DE3010507C2 - Verfahren zum Herstellen eines Formkörpers, insbesondere einer Badewanne, mit tiefgezogenen Bereichen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Formkörpers, insbes. einer Badewanne mit tiefgezogenen Bereichen, aus einer thermoplastischen Platte, die eingespannt, erwärmt mittels Unterdruck an die Oberseite eines Stempels mit den tiefzuziehenden Bereichen entsprechenden Vorsprüngen gezogen und in einer aus diesem Stempel und einer Matrize bestehenden geschlossenen Form mittels stempelseitigem Überdruck und matrizenseitigem Unterdruck gegen die Matrize gepreßt wird, wobei der Formkörper bereits beim Ziehen auf den Stempel im wesentlichen seine endgültige Form erhält

Ein bekanntes gattungsgemäßes Verfahren (DE-OS 14 79 126) dient zur Herstellung der Hälften von Tischtennisbällen. Es erfolgt zunächst eine Verformung auf der Matrize. Diese weist hierzu Kalotten mit dem Durchmesser der Tischtennisbälle auf, die jedoch nur einen halben Radius der Tischtennisbälle entsprechende Höhe besitzen. Dabei eventuell an den Halbhohlkugeln randseitig entstehende Fließrippen sind dünn und fallen in den Bereich einer anschließend durchzuführenden Schweißnaht. Diese dient zur Vereinigung der beiden Halbhohlkugeln zu einem Tischtennisball und bedarf daher ohnehin einer entsprechenden Nachbearbeitung. Darüber hinaus spielt sich der Tiefziehvorgang über einen Weg von noch nicht einmal 2 cm ab. »Fließrippen« meint Materialverstärkungen, die dadurch entstehen, daß zwischen den Vorsprüngen des Stempels und der darübergelegten, erwärmten thermoplastischen Platte Temperaturunterschiede vorhanden sind, die ein unterschiedliches Fließverhalten der einzelnen Bereiche der thermoplastischen Platte zur Folge haben.

Ganz anders als bei der Herstellung von Tischtennisbällen liegen die Verhältnisse, wenn man nach diesem bekannten Verfahren Badewannen o. dgl. herstellt. Schon bei der Vorformung kommt die erwärmte thermoplastische Platte zunächst mit den Vorsprüngen des Stempels in Berührung. Der Tiefziehvorgang . erstreckt sich über einige Dezimeter. Es findet beim Tiefziehvorgang bereits ein erheblicher Wärmeübergang aus den auf den Vorsprüngen aufliegenden Plattenbereichen in die Vorsprünge statt Die Bereiche, die auf den Vorsprüngen aufliegen, verformen sich weniger stark, als die übrigen Bereiche. Es entstehen somit zwangsläufig an den Außenseiten der Badewannen verhältnismäßig dicke Fließrippen, die stören. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein

ίο Verfahren anzugeben, mit dem Formkörper, insbes. Badewannen o. dgL mit tiefgezogenen Bereichen hergestellt werden können, die eine glatte Außenseite besitzen. Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß

is die Platte nach ihrem Aufziehen auf den Stempel noch soweit fließfähig gehalten wird, daß durch unterschiedliche Temperaturdifferenzen zwischen den verschiedenen Teilen der Vorsprünge des Stempels einerseits und der Platte andererseits erzeugte Fließrippen auf den Außenseiten der Wände des Formkörpers durch sein Einpressen in die Matrize auf die Innenseite der die Fließrippen aufweisenden Wände verlagert werden.

Auf diese Weise wird eine glatte Außenfläche des Formkörpers erzielt die von jeglichen Fließrippen frei ist

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert Es zeigt

F i g. t eine perspektivische Ansicht einer nach der Erfindung hergestellten Badewanne;

F i g. 2 eine schematische Seitenansicht einer thermoplastischen Platte im Schnitt und dem Stempel zur Erläuterung des herkömmlichen Streckform-Verfahrens; F i g. 3 einen Schnitt durch das Oberteil des gemäß Fig.2 hergestellten Formkörpers in vergrößertem Maßstabe;

F i g. 4 einen Schnitt durch eine Vorrichtung bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in Ausgangsstellung;

F i g. 5 einen Schnitt durch die Vorrichtung in Vorstreckstellung; und

Fig.6 einen Schnitt durch die Vorrichtung in der Endverformungsstellung. F i g. 1 zeigt eine Badewanne, welche vorzugsweise nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mit Hilfe der dargestellten Vorrichtung hergestellt wurde. Dieser Formkörper besitzt die Seitenwände der Badewanne bildende Teile in Form steiler Doppel wände PI und P 2. Die eine Ecke dieser Badewanne ist ausgeschnitten, um die durch das erfindungsgemäße Verfahren von der Außenseite auf die Innenseite verlagerten Fließrippen zu zeigen.

Wie Fig.2 zeigt, muß beim herkömmlichen Streckform-Verfahren zur Herstellung eines derartigen Formkörpers der Stempel den steilen Doppelwänden Pl und Pl des Formkörpers entsprechende steile Vorsprünge PZ und P4 besitzen. Hierbei wird die erwärmte und dadurch erweichte thermoplastische Platte über den Stempel gezogen und dann durch Erzeugung von Unterdruck im Zwischenraum zwischen Platte und Stempelboden fest gegen die Oberfläche der von dem Stempel gebildeten Form gesaugt. Allerdings zeigt Fig.2 in der schematischen Darstellung nicht genau die Ausbildung des gesamten Zwischenraumes, sondern vielmehr den Zustand, in dem die Vorsprünge P3 und P4 als erste mit der Platte in Berührung kommen und dadurch deren Temperatur in den Kontaktbereichen herabsetzen. Während der thermi-

sehen Verformung muß die Platte gestreckt oder gedehnt werden, um sich genau den erhabenen und vertieften Bereichen der Formoberfläche anzupassen. Da naturgemäß in den Bereichen, in denen die Temperatur herabgesetzt wurde, die Plastizität oder Fließfähigkeit der thermoplastischer. Platte gering ist, ergeben sich in diesen Bereichen dickere Wandstärken, welche sich als Fließrippen Dl und D 2 abzeichnen, deren Verlauf und Stärke naturgemäß von verschiedenen Parametern abhängen.

Derar£ß^e Fließrippen treten, wie jedem einleuchtet, an der Außenseite des Formkörpers auf, was naturgemäß äußerst nachteilig ist Je nach der Stärke derartiger Fließrippen und der Art des Formkörpers kann dadurch dessen Handelswert beeinträchtigt werden.

Die in Fig.4 in ihrer Ausgangslage dargestellte Vorrichtung besteht aus einer Form 10, einem Stempel

20 und einem Halterahmen 31 für die zu verformende thermoplastische Platte 30 zwischen beiden.

Die Form 10 besitzt vorzugsweise Seiten wände 11 mit einer angeformten Matrize 12, deren Höhlung genau der Außenseite des Formkörpers, z. B. einer Badewanne gemäß Fig. 1, allerdings als Negativ entspricht, sowie einen Deckel 13. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel gehen die Unterkanten der Matrize 12 in die Unterkanten der Seitenwände Il über und der Deckel 13 ist unter Ausbildung einer luftdichten Kammer auf den Oberkanten der Seitenwände U befestigt

Die Matrize 12 besitzt steile Vertiefungen R1 und R 2 entsprechend den Doppelwänden Pt und P2 des Formkörpers aus F i g. 1 sowie eine Anzahl von Luftdurchlässen 15. Aus Gründen einer deutlicheren Darstellung sind diese Luftdurchlässe 15 allerdings mit zu großem Durchmesser und in zu geringer Anzahl dargestellt Der Deckel 13 besitzt eine Anschlußöffnung 14 für eine nicht dargestellte Pumpe, mittels welcher in der Kammer der Form ein Unterdruck erzeugt werden kann. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Form auf einem nicht dargestellten Maschinengestell feststehend aufgebaut.

Der unter der Form 10 angeordnete und vertikal auf und nieder bewegbare Stempel 20 besitzt ein Unterteil

21 und einen fest damit verbundenen Stempelkopf 22, weiche in ihrer Gesamtheit eine luftdichte Kammer bilden. Das Unterteil 21 besitzt eine Anschlußöffnung 23 für eine weitere nicht dargestellte Pumpe, mittels welcher in der Kammer wahlweise ein Unterdruck oder ein Überdruck erzeugt werden kann.

Die Form oder Gestalt des Stempelkopfes stimmt nicht genau mit der Kontur des fertigen Formkörpers überein, so daß seine Außenfläche beim Hochfahren des Stempels nicht ganz dicht an der Matrize 12 anliegt, sondern zwischen beiden ein Zwischenraum freibleibt, wie dies deutlich in F i g. 6 zu sehen ist. Der Abstand zwischen der Ausnehmung in der Matrize und der Außenseite des Stempelkopfes hängt naturgemäß von der Dicke der Platte, der Abmessung des zu fertigenden Gegenstandes und anderen Bedingungen ab, so daß dieser Abstand oder die dimension des Zwischenraumes unmöglich spezifiziert werden kann. Vorzugsweise werden am Umfang des Stempelkopfes 22 Schultern ausgebildet, welche sich beim Hochfahren des Stempels fest gegen entspfechende Schultern am Umfang der Matrize 12 legen. Dadurch ergibt sich eine unbedingt luftdichte Abdichtung des Zwischenraumes zwischen den einander gegenüberliegenden aktiven Formflächen beim Einfahren des Stempels 20 in die Form 10.

Infolgedessen unterscheidet sich der bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehene Stempelkopf 22 von der erhabenen Form oder dem Formstempel, welcher beim sogenannten Tiefziehen verwendet wird und insgesamt dicht in die Hohlform oder Matnze eingeführt wird.

Der Stempel 20 besitzt außerdem eine Heizeinrichtung 24. Der Stempelkopf 22 besitzt eine Anzahl von Luftdurchlässen 25, welche zur besseren Darstellung

ίο allerdings mit zu großem Durchmesser und in zu kleiner Anzahl dargestellt sind. Daraus ergibt sich, daß auch der erfindungsgemäße Stempel sich vom Hilfsstempel unterscheidet welcher bei dem herkömmlichen Formverfahren mit Hilfsstempel verwendet wird. Vorzugs-

weise trägt der Stempelkopf einen Überzug 26 aus luftdurchlässigem, jedoch kaum wärmeleitendem Material wie beispielsweise einem faserigen Gewebe zwecks gleichmäßiger Erwärmung des Stempelkopfes 22. Die Platte 30, welche aus irgendeinem gewünschten thermoplastischem Material wie beispielsweise ABS-Harz oder Akrylnitri-Butadien-StyroJ-Harz besteht und auf beispielsweise 130—140^cC erwärmt wird, wird genau über dem Stempel 20 in einen Halterahmen 31 an ihren Rändern horizontal ausgebreitet eingespannt Alsdann wird der Stempel 20, dessen Heizeinrichtung 24 den Stempelkopf einschließlich des Überzuges 20 auf beispielsweise 90—100°C erwärmt hat in die in Fig.5 dargestellte Vorform-Stellung hochgefahren. Dadurch wird die Platte 30 auf den Stempelkopf gezogen, ohne sich allerdings fest an diesen anzulegen. Wenn nun über die am Anschluß 23 angeschlossene Pumpe in der Stempelkammer ein Unterdruck erzeugt wird, so wird die Platte infolge der vorgesehenen Luftdurchlässe 25 angesaugt und legt sich fest am Stempelkopf an. Selbst wenn der Stempel jedoch erwärmt wird, ergeben sich unvermeidbar Temperaturunterschiede in der erwärmten Platte 30, so daß Fließrippen D 3 und D 4 entstehen, wie dies in F i g. 5 angedeutet ist
Der Stempel 20 wird dann nochmals in die in F i g. 6 dargestellte Endverformungs-Stellung hochgefahren. Durch die nicht dargestellte Heizeinrichtung in der Form 10 wurde deren Matrize 12 auf beispielsweise 50—70⁰C erwärmt Wenn nun die an den Stempel angeschlossene Pumpe umgeschaltet wird und in der Stempelkammer einen durch die Luftdurchlässe auf die vorgeformte Platte 30 einwirkenden Überdruck erzeugt und/oder in der Form ein durch die Luftdurchlässe 15 auf die Platte 30 einwirkender Unterdruck erzeugt wird, so wird die vorgeformte Platte 30 von der Stempeloberfläche oder dem Stempelkopf abgehoben und in die Matrize hineingezogen, so daß sie sich genau deren Formfläche anpaßt Hierbei werden die auf der Außenseite des vorgeformten Gegenstandes (Fig.5) entstandenen Fließrippen D3 und DA nach innen gepreßt und werden zu Fließrippen D 5 und D 6 an der Innenseite des Formkörpers (siehe Fig.6), da die betreffenden Bereiche der Platte 30 noch warm und daher fließfähig oder verformbar sind. Diese an der Innenseite des Formkörpers vorhandenen Fließrippen (siehe den Ausschnitt in Fig. 1) beeinträchtigen den Handelswert des Formkörpers nicht

Durch das Vorstrecken der erwärmten und dadurch erweichten thermoplastischen Platte 30 mittels des Stempels auf die vorstehend erläuterte Weise und die Übertragung der Platte 30 oder des vorgeformten Formkörpers vom Stempel auf die Matrize in der vorstehend erläuterten Weise, läßt sich ein tiefer Hohlkörper wie beispielsweise eine Badewanne nach

dem Streckform-Verfahren oder Hohlform-Verfahren unter Verwendung einer Matrize herstellen, ohne daß hierbei an der Außenseite des Formkörpers Fließrippen auftreten, welche vielmehr auf die nicht sichtbare Innenseite des Formkörpers verlagert werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zum Herstellen eines Formkörper^ insbes. einer Badewanne, mit tiefgezogenen Bereichen, aus einer thermoplastischen Platte, die eingespannt, erwärmt, mittels Unterdruck an die Oberseite eines Stempels mit den tiefzuziehenden Bereichen entsprechenden Vorsprüngen gezogen und in einer aus diesem Stempel und einer Matrize bestehenden geschlossenen Form mittels stempe]-seitigem Oberdruck und matrizenseitigem Unterdruck gegen die Matrize gepreßt wird, wobei der Formkörper bereits beim Ziehen auf den Stempel im wesentlichen seine endgültige Form erhält, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte nach ihrem Aufziehen auf den Stempel noch soweit fließfähig gehalten wird, daß durch unterschiedliche Temperaturdifferenzen zwischen den verschiedenen Teilen der Vorsprünge des Stempels einerseits und der Platte andererseits erzeugte Fließrippen auf den Außenseiten der Wände des Formkörpers durch sein Einpressen in die Matrize auf die Innenseite der die Fließrippen aufweisenden Wände verlagert werden.