DE19950896B4

DE19950896B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Kunststoff-Blasteils

Info

Publication number: DE19950896B4
Application number: DE19950896A
Authority: DE
Inventors: Werner Wrobbel
Original assignee: Moeller Plast GmbH
Current assignee: Moellertech 33649 Bielefeld De GmbH
Priority date: 1999-10-22
Filing date: 1999-10-22
Publication date: 2004-07-08
Anticipated expiration: 2019-10-23
Also published as: DE19950896A1; US6488883B1

Abstract

Verfahren zum Herstellen eines Kunststoff-Blasteils mit den Schritten:
a) Bereitstellen eines plastisch verformbaren Kunststoff-Blasschlauches (3) mit einem ersten Teilbereich (3b) und einem gegenüberliegenden zweiten Teilbereich (3a) zwischen einem wenigsten einen vorspringenden Bereich (1a) aufweisenden Formelement (1) und einem damit zusammenwirkenden Formwerkzeug (10),
b) Halten eines Randbereichs (7) des Blasschlauches (3) in einer dem Formtrennungsbereich des herzustellenden Blasteiles angepaßten, ortsfesten Lage,
c) Erzeugen eines Überdrucks zwischen dem Formelement (1) und dem ersten Teilbereich (3b) sowie innerhalb (9) des Blasschlauches, um den ersten Teilbereich (3b) in einem Abstand zu dem Formelement (1) und den ersten und zweiten Teilbereich in einem gegenseitigen Abstand zu halten,
d) Vorverformen zumindest eines Verstreckungsbereiches des ersten Teilbereiches (3b) durch Bewegen des Formelements (1) relativ zu dem ortsfest gehaltenen Randbereich (7) in Richtung auf das Formwerkzeug (10) und durch Erzeugen eines Unterdrucks zwischen dem vorspringenden Bereich (1a) und dem Verstreckungsbereich des ersten Teilbereiches...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines Kunststoff-Blasteils.
Bei der Herstellung von Blasteilen wird ein Blasschlauch zur Konturausbildung in den meisten Fällen negativ vorgeformt. Hierdurch ergeben sich in kritischen Bereichen mit großer Verstreckung Dünnstellen, die zum Versagen des Bauteiles führen können. Man kann dieser Erscheinung zwar durch eine größere Ausgangswandstärke entgegenwirken, was jedoch zu einem höheren Materialaufwand und zu größeren Wandstärkenstreuungen und insgesamt zu höheren Bauteilkosten führt.
Ein weiterer Nachteil bei der Herstellung von Blasteilen mit großer Verstreckung besteht darin, daß beim Herstellen von Teilen mit eingelegten Dekormaterialien (z. B. Textil; Folie usw.) aufgrund der großen Verzerrung die Oberflächenqualität beeinträchtigt wird.
Beispielsweise ist aus der DE 37 23 021 C2 ein Verfahren zur Herstellung von Formteilen nach dem Negativtiefziehverfahren bekannt. Bei dem bekannten Verfahren wird die Kunststoffbahn in einer Vorwärmstation vorgewärmt, auf eine Temperatur innerhalb des thermoplastischen Bereichs aufgeheizt und durch Vorblasen gehalten. Durch Erhöhen des Blasdruckes wird die Kunststoffbahn zu der Negativform hin gewölbt und durch einen Stempel zwischengeformt. Danach wird die Kunststoff bahn in die Negativtiefziehform eingesaugt, wo durch Thermoverformung die endgültige Form- und Oberflächengestaltung durchgeführt wird.
In der US 4 592 71 ist eine Vorrichtung zur Herstellung eines Hohlkörpers aus Kunststoff beschrieben. Die Vorrichtung weist eine zweiteilige Blasform auf, zwischen die ein Kunststoffschlauch einführbar ist. Ein Heizgebläse bläst warme Luft in den Schlauch, dessen Außenwände sich an die Oberfläche der Blasform anlegen und gleichzeitig durch Unterdruck auf die Formoberfläche gesaugt werden. Danach schließt sich die Form, um den Hohlkörper fertigzustellen.
Schließlich ist in der US 5 037 289 eine Blasform offenbart, um ein hohles doppelwandiges Produkt herzustellen. Die Form umfaßt eine weibliche und eine männliche Formhälfte, die gegeneinander bewegbar sind. Die weibliche Formhälfte weist einen Boden sowie ein erstes und ein zweites Paar einander gegenüberliegender Außenwandsegmente auf. Das zweite Paar von Außenwandsegmenten ist gegenüber dem Boden verschwenkbar. Bei einem Ausführungsbeispiel ist das erste Paar der Außenwandsegmente ebenfalls gegenüber dem Boden verschwenkbar, bei einem anderen Ausführungsbeispiel hingegen fest mit dem Boden verbunden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung anzugeben, womit möglichst gleichmäßige Verstreckungen im Blasschlauch und eine gegenüber dem Ausgangsschlauch möglichst große Restwandstärke in den kritischen Bereichen erzielt werden können, wobei der Materialeinsatz minimiert und das Ausziehverhalten sowie die Oberflächenqualität günstig beeinflußt werden sollen.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Herstellen eines Kunststoff-Blasteils gelöst, welches die Schritte aufweist:

a) Bereitstellen eines plastisch verformbaren Kunststoff-Blasschlauches mit einem ersten Teilbereich und einem gegenüberliegenden zweiten Teilbereich zwischen einem wenigsten einen vorspringenden Bereich aufweisenden Formelement und einem damit zusammenwirkenden Formwerkzeug,
b) Halten eines Randbereichs des Blasschlauches in einer dem Formtrennungsbereich des herzustellenden Blasteiles angepaßten, ortsfesten Lage,
c) Erzeugen eines Überdrucks zwischen dem Formelement und dem ersten Teilbereich sowie innerhalb des Blasschlauches, um den ersten Teilbereich in einem Abstand zu dem Form-element und den ersten und zweiten Teilbereich in einem gegenseitigen Abstand zu halten (2),
d) Vorverformen zumindest eines Verstreckungsbereiches des ersten Teilbereiches durch Bewegen des Formwerkzeugs relativ zu dem ortsfest gehaltenen Randbereich in Richtung auf das Formelement und durch Erzeugen eines Unterdrucks zwischen dem vorspringenden Bereich und dem Verstreckungsbereich des ersten Teilbereiches, um zumindest den Verstreckungsbereich des ersten Teilbereiches an den vorspringenden Bereich des Formelements anzulegen (3),
e) Verformen des ersten und des zweiten Teilbereiches durch Erzeugen eines Überdrucks innerhalb des Blasschlauches, wobei der erste Teilbereich an das Formelement und der zweite Teilbereich an das Formwerkzeug angelegt werden (4).

Bevorzugt ist vorgesehen, daß in Schritt (d) der erste Teilbereich vorverformt wird, indem ein Unterdruck zwischen dem Formelement und dem gesamten ersten Teilbereich erzeugt wird, um den ersten Teilbereich insgesamt an das Formelement anzulegen.

Es kann vorgesehen sein, daß vor Schritt (e) ein Unterdruck zwischen dem Formwerkzeug und dem zweiten Teilbereich erzeugt wird, um den zweiten Teilbereich an das Formwerkzeug anzulegen.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß das Formwerkzeug vor Schritt (c) durch Auseinanderbewegen von zwei oder mehr Formwerkzeugelementen in sich geöffnet wird und nach Schritt (d) durch Zusammenfahren der Formwerkzeugelemente auf eine Kontur des herzustellenden Blasteils geschlossen wird. Hierbei kann vorgesehen sein, daß zwischen dem Formwerkzeug oder dessen Formwerkzeugelementen und dem zweiten Teilbereich ein Unterdruck erzeugt wird.

In einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, daß vor Schritt (c) auf einer Sichtseite des herzustellenden Blasteils ein Dekormaterial eingebracht wird.

Der Kunststoff-Blasschlauch kann ein co-extrudierter, mindestens zwei Schichten aufweisender Blasschlauch sein. Hierbei kann der Blasschlauch mindestens eine verstärkte, insbesondere faserverstärkte, und eine unverstärkte Schicht aufweisen.

Das Formelement kann durch ein (erstes) Formwerkzeug gebildet werden, das mit dem (zweiten) Formwerkzeug zusammenwirkt. Alternativ kann vorgesehen sein, daß das Formelement durch ein Kunststofformteil gebildet wird, das mit dem (zweiten) Formwerkzeug zusammenwirkt. Bevorzugt wird hierbei das Kunststofformteil mit einem Dekormaterial beschichtet.

In vorrichtungsmäßiger Hinsicht wird die Aufgabe der Erfindung durch eine Vorrichtung zum Herstellen eines Kunststoff-Blasteiles gelöst, mit:

a) einem Formelement, auf dem wenigstens ein vorspringender Bereich ausgebildet ist, der mit Öffnungen versehen ist, die mit einer Unterdruckquelle verbindbar sind,
b) einem das Formelement umgebenden Formkasten, der mit Unterdruck beaufschlagbar ist, wobei der Formkasten und das Formelement relativ zueinander bewegbar sind und der Formkasten einen umlaufenden Rand zum Festhalten bzw. Festklemmen eines Randbereiches eines Blasschlauches aufweist,
c) einem dem Formelement gegenüberliegend angeordneten Formwerkzeug.

Vorzugsweise ist vorgesehen, daß in dem Formkasten Konturelemente zur Vorformung des Blasschlauches angeordnet sind.

Bevorzugt ist vorgesehen, daß das Formwerkzeug geteilt ausgebildet ist, wobei Formwerkzeugelemente des Formwerkzeuges so bewegbar sind, daß sie im zusammengefahrenen Zustand an eine Kontur des herzustellenden Blasteils, insbesondere an den wenigstens einen vorspringenden Bereich des Formelements, anlegbar sind. Dabei ist zweckmäßigerweise vorgesehen, daß die Formwerkzeugelemente des Formwerkzeuges mit Öffnungen versehen sind, die mit einer Unterdruckquelle verbindbar sind.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß das Vor-Formwerkzeug wenigstens bereichsweise als Gliederband mit einer Anzahl von Gelenkpunkten ausgebildet ist.

Es kann vorgesehen sein, daß das Formelement als ein (erstes) Formwerkzeug ausgebildet ist, das mit dem (zweiten) Formwerkzeug zusammenwirkt. Alternativ kann das Formelement als Kunststoffvorformteil ausgebildet sein, das mit dem Formwerkzeug zusammenwirkt.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, wobei auf eine Zeichnung Bezug genommen ist, in der
1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Herstellen eines Kunststoff-Blasteils in einem Ausgangszustand zeigt,
2 die Vorrichtung nach 1 in einem ersten Formzustand zeigt,
3 die Vorrichtung nach 1 in einem zweiten Formzustand zeigt, und
4 die Vorrichtung nach 1 in einem abschließenden Formzustand zeigt.
Zunächst auf 1 bezugnehmend, ist eine aus einem als Patrize wirkenden Formelement 1 und einem als Matrize wirkenden Formwerkzeug 10 (lediglich in 3 und 4 dargestellt) bestehende Form- bzw. Blasvorrichtung auf der Patrizenseite mit einem Formkasten 2 ausgebildet, wobei ein Blasschlauch 3 an beiden stirnseitigen Endbereichen und im Bedarfsfall an den Längsseiten der Vorrichtung (oberhalb und unterhalb der Darstellungsebene) durch entsprechende Konturelemente (nicht dargestellt) vorgeformt wird. Die Formvorrichtung wird danach auf der Patrizenseite entlang der umlaufenden Berandung 6 des Formkastens durch Klemmen eines umlaufenden Randbereichs 7 des Blasschlauches 3 druck- bzw. vakuumdicht verschlossen, so daß der Schlauch auf dieser Seite sicher gehalten wird und sich an die Kontur des Formkastens, die dem Formtrennungsbereich entspricht, anlegt. Das Festklemmen des Randbereichs 7 des Blasschlauches kann z.B. durch eine entsprechende (komplementäre) Kontur des Formwerkzeugs 10 oder mit einer separaten Haltevorrichtung erfolgen.
Das Formelement 1 kann hierbei in an sich bekannter Weise durch ein mit dem als Matrize wirkenden (zweiten) Formwerkzeug 10 zusammenwirkendes Formwerkzeug bzw. Kern ausgeführt sein, wobei ein oder mehrere feste oder bewegliche Formwerkzeugelemente vorhanden sein können, die isoliert oder beheizt sein können. Alternativ kann vorgesehen sein, daß das als Patrize wirkende Formelement 1 durch ein bereits die gewünschte Form eines herzustellenden Teils aufweisendes Kunststofformteil gebildet wird, wobei ein solches Kunststofformteil den Kern ersetzt und in entsprechender Weise mit Bohrungen für Unter- bzw. Überdruck versehen ist. Hieraus ergibt sich der besondere Vorteil, daß auch luftundurchlässige Dekormaterialien auf ein solches Kunststofformteil aufhringbar sind, da die zwischen Dekormaterial und Kunststofformteil befindliche Luft durch die Bohrungen entweichen kann.
Wie in 2 dargestellt ist, wird im Inneren 9 des Blasschlauches ein Überdruck erzeugt, so daß die beiden Schlauchhälften (erster Teilbereich 3b und zweiter Teilbereich 3a) auf Abstand gehalten werden und eine Berührung und damit verbundene unerwünschte Verschweißung der beiden Schlauchhälften vermieden wird. Auch zwischen Formelement 1 und Blasschlauch 3, d.h. innerhalb des Formkastens 2, wird ein Überdruck erzeugt, damit der erste Teilbereich 3b in einem Abstand zu dem Formelement 1 gehalten wird.
Das Formwerkzeug 10 bzw. die Werkzeuggegenseite (Matrize) weist im Bereich der stark vorspringenden, kritischen Kontur der Patrizenseite geteilte Formwerkzeugelemente bzw. Schieberelemente 10a-10d auf, die zunächst (1 bis 3) in eine Ausgangsstellung gefahren werden und den Gegenbereich entsprechend weit öffnen. In diesem Zustand wird die Patrize in die Gegenkontur der Matrize einbewegt (3). Die Formwerkzeugelemente 10a, 10b, 10c, 10d der Matrize werden unter entsprechender Vorverstreckung des Blasschlauches auf der Matrizenseite in ihre der Form des Formelements 1 entsprechende Endposition bewegt (4), worauf dann ggf. das Formelement 1 in Richtung auf die Matrize 10 in seine Endposition bewegt wird, falls dieses noch nicht sogleich bis in seine Endposition bewegt worden war, so daß dann beide Werkzeughälften vollständig geschlossen sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung kombinieren gewissermaßen die Vorteile des Tiefziehens mit denen der Druckausformung von Blasteilen. Wenn der Blasschlauch aus wenig klebendem Material besteht, kann es ausreichen, wenn das matrizenseitige (zweite) Formwerkzeug ortsfest ist und keine auseinanderfahrbaren Formwerkzeugelemente aufweist. Durch gezielten Druckaufbau im Inneren des Schlauchs sowie zwischen dem ersten Teilabschnitt und dem Formkasten bzw. dem Formelement kann in einem solchen Fall der erste Teilabschnitt des Blasschlauchs in einem Schritt an das matrizenseitige Formwerkzeug zur Anlage gebracht werden.
Eine weitere Steuerung der Wanddicken kann dadurch erfolgen, daß der Schlauch in an sich bekannter Weise in Umfangs- und/oder in Längsrichtung unterschiedlicher Wandstärken aufweist, was durch entsprechende Steuerung der Breite des Spalts der den Schlauch erzeugenden Düse erfolgt.
In Ausgestaltung der Vorrichtung kann die Bauteilkontur in den kritischen Bereichen (hohe Verstreckung) über ein Gliederband gebildet werden, das über entsprechende Gelenkpunkte verfügt und durch einen Verfahrhub durch entsprechende Betätigungselemente an den Gelenkpunkten eine wegabhängige Anpassung des bis zur endgültigen Ausbildung der Kontur des herzustellenden Blasteiles ermöglicht. Das Gliederband selbst kann je nach Konturausbildung eine Vielzahl von gelenkig miteinander verbundenen Elementen (entsprechend den Formwerkzeugelementen 10a-10d) aufweisen, die eine schonende, wegabhängige Anpassung der Kontur ermöglichen.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Kunststoff-Blasteils mit den Schritten: a) Bereitstellen eines plastisch verformbaren Kunststoff-Blasschlauches (3) mit einem ersten Teilbereich (3b) und einem gegenüberliegenden zweiten Teilbereich (3a) zwischen einem wenigsten einen vorspringenden Bereich (1a) aufweisenden Formelement (1) und einem damit zusammenwirkenden Formwerkzeug (10), b) Halten eines Randbereichs (7) des Blasschlauches (3) in einer dem Formtrennungsbereich des herzustellenden Blasteiles angepaßten, ortsfesten Lage, c) Erzeugen eines Überdrucks zwischen dem Formelement (1) und dem ersten Teilbereich (3b) sowie innerhalb (9) des Blasschlauches, um den ersten Teilbereich (3b) in einem Abstand zu dem Formelement (1) und den ersten und zweiten Teilbereich in einem gegenseitigen Abstand zu halten, d) Vorverformen zumindest eines Verstreckungsbereiches des ersten Teilbereiches (3b) durch Bewegen des Formelements (1) relativ zu dem ortsfest gehaltenen Randbereich (7) in Richtung auf das Formwerkzeug (10) und durch Erzeugen eines Unterdrucks zwischen dem vorspringenden Bereich (1a) und dem Verstreckungsbereich des ersten Teilbereiches (3b), um zumindest den Verstreckungsbereich des ersten Teilbereiches an den vorspringenden Bereich (1a) des Formelements (1) anzulegen, e) Schließen von Formelement (1) und Formwerkzeug (10), und f) Verformen des ersten und des zweiten Teilbereiches durch Erzeugen eines Überdrucks innerhalb des Blasschlauches (3), wobei der erste Teilbereich (3b) an das Formelement (1) und der zweite Teilbereich (3a) an das Formwerkzeug (10) angelegt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt (d) der erste Teilbereich (3b) vorverformt wird, indem ein Unterdruck zwischen dem Formelement (1) und dem gesamten ersten Teilbereich (3a) erzeugt wird, um den ersten Teilbereich insgesamt an das Formelement anzulegen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor Schritt (e) ein Unterdruck zwischen dem Formwerkzeug (10) und dem zweiten Teilbereich (3a) erzeugt wird, um den zweiten Teilbereich an das Formwerkzeug anzulegen.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Formwerkzeug (10) vor Schritt (c) durch Auseinanderbewegen von zwei oder mehr Formwerkzeugelementen (10a, 10b, 10c, 10d) in sich geöffnet wird und nach Schritt (d) durch Zusammenfahren der Formwerkzeugelemente auf eine Kontur des herzustellenden Blasteils geschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Formwerkzeug (10) oder dessen Formwerkzeugelementen (10a, 10b, 10c, 10d) und dem zweiten Teilbereich (3a) ein Unterdruck erzeugt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor Schritt (c) auf einer Sichtseite des herzustellenden Blasteils ein Dekormaterial eingebracht wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff-Blasschlauch (3) ein corextrudierter. wenigstens zwei Schichten aufweisender Blasschlauch ist.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Blasschlauch mindestens eine verstärkte und eine unverstärkte Schicht aufweist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Formelement (1) durch ein (erstes) Formwerkzeug gebildet wird, das mit dem (zweiten) Formwerkzeug (10) zusammenwirkt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Formelement (1) durch ein Kunststofformteil gebildet wird, das mit dem (zweiten) Formwerkzeug (10) zusammenwirkt.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststofformteil mit einem Dekormaterial beschichtet wird.
Vorrichtung zum Herstellen eines Kunststoff-Blasteiles zum Ausführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11, mit a) einem Formelement (1), auf dem wenigstens ein vorspringender Bereich (1a) ausgebildet ist, der mit Öffnungen versehen ist, die mit einer Unterdruckquelle verbindbar sind, b) einem das Formelement (1) umgebenden Formkasten (2), der mit Unterdruck beaufschlagbar ist, wobei der Formkasten (2) und das Formelement (1) relativ zueinander bewegbar sind und der Formkasten einen umlaufenden Rand (6) zum Festhalten bzw. Festklemmen eines Randbereiches (7) eines Blasschlauches (3) aufweist, c) einem dem Formelement (1) gegenüberliegend angeordneten Formwerkzeug (10), das (10) geteilt ausgebildet ist, wobei Formwerkzeugelemente (10a, 10b, 10c, 10d) des Formwerkzeuges so bewegbar sind, daß sie im zusammengefahrenen Zustand an eine Kontur des herzustellenden Blasteils anlegbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Formkasten (2) Konturelemente zur Vorformung des Blasschlauches (3) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Formwerkzeugelemente des Formwerkzeuges (10) mit Öffnungen versehen sind, die mit einer Unterdruckquelle verbindbar sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Formwerkzeug (10) wenigstens bereichsweise als Gliederband mit einer Anzahl von Gelenkpunkten ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Formelement (1) als ein (erstes) Formwerkzeug ausgebildet ist, das mit dem (zweiten) Formwerkzeug (10) zusammenwirkt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Formelement (1) als Kunststofformteil ausgebildet ist, das mit dem Formwerkzeug (10) zusammenwirkt.