeschnittenes Stück der Platte zu einem Formling vorgeformt wird, der aus zwei einseitig nahtlos zusammenhängenden Hälften besteht.
5) Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte zur Verformung de3 Formlings zunächst mit einer Umschlingung von etwa 1800C um den gerade durchgehenden Teil des-Kernstückes gelegt wird.
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6) Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Formling unter Verwendung von zwei scharnierartig verbundenen Porrateilen und eine3 Hilfskernstuckes vorgeformt und hierauf nach Herausnahme des Hilfskernstückes zusammengeklappt wird.
7) Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Porm3chalen und -kerne verwendet werden, die Einrichtungen zur Heizung und Kühlung aufweisen.
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