DE2438373A1 - Formwerkzeug zum verarbeiten von kunststoff oder dergleichen - Google Patents

Description

• Formwerkzeug zum Verarbeiten von Kunststoff oder dergleichen Die Erfindung betrifft ein Formwerkzeug zum Verarbeiten von Kunststoff oder dergleichen zu insbesondere dickwandigen Formartikeln auf Rotationsformmaschinen.
• Beim Rotationsformen hat sich die während der Verfestigung der auf die formgebende Werkzeugwand aufgetragenen Ausgangssubstanz zum Formartikel auftretende Volumenschrumpfung desselben in vielerlei Einsicht als problematisch erwiesen. Aufgrund dieser Volumenschrumpfung, die bei Formartikeln aus Polyamid 6, wie sie aus der anionischen Polymerisation von Caprolactam resultieren, vom Polymerisationsprozeß ausgeht und zwischen 1,5 und 2 % liegt, kommt es nämlich zu einem Abheben des jeweiligen Formartikels von der formgebenden Werkzeugwand. Als Folge davon vermag der betreffende Formartikel nicht mehr an der zumeist biaxialen Rotation seines Formwerkzeugs teilzunehmen. Stattdessen führt er relativ zu diesem unkontrollierte Bewegungen aus. Es fehlt somit auch eine wesentliche Voraussetzung dafür, auf dem Wege eines Nachdosierens weiterer Ausgangssubstanzmengen die Artikelwandstärke gleichmäßig zu erhöhen. Das Nachdosieren geschieht dabei üblicherweise unter Zuhilfenahme eines Tauchrohrs, daß die in einem ersten Verfahrensschritt hergestellte erste Wandung des Formartikels durchragt. In diesem Fall besteht außerdem die Gefahr, daß sich die letzterwähnte Wandung des Formartikels vom Tauchrohr ablöst und die nachdosierte Ausgangssubstanz statt zu deren innerer Mantelfläche in den infolge des Schrumpfprozesses zwischen deren äußerer rrantelflUche und der formgebenden Werkzeugwand entstandenen Hohlraum gelangt.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein im Aufbau einfaches, in der Herstellung billiges und im Betrieb störunanfälliges Formwerkzeug eingangsgenannter Gattung zu entwickeln, bei dem sich das schrumpfungsbedingte Abheben des Formartikels von der formgebenden Werkzeugwand in keiner Weise negativ auswirkt.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in Bereichen des Formwerkzeugs, in denen sich der Formartikel infolge Volumenschrumpfung von der formgebenden Werk zeugwand abhebt, für diesen ein oder mehrere, in Abhebungsrichtung sich erstreckende Stütz- und Führungsbolzen oder dergleichen angeordnet sind.
• Diese mit geringem Aufwand zu verwirklichenden konstruktiven Maßnahmen stellen beim Schrumpfen des Formartikels die Abstützung und Positionierung desselben innerhalb des Formwerkzeugs sicher. Einer rationellen Herstellung dickwandiger Rotationskörper hoher Güte steht somit nichts mehr im Wege.
• Handelt es sich um ein Formwerkzeug, das zum Herstellen hohlkugelförmiger Rotationskörper relativ großer Wandstärke bestimmt und zum Zwecke des Nachdosierens mit einem Einfüllstutzen in Gestalt eines Tauchrohres versehen ist, genügt bereits ein Stütz- und Führungsbolzen, um während des Nachdosierens von der Rotationsbewegung des Formwerkzeugs abweichende Bewegungen des Formartikels und die dadurch gegebene Gefahr einer Ablösung desselben vom Tauchrohr zu vermeiden. Besagter Bolzen braucht in diesem Fall - gemäß einem ausgestaltenden Erfindungsmerkmal - lediglich in Richtung des Tauchrohres auf der diesem diametral gegenüberliegenden Werkzeugseite angeordnet zu werden.
• Bei besonders einfachen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Formwerkzeugs ist der bzw. jeder Stütz- und Führungsbolzen derart an der formgebenden Werkzeugwand angeordnet, daß er aus dieser in Entformungsrichtung und in einer unveränderbaren Länge herausragt, die größer ist als die lineare Volumenschrumpfung des Formartikels im jeweiligen Bolzenbereich. Die Verbindung zwischen Stütz- und Führungsbolzen und formgebender Werkzeugwand kann dabei lösbar oder unlösbar sein.
• Stattdessen kann aber solch ein Stütz- und Führungsbolzen gemäß einem weiteren ausgestaltenden Erfindungsmerkmal in der gleichen Richtung und Länge auch am äußeren Umfang des Formartikels angeformt sein. Hierzu bedarf es lediglich einer entsprechenden Ausnehmung in der formgebenden Werkzeugwand bzw. einer in solch eine Ausnehmung eingesetzten Büchse, an deren innerer Mantelfläche der Stütz- und Führungsbolzen bei seiner schrwnpfungsbedingten Längsverschiebung gleitend geführt ist.
• Im Fall der vorbeschriebenen Ausführungsformen muß im Hinblick auf die Entformung des jeweiligen Formartikels die Bolzenlängsrichtung mit der Entformungsrichtung Ubereinstimmen. Diese Einschränkung kennt in Fortfall, wenn gemäß weiteren ausgestaltenden Erfindungsmerkmalen jeder Stfitz-und Führungsbolzen derart in einer Ausnehmung der formgebenden Werkzeugwand bzw. in einer in diese Ausnehmung eingesetzten Büchse längsverschiebbar angeordnet ist, daß er mit seinem vorderen Ende in den Formhohlraum hineinragt, und an diesem Bolzenende mit einem in die Wand des zu formenden Artikels fest einbettbaren Einlegeteil lösbar verbunden ist. Dadurch besteht nämlich die Möglichkeit, nach Abschluß des Formprozesses die Verbindung zwischen dem Stütz- und Führungsbolzen und dem in die Wand des fertiggestellten Formartikels eingebetteten Einlegeteils zu lösen und besagten Bolzen soweit zurückzubewegen, daß sich der Formartikel ohne Schwierigkeiten entformen läßt.
• Aus Rationalisierungsgründen empfiehlt es sich, die beiden letztbeschriebenen Vorgänge in den automatischen Arbeitsablauf einzubeziehen. Dies läßt sich ohne großen steuerungstechnischen Aufwand bewerkstelligen, wenn in Weiterbildung der Erfindung dem Stütz- und Führungsbolzen eine Rückholfeder oder dergleichen #ückholvorrichtung zugeordnet, das vordere Bolzenende als Magnet ausgebildet und das Einlegeteil aus magnetisierbarem Werkstoff gefertigt ist.
• In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind in dem oder den Stütz- und Führungsbolzen ein oder mehrere Kanäle eingearbeitet, derart, daß diese in den Zwischenraum zwischen der formgebenden Werkzeugwand und dem sich beim Schrumpfen von dieser abhebenden Formartikel einmünden. Durch diese Kanäle kann Luft in den besagten Zwischenraum nachziehen und somit das Entstehen eines aus kühl technischer Sicht ungünstigen Vakuums verhindern. Außerdem bieten derartige Kanäle die Möglichkeit, im Zwischenraum zwischen der formgebenden Werkzeugwand und dem sich beim Schrumpfen von dieser abhebenden Formartikel ein hydraulisches oder pneumatisches Druckpolster zur zusätzlichen Abstützung besonders schwerer Formartikel aufzubauen.
• Die Erfindung wird anhand der in den Zeichnungen schematisch dargestellten und nachfolgenden ausführlich beschriebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein Formwerkzeug einer Rotationsformmaschine im Längsschnitt und.
• Fig. 2 und 4 ebenfalls im, Längsschnitt Abschnitte von gegenüber dem Formwerkzeug gemäß Fig.1 abgewandelten Formwerkzeugausführungen.
• In Fig.1 ist ein für Rotationsformmaschinen bestimmtes Formwerkzeug 1 wiedergegeben, dessen Formhohlraum 2 kugelige Gestalt aufweist. Es setzt sich aus zwei Hälften 1a und 1b zusammen und kann durch Schwenken derselben um eine gemeinsame Achse 3 geschlossen und geöffnet werden. Beide Werkzeughälften zeigen einen doppelwandigen Aufbau. Von den zwei Werkzeugwänden ist die radial innen liegende mit 4 und die radial außen liegende mit 5 bezeichnet. Sie begrenzen einen Hohlraum 6, der zur Aufnahme eines Wärmeträgers, wie öl, bestimmt ist.
• Im vorbeschriebenen Formwerkzeug 1 kommt beispielsweise Caprolactam zur Verarbeitung. Letzteres gelangt über einen Einfüllstutzen in Form eines Tauchrohres 7 in den Formhohlraum 2, wo es infolge der Rotation des Formwerkzeugs 1 über dessen formgebende Wand 4 gleichmäßig verteilt wird. An dieser Wand 4 setzt sodann die anionische Polymerisation des Caprolactams ein. Das Resultat ist eine Hohlkugel 8a aus Polyamid vergleichsweise geringer Wandstärke, deren innere Begrenzung gestrichelt wiedergegeben ist. Sie stellt ein Zwischenprodukt dar, das an Ort und Stelle,durch ein-oder mehrmaliges Nachdosieren von Caprolactam zu einer dickwandigen Hohlkugel 8b weiterverarbeitet wird.
• Vorerwähnte Weiterverarbeitung gestaltet sich völlig unproblematisch. Dafür sorgt die getroffene Anordnung von Stütz- und Führungsbolzen 9a bis c in denjenigen Werkzeugbereichen, in denen sich das lediglich am Tauchrohr 7 fixierte Zwischenprodukt 8a infolge der polymerisationsbedingten Volumenschrumpfung in der in vergrößertem Maßstab dargestellten Art und Weise von der formgebenden Werkzeugwand 4 abhebt. Besagte Stütz- und Führungsbolzen 9a bis c, beispielsweise drei an der Zahl, erstrecken sich senkrecht zu den Werkzeugwänden 4 und 5. Sie sind in an diesen Wänden angebrachten Büchsen 1Oa bis c längsverschiebbar angeordnet.
• Die Anordnung ist derart, daß die Stütz- und Führungsbolzen 9a bis c bereits zu Beginn des Formprozesses mit ihren vorderen, als Magnet ausgebildeten Enden 11a bis c teilweise in den Formhohlraum 2 hineinragen. An diesen Enden tragen sie jeweils ein koaxiales, mit einem Außengewinde vershenes Einlegeteil 12a bis c, das beispielsweise aus Stahl oder aus mit Eisenspänen magnetisiertem Kunststoff gefertigt ist und während des Formprozesses beim Aufbau der Hohlkugelwand in diese fest eingebettet wird.
• Auf diese Art und Weise ist zunächst das Zwischenprodukt 8a und anschließend auch das Fertigprodukt 8b mit den Stütz- und Führungsbolzen 9a bis c verbunden, was während der Volumenschrumpfung unerwünschte Produktverlagerungen im Formwerkzeug 1 ausschließt. Besagte Verbindung währt solange, bis die Schrumpfkraft die magnetische Haltekraft zwischen den Bolzenenden 11a bis c und den Einlegeteilen 12a bis c zu überwinden vermag. Dies ist gegen Ende des Formprozesses der Fall, und zwar in dem Augenblick, in dem den Stütz- und Führungsbolzen 9a bis c zugeordnete Anschlagstifte 13a bis c an Gegenanschlägen 14a bis c der Büchsen lOa bis c zur Anlage ko#en und die Stütz- und Führungsbolzen 9a bis c daran hindern, sich unter Einfluß der Schrumpfen kraft weiter in den Formhohlrausi 2 hineinzubewegen. Ist die Trennung zwischen den in die Wand des fertiggestellten Formartikels 8b eingebetteten Einlegeteilen 12a bis c und den Stütz- und Führungsbolzen 9a bis c - wie vorbeschrieben - erfolgt, bewegen sich letztere unter Einwirkung zugeordneter Rückholfedern 15a bis c automatisch in ihre Ausgangsstellungen zurück, so daß die Entformung ohne Behinderung vonstatten gehen kann.
• Aus Fig.1 ist schließlich noch ersichtlich, daß die Stütz-und Führungsbolzen 9a bis c Kanäle 16a bis c aufweisen. Die betreffenden Kanäle 16a bis c münden in den mit 17 bezeichneten Zwischenraum ein, der infolge der vorerwähnten Volumenschrumpfung des Formartikels 8a bzw. 8b zwischen diesem und der formgebenden Werkzeugwand 4 entsteht. Durch sie kann Luft in den Zwischenraum 17 eindringen. In letzterem ist somit das Entstehen eines aus kühltechnischen Gründen unerwünschten Vakuums unterbunden. Außerdem bieten die Kanäle 16a bis c die Möglichkeit, im Zwischenraum eine hydraulische oder pneumatische Polsterung aufzubauen, was vor allem bei schweren Formartikeln zur zusätzlichen Lagestabilisierung derselben empfehlenswert ist.
• Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig.2 sind Formwerkzeug, fertiggestellter Formartikel, Stütz- und Führungsbolzen und letzterem zugeordnete Büchse in der genannten Reihenfolge mit 21,22,23 und 24 bezeichnet. In diesem Fall ist der in der Büchse 24 längsverschiebbar angeordnete Stütz-und Führungsbolzen 23 am Formartikel 22 angeformt, und zwar in Entformungsrichtung und in einer Länge, die größer ist als die leneare Volumenschrumpfung des Formartikels in diesem Bereich.
• Figuren 3 und 4 geben - ebenso wie Fig.2 - lediglich einen Abschnitt 25 eines Formwerkzeugs für Rotationsformmaschinen wieder, und zwar unmittelbar vor dem Entformen eines fertiggestellten Formartikels 26, beispielsweise in Kugelgestalt.
• In beiden Fällen ist dessen Stütz- und Führungsbolzen 27 bzw. 28 derart an der mit 29 bezeichneten formgebenden Werkzeugwand angeordnet, daß er aus dieser in Entformungsrichtung und in einer unveränderbaren Länge herausragt, die größer ist als die lineare Volumenschrumpfung in diesem Bereich. Der Stütz- und Führungabolzen 27 ist dabei unlösbar mit der formgebenden Werkzeugwand 29 verbunden. Anders liegen dagegen die Verhältnisse beim Stütz- und Führungsbolzen 28. Wie aus Fig.4 ersichtlich, weist letzterer einen Gewindeabschnitt 28a und einen gewindefreien Abschnitt 28b größeren Durchmessers auf, der als Magnet ausgebildet ist.
• Er wird vom Formhohlraum her mit seinem Gewindeabschnitt 28a in eine Ausnehmung 30 der formgebenden Werkzeugwand 29 eingeführt und zwar soweit, bis die mit 31 bezeichnete Ringschulter zwischen den Bolzenabschnitten 28a und 28b an der formgebenden Werkzeugwand anliegt. In dieser Bolzenlage ragt der Gewindeabschnitt 28a auf der dem Formhohlraum abgewandten Seite mit seinem freien hinteren Ende aus der Ausnehmung 30 heraus. Auf dieses Gewindeabachnittende ist eine Mutter 32 aufgeschraubt. Zusammen mit der Ringschulter 31 sichert diese den Stütz- und Führungsbolzen 28 gegen axiale Verschiebungen, der am vorderen Ende des Abschnitts 28b mit einem in die Wand des zu formenden Artikels 26 fest einbettbaren Einlegeteil 33 aus magnetisierbarem Werkstoff lösbar verbunden ist.

Claims (11)

Patentansprüche

1. Formwerkzeug zum Verarbeiten von Kunststoff oder dergleichen zu insbesondere dickwandigen Formartikeln auf Rotationsformmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß in Bereichen des Formwerkzeugs (1,21,25), in denen sich der Formartikel (8a,b; 22,26) infolge Volumenschrumpfung von der formgebenden Werkzeugwand (4,29) abhebt, für diesen ein oder mehrere, in Abhebungsrichtung sich erstreckende Stütz- und Führungabolzen 19a bis c, 23,27,28) oder dergleichen angeordnet sind.

2. Formwerkzeug nach Anspruch 1, insbesondere zum Herstellen hohlkugelförmiger Artikel, mit einem Einfüllstutzen in Gestalt eines -Tauchrohrs, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest auf der dem Tauchrohr (7) diametral gegenüberliegenden Werkzeugseite ein Stütz- und Führungsbol:en (9a,23,27128) angeordnet ist.

3. Formwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß solch ein Stütz- und Führungsbolzen (27,28? derart an der formgebenden Werkzeugwand (29> angeordnet ist, daß er aus dieser in Entformungsrichtung und in einer unverSnderbaren Länge herausragt, die größer ist als die lineare Volumenschrumpfung des Formartikels im Bolzenbereich.

4. Formwerkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stütz- und Führungsbolzen (27) unlösbar mit der formgebenden Werkzeugwand (29) verbunden ist.

5. Formwerkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stütz- und Führungsbolzen (28) mit der formgebenden Werkzeugwand (29) lösbar verbunden ist.

6. Formwerkzeug nach Anspruch 1 oder,2, dadurch gekennzeichnet, daß solch ein Stütz- und Führungsbolzen (23) am Formartikel (22) in Entformungsrichtung und in einer Länge angeformt ist, die größer ist als die lineare Volumenschrumpfung des Formartikels (22) im Bolzenbereich.

7. Formwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß solch ein Stütz- und Führungsbolzen (9a,b,c) derart an der formgebenden Werkzeugwand (4) angeordnet ist, daß er aus dieser mit endlicher, veränderbarer Länge herausragt.

8. Formwerkzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß solch eth Stütz- und Führungsbolzen (9a bis c, 28) am vorderen, in den Formhohlraum hineinragenden Ende (11a bis c, 28b) mit einem in die Wand des zu formenden Artikels (8a,b,26) fest einbettbaren Einlegeteil (12a bis c, 33) lösbar verbunden ist.

9. Formwerkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das vordere Bolzenende (11a bis c, 28b) als Magnet ausgebildet und das Einlegeteil (12a bis c, 33) aus magnetisierbarem Werkstoff gefertigt ist.

10. Formwerkzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Stütz- und Führungsbolzen (9a bis c) mit einer Rückholfeder (15a bis c) oder dergleichen Rückholvorrichtung versehen ist.

11. Formwerkzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß in solch einem Stütz- und Führungsbolzen (9a bis c) ein oder mehrere Kanäle (16a bis c) eingearbeitet sind, derart, daß diese in den Zwischenraum (17) zwischen formgebender Werkzeugwand (4) und sich beim Schrumpfen von dieser abhebendem Formartikel (8a,b) einmünden.