DE1504165A1

DE1504165A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herbeifuehrung der Biegbarkeit von starren,zelligen Harzbahnen

Info

Publication number: DE1504165A1
Application number: DE19641504165
Authority: DE
Inventors: Masao Nakamura
Original assignee: Dow Chemical Co
Current assignee: Dow Chemical Co
Priority date: 1962-05-31
Filing date: 1964-09-04
Publication date: 1969-08-14
Also published as: GB1069328A; DE1504165C3; DE1504165B2; BE654136A; NL6410841A; NL149741B; US3191224A

Description

PIPL.-ING. F.Weickmann, Dr. Ing. A.Weickmann, Dipl-Ing. H. Weickmann Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Patentanwälte

The DOW Chemical Company, Midland, County of Midland, State of Miohigan / USA·

Verfahren und Vorrichtung zur Herbeiführung der Biegbarkeit von starren, zelligen Harzbahnen·

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung, dazu bestimmt, zellige, starre Bahnen aus geschäumtem, plastischem Harz in einer Ebene bzw* einer Richtung biegbar zu machen. Die biegbar gemachte Harzbahn soll, um es anders auszudrücken, ähnlich wie aneinandergereihte und gelenkig miteinander verbundene Stäbe,im rechten Winkel zur Längsrichtung der Stäbe biegbar sein, während in der anderen Richtung Biegbarkeit nicht vorliegt· Der Begriff des starren, plastischen Schaumes bezieht sich auf solche Schäume, die aus Polystyrol und Polyurethan hergestellt sind und welche dazu neigen, beim Biegen zu brechen, wenn der Biegungsradius etwa das Zehnfache der S/tärke der B_ahn oder kleiner ist· Diese genannten Kunststoffe lassen bei Vorliegen von Druck einen gewissen viskosen Fluß noch zu. Starre, plastische Kunststoffe werden dort verwendet, wo eine Druckfestigkeit des geschäumten M_ateriala notwendig ist, d.h. in den Fällen, in denen die Härte des Schaume· statische.Aufgaben hat.

In der Verpackungsindustrie und auch in anderen Fällen sollen geschäumte Kunststoffe, die starr sind, gebogen werden, z.B. in

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die Zylinderform. Man hat der Unmöglichkeit des Biegens dadurch begegnet, daß man, wie oben erwähnt, Stäbe aus starrem Kunststoff aneinandergereiht hat. Solche Gebilde erfordern kostspielige Operationen und ergeben vielfach nicht genügend Maßhaltigkeit.

Die Herbeiführung der Biegbarkeit wird dadurch bewirkt, daß man die Bahn duroh Aufwendung einer in der Bahnebene wirkenden Kraft teilweise zusammendrüokt·

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht darin, daß eine zum Hindurchführen der Bahn ausgebildete fördereinrichtung und in der Bahnbewegungsriohtung eine dahinterliegende Verzögerungseinrichtung vorgesehen sind« Die beiden Einrichtungen können durch mit verschiedener Geschwindigkeit laufende Walzenpaare gebildet sein. Dabei können die Fördereinrichtung sowie die Verzögerungseinrichtung durch gegeneinander und damit gegen die Bahn bewegbare

mindestens Greiferpaare gebildet sein, wobei/das eine Greiferpaar, von der Bewegbarkeit gegeneinander abgesehen, in Richtung des anderen Greiferpaares verschiebbar ist. Von den einen Greiferpaaren einerseits und den anderen Greiferpaaren andererseits sind die Greiferelemente zum zeitlich gegeneinander versetzten Abheben von der Bahn ausgebildet, wobei zwischen dem Abheben ein gegeneinander gerichteter Antrieb der beiden Paare vorliegt.

Die beiliegende Zeichnung zeigt Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Einrichtung, und zwart

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Pig. 1 bis 3 drei verschiedene Ansichten einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens,

Fig. 4 "bis 9 demonstrieren das Arbeiten der Vorrichtung nach Fig. 1 bis 3»

Pig»10 bis 11 zeigen eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung im Aufriß und Stirnansicht, teilweise geschnitten·

In den Fig. 1 bis 3 ist die Vorrichtung zum Biegbarmachen von starren, geschäumten Kunststoffbahnen mit dem Bezugszeiohen 10 versehen. Die Vorrichtung 10 besitzt ein Bett oder eine Auflage 12, welche vornehmlich aus der Platte 14 besteht.-Diese ist durch Stützen 15, 16, 17 getragen· Zwischen der Platte 14 und der Stütze 16 befindet sioh eine Rahmenplatte 18, während zwischen der Stütze 17 und der Platte 14 auf der anderen Seite der Vorrichtung eine Rahmenplatte 19 vorliegt. Die Rahmenplatten 18 und 19 sind durch ein querliegendes Verbindungsglied 21 verbunden· Zwischen den Rahmenplatten und 19, und zwar auf der dem Verbindungsglied 21 zugekehrten Seite, ist ein Lagerpaar 23, 24 vorgesehen, in welchem eine felle 26 drehbar gelagert ist· Diese trägt Nocken 28,29, weiche natürlich zwischen den Rahmenplatten 18 und 19 liegen· Die Welle 26 läßt sich durch einen Antrieb, hier eine Kurbel 31, in Drehung versetzen. Außerhalb der Rahmenplatte 18 ist die Welle 26 mit einem Nocken 33 ausgerüstet, während auf der anderen Seite außerhalb der Platte 19 die Welle 26 einen Nocken 35 trägt und daneben ein zum Antrieb bestimmtes Ketten-

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rad 37· Bine wechselweise in verschiedener Eiohtung drehende Welle 38 ist durch Lager 40 .und 41 der Kahmenplatten 18 und 19 getragen. Die Welle 38 trägt einen Sohuh 44» weloher dazu bestimmt ist, die durchlaufende Bahn aus starrem, geschäumtem Kunststoff zu erfassen· Der ffohuh 44 ist unter Yermittlung der Arme 46 und 47 und duroh Schrauben 48 und 49 dieser Arme gehalten* Der Sohuh 44 ist, wie insbesondere aus Tig. I ersiohtlioh, vermittels der Glieder 50 in Abstand von den Armen 46 und 47 gehalten· Unmittelbar unter dem Sohuh 44 und starr angeordnet, befindet sich ein Greiferschuh 52. -Die Kunststoffbahn ist dazu bestimmt, zwischen den beiden Schuhen 44 und 52 hindurohgeführt zu werden. Außerhalb der beiden Rahmenplatten 18 und 19 sind auf Zapfen 53 und 54 ein Saar von Schwinghebel 55 und 56 angeordnet» welohe in Singriff mit den Hooken 33 und 35 stehen. Diese Schwinghebel sind unter Vermittlung von federn 57 und 58 in Eingriff mit den zugehörigen Vooken gehalten· Die Zapfen 53 und 54 sind verstellbar duroh die Rahmenplatten 18 und 19 gehalten, um auf diese Weise den Eingriff zwischen den Hooken 33 bzw· 35 und den Hebeln 55 bzw. 56 verändern zu können. Die Enden der Hebel 55 und 56 sind an den dem Angriff der ledern 57 abgekehrten Baden gelenkig mit Schubstangen 60 und 61 verbunden. Diese sind über Schraubenmuttern und «Bolzen 99» 100 mit einem zweiten, mit 65 bezeichneten Gerät verbunden, welches ähnlioh ausgebildet ist, wie das die hin- und herdrehende Wells 38 aufweisende Gerät. Das Gerät 65 ist verschiebbar auf der Platte 14 angeordnet und trägt ein Paar Rahmenplatten

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67 und 68· Die Basisplatte 14 1st in Führungen 69 und 70 bzw. 72 und 73 der Eahmenplatten 67 und 68 geführt» Die beiden Rahmenplatten sind duroh eine drehende Welle 75 in gegenseitigem Abstand gehalten, welohe in Lagern 77 und 78 der Rahmenplatten gehalten ist. Die Lage der Rahmenplatten 67 und 68 ist weiterhin duroh ein Verbindungsglied 80 bestimmt, sowie durch die oszillierende Welle 82, die, wie erwähnt, der Welle 38 des anderen Teiles der Vorrichtung entspricht· Auf der Welle 82 sind starr ein Paar von Armen 84 und 85 befestigt, welche den hin- und herzubewegenden Greiferschuh 87 tragen. Diesem hin- und herbewegten Greiferschuh 87 ist, im Abstand darunterliegend, der stationäre Greiferschuh 88 zugeordnet. Die Arme 84 und 85 werden duroh Nocken 89 und 90 der Welle 75 bewegt· Die Welle 75 trägt im übrigen ein Kettenrad 97· Das Gesamtgerät 65 ist verstellbar durch die Schubstangen 60 und 61 unter Vermittlung der Schraubengetriebe 99 und 100 getragen, wie erwähnt»

Auf der -Welle 38 sitzt verschwenkbar ein Arm 102· Der Welle

des Armes 102 38 liegt parallel die Welle eines Kettenrades 10A/· Die Kettenräder 37» 97 und 104 sind über eine Kette 106 verbunden. Der Arm 102 unterliegt dem Einfluß einer feder 107» welche bestrebt ist, den Arm in Richtung der Platte 14 auszusohwingen und damit die Kette 106 zu spannen»

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\J T I %J \J

Sie Wirkungsweise der Einrichtung ist wie folgtι Pie Welle 26 wird durch die Kurbel 31 und die Kette 106 in Drehung versetzt. Das gleiche gilt sodann für die Welle 75· Die Nocken 33 und 35 treten mit den Hebeln 55 und 56 in Eingriff· Diese wiederum beeinflussen die Schubstangen 60 und mit der Folge, daß der Geräteteil 65 auf der Platte 14 hin·« und herversohoben wird. Die Drehung der Hocken 28 und 29 der Welle 26 veranlaßt den Schuh 44 eine öuf- und . abgehende Bewegung auszuführen, und zwar gegenüber dem stationären Schuh 52. Desgleichen bedingt die Drehung der Welle 75 und damit der Nocken 89 und 90 die hin- und hergehende bzw· auf- und abgehende Bewegung des Schuhes 87» um sich oszillierend dem stationären Schuh 88 zu nähern und sich von diesem zu entfernen. Die zeitliche Folge der einzelnen Operationen ist in den Figuren 4 bis 9 demonstrierte

Gemäß Fig. 4 sind die Schuhe oder Greifer, entsprechend den Abbildungen 1 bis 3 mit den B_ezugszeichen 44A, 52A, 87A und 88A bezeichnet« Eine Bahn aus starrem, geschäumtem Kunststoff, welche biegbar gemacht werden soll, verläuft zwischen den einzelnen Schuhpaaren· Die Bahn ist mit F bezeichnet. Die Greiferschuhe 44A und 52A stehen in Eingriff mit der dazwischenliegenden Bahn F. Die Schuhe 87A und 88A liegen in gegenseitigem Abstand, der größer ist, als die Stärke der Bahn· Der Pfeil der Fig. 4 bedeutet, daß der Schuh 87A in der Richtung der Bahn F bewegt wird·

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fig. 5 «βigt den Vollzug dieser Bewegung des Sohuhe· 871» d.h., die beiden Sohuhe 87A und 88JL haben die B_ahn f klemmend erfasst und werden nun in der Pfeilriohtung der Pig»5 in Richtung des anderen Sohuhpaares 4-41, 52A bewegt·

In Tig· 6 ist der Vollzug der Bewegung des Sohuhpaares 87 und 88 in Richtung des anderen Bohuhpaare» 4-4$52 dargestellt· Sie sioh kreuzenden Sohraffurstriohe der Bahn T, hier mit ?' bezeiohnet, zeigen, daß ein Teil der Bahn in der Längsrichtung zusammengedrückt ist. Der in Tig. 6 figurierende Pfeil bedeutet, daß naoh Vollzug der gegenseitigen Annäherung der Bohuh- oder Kiemapaare der Schuh 44A von der Bahn abgehoben wird, wiein Tig. 7 dargestellt.

Haoh dem Abheben des Sohub.es: 44A wird, zufolge der federnden Wirkung des rormals zusammengedrückten Teiles T*, ein Vor» sohub der vor den nooh klemmenden 8 ο huh en JfIk und 881. liegen«· den Bahnteile T* bewirkt· Der Pfeil der Tig. 7 bedeutet, daß der Sohuh 44A naoh Vollzug des Vorsohubes sioh wieder in Rioh· tung des Schuhes 52A, die Bahn klemmend, bewegt.

Gemäß der Arbeitsphase der Tig. 8 stehen alle Sohuhe 87A, 88A, 44A, 52A wieder in Klemmverbindung mit der Bahn, und zwar klemmen die Sohuhe 44A und 5£A nunmehr den Torher lusanmeng·«· drückten Teil ?'.

Gemäß Tig· 9 ist der Schuh Θ7Α wieder außer Eingriff mit der Bahn getreten und das Sohuhpaar 87A und 8ΘΑ wird in die Stellung der Tig« 4 zurüokveraohoben· Ss ist ersiohtlioh₉

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IOUHIÖÖ

daß duroh die fortlaufend» Wiederholung der Arbeitssohritte gemäß Fig. 4 bis 9, die B_ahn aue starrem, geschäumtem Kunststoff in der Längsrlohtung zusamaengedrüokt wird« Sine die Vorriohtung nach Pig· 1 bis 3 verlassende Bahn besitzt gegen» über dem Zustand vor dem Eintritt in die Vorrichtung eine geringe Volumabnahme· Es liegt ein Verlust an Tragfähigkeit der Bahn in der Längsrichtung vor. Die so behandelte Bahn ist jedoch biegbar und kann ohne weiteres etwa in einem Radius gebogen werden, weloher kleiner ist, als die Stärke der Bahn selbst· In der Querrichtung ist die Tragfähigkeit und festigkeit der Bahn unverändert.

Tig· 10 und 11 ieigen eine andere, vereinfachte Aueführungsform einer Vorrichtung zur Herbeiführung der Biegbarkeit der genannten Bahn· Die Vorriohtung trägt das Gtenerälbezugszeichen 120 und besitzt asLPaare von Walzen 121, 12UL und 122 und 1221.· Sie beiden Walzenpaare sind duroh einen verstellbaren Rahmen 123 getragen, derart, daß der Abstand zwischen den beiden Walzenpaaren verändert werden kann. Sie Abstandeveränderung erfolgt über Schraubenbolzen 126, unter Vermittlung derer die feile 123A und 123 in ihrer Gegenseltigkeitslage verändert werden können· Sie W_alze 122A ist mit einem Antriebsmittel 127, hier einer Kurbel, versehen und wird im Uhrzeigersinn angetrieben. Ein Zahnrad 129 der Welle der Walze 122A greift in ein Zwisohenzahnrad 130 ein und dieses wiederum in ein Zahnrad der Waise 121A· Sie beiden Z_ahnräder 130, 133 besitzen einen

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Durchmesser, der die Hälfte des Durchmessers des Zahnrades 129 beträgt, so daß beim Antrieb die Walze 121Λ mit doppelter Geschwindigkeit angetrieben wird, als die Walze 1221, die somit die zwischen die Walzenpaar· 121 und 12UL und 122,1221 hindurohgeführteBahn im Zwischenraum zwischen den beiden Walzenpaaren verzögert und damit fortlaufend ein Zusammen« pressen der Bahn in diesem Bereiche vollzieht· Diese Sin» riohtung gestattet, im Gegensatz zu der der Tig· 1 bis 3» das kontinuierliche Arbeiten·

Die Einrichtung naoh Pig. 10 und 11 ist im wesentlichen zum Zusammenpressen von dünneren Bahnen geringerer Dichte und geringerer physikalischer Festigkeit bestimmt· I₈t zum Zusammendrücken der Bahnen eine größere Kraft erfordernoh, so wird man sich der Einrichtung der Pig. 1 bis 3 bedienen·

Beispiele

Bine Polystyrol-Bahn in den Maßen 2,54 χ 30,5 x 2,74 m wird durch die Vorrichtung der Pig. 1 bis 5 getrieben. Die Diohte der geschäumten Polystyrol-Bahn beträgt etwa 0,91 kg/28,3 Die Zellengröße ist etwa 1 mm. N_achdem die Bahn die Masohine durchlaufen hat, wird sie in zwei Hälften geteilt. Bine Hälfte wird ein zweites Mal durch die Vorrichtung getrieben. Die physikalischen Eigenschaften der beiden behandelten B_ahnteile sind,nachstehend aufgeführt, und zwar bezüglich der Änderung der Dichte, der thermischen Leitfähigkeit (in britischen Wärmeeinheiten) und der Druckfestigkeit»

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8AD

	thermische Leitfähig keit	1504165
- 10	.301
Dichte 7ereuch 1 (kg/28,3 1)	.282	Druck fest igkftit (kg/Sm²)
Vor der Behandlung 0,75	.277	2,0
nach einmaliger Behandlung 0,935	2,03
naoh zweimaliger Behandlung 1,03	1,96

Wie ersichtlich, steigt die Dichte, nach Behandlung in der Vorrichtung etwas an, während die thermische Leitfähigkeit abnimmt. Die Druckfestigkeit des Materials in der einen Belastungsriohtung bleibt im wesentlichen unverändert.

Um den kleinsten Biegeradius zu ermitteln, werden eine Hehrheit von Probestücken durch die Vorrichtung geschickt. Diese Proben bestehen aus Polystyrol-Schaum von etwa 1 mm Zellgröße, 2,54 cm Stärke und 30,5 cm Breite. Die Ergebnisse sind folgendet

Dichte Druck- kleinster Versuch B (kg/28,3 1) festigkeit Biegedurchmesser

(kg/cm ) vor dem Brechen

1,91

Vor der Behandlung	0,735
nach einmaliger Behandlung	0,77
nach zweimaliger Behandlung	0,86
Versuch 0
Vor der Behandlung	0,69
nach einmaliger Behandlung	0,77
nach zweimaliger Behandlung	0,83

1,98

7,6 cm

1,81 1.98

8,9 cm

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> OUH IDO

Versuch

- 11 -

Druok-

Diohte festigkeit (kg/28,3 1) (kg/om^z)

kleinster Blegedurohmeeeer vor dem Brechen

Tor der Behandlung

nach einmaliger Behandlung

Versuoh X

0,69 0,83

1,82

7,6 ob

Vor der Behandlung

naoh einmaliger Behandlung

0,72 0,89

1,81

7»6 ο»

Ein geschäumteβ Polystyrol-Material verhältnismäßig hoher Dichte, einer Stärke von 1,27 om, einer Breite τοη etwa 30,5 ο», einer Zellgröße von etwa 0,1 mm wird einer einmaligen Behandlung in der Vorrichtung naoh Pig. 1 bis 3 unterworfen. Das Durchschnittsergebnis ist wie folgtι

Versuoh F

Di oh te i> (kg/28,3 1) Schrumpfung

kleinster Biegedurohmesser ▼or dem Brechen

Vor der Behandlung 1,78 naoh der Behandlung 2,16

0,84

0,91 - 1,22 m

Versuoh Q

Vor der Behandlung naoh der Behandlung

1,64 1,34

0,34

0,91 - 1,22 β

Sin Stück geschäumte Polystyrol-Tafel einer Diohte von etwa 0,82 kg/ 28,3 1, einer Stärke von 1,27 om, einer ZellengröSe τοη 1 mm läßt man die Vorrichtung naoh Fig· I bis 3 passieren. Das so behandelte Material wird um einen Winkel von etwa

180° gebogen, ohne das bei Fehlen eines inneren Radius ein 909833/1260

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Brechen zu verzeichnen let. Die gleiche, nicht behandelte Tafel brioht bei einem Biegeradius von etwa 28 ob.

Eine weitere !Tafel einer Dichte von etwa 0,82 kg/28,3 l_f einer Stärke von 0,95 on und einer. Zellengröße von etwa I₉ 3 bis etwa 0,5 mm wird in der Vorrichtung nach Fig· 1 bis 5 behandelt. Das behandelte Material brioht beim Vorliegen eines Siegungsradiusaes von 1,65 om. Die gleiche, unbehandelte Tafel brioht bereite beim Vorliegen eine« Biegedurohmessers von 15,2 om·

Ähnliche Ergebnisse werden erhalten, wenn Tafeln von 1,27 om Stärke mit Hilfe der Vorrichtung nach Pig. IO und 11 behandelt werden. Die Ergebnisse sind etwa die gleichen wie diejenigen, die erhalten werden bei Benutzung der Vorrichtung nach fig· I bis 3.

Andere starre, geschäumte Bahnen werden biegbar gemacht. Typisohe Materialien, die hierfür in Betraoht kommen, sind Poly-* urethane, Polyvinylchloride, Polyvinylidenchloride und Phenolformaldehyde bzw· die daraus hergestellten, geschäumten Körper· Eine Art Sohwammeffekt gewinnt man, wenn man den starren, geschäumten Körper zunächst durch eine der genannten Vorrichtungen laufen läßt, um sodann,um 90° verdreht, dasselbe zu wieder»· holen· Das so hergestellte Material kann in verschiedenen Richtungen gebogen werden·

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Claims

- 13 -Patentansprüche t

1. Verfahren zur Herbeiführung der Biegbarkeit von starren, zelligen Harzbahnen, dadurch gekennzeichnet, daß man die Bahn durch Aufwendung einer in der Bahnebene wirkenden Kraft teilweise zusammendrückt»

2» Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Zusammendrücken intermittierend vornimmt·

3· Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das Zusammendrücken kontinuierlich vornimnt·

4» Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man in solcher Weise zusammendrüokt, daß ein Volumverlust von mindestens IO Jt vorliegt·

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man gesohäumtes Styrol zusammendrüokt.

6« Verfahren nach Anspruch 1, 2, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die Bahn hintereinander an zwei beab— standeten Stellen senkrecht zur Bahnebene belastet, daß man die belasteten Bahnteile einander annähert, um damit die Bahn zwischen den belasteten Stellen zusammenzudrücken·

7. Verfahren nach Ansprüchen 1, 3» 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die Bahnen zwischen zwei Walzenpaaren

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hindurchführt und das in der Bahnbewegungsriohtung erste Walzenpaar mit größerer Geschwindigkeit läuft» als das andere·

8· Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine zur Durchführung für eine Bahn (P) ausgebildete Fördereinrichtung (87,88 bzw. 121) und eine in der Bewegungsrichtung dahinterliegende Verzögerungseinrichtung (44,52 bzw· 122)·

9. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruoh 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß diese durch gegeneinander und damit gegen die Bahn(F) bewegbare Greiferpaare (87,88) einerseits und (44,52) andererseits gebildet ijJ* und die einen Grβiferpaare (87,88), von der Bewegbarkeit gegeneinander abgesehen, in Richtung des anderen Greiferpaare s (44,52) verschiebbar sind·

10. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruoh 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß von den Greiferpaaren (87,88) einerseits und (44,52) andererseits die beweglichen Greiferelemente (87,44) zum zeitlich gegeneinander versetzten Abheben von der B_ahn (7) ausgebildet sind und zwischen dem zeitlich versetzten Abheben einen in Richtung gegeneinander erfolgenden Antrieb besitzen·

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