DE3109981A1

DE3109981A1 - "vakuum-formmaschine"

Info

Publication number: DE3109981A1
Application number: DE19813109981
Authority: DE
Inventors: Jerry Jay Ferwerda; Ronald Dean 55912 Austin Minn. Hatfield; Christopher P. Thissen; Milford James Tweet
Original assignee: Walker Process Corp
Current assignee: Walker Process Corp
Priority date: 1980-07-14
Filing date: 1981-03-14
Publication date: 1982-02-04
Also published as: DE3109981C2; US4284396A; LU83239A1; GB2080184A; PT72698A; ES8204646A1; FR2486445B1; BE888009A; JPS5847336B2; IT1172236B; ES500680A0; SE8101658L; FR2486445A1; CA1141925A; JPS5732913A; DE3153206C2; IT8167377A0; PT72698B; GB2080184B; CH654244A5

Description

VON KREISLER SCfctUNWAUK.^: VON KREISLER KELLER SELTING

ί.Ρ FUES

^WERNE§109981

Anmelderin

WALKER PROCESS CORPORATION 840 N. Rüssel Avenue Aurora, Illinois 60506, USA

PATENTANWÄLTE Dr.-Ing. von Kreislert 1973

Dr.-Ing. K. Schönwald, Köln Dr.-Ing. K. W. Eishold, Bad Soden Dr.J.F.Fues, Köln Dipl.-Chem. Alek von Kreisler, Köln Dipl.-Chem. Carola Keller, Köln Dipl.-Ing. G. Selling, Köln Dr. H.-K. Werner, Köln

Vakuum-Formmaschine

DEICHMANNHAUS AM HAUPTBAHNHOF

D-5000 KÖLN 1

13. März 1981

Sg-DB-fz

Die Erfindung bezieht sich auf eine Maschine zur Vakuum-Wärmeformung von Polymermaterial, insbesondere auf eine Maschine zur kontinuierlichen Vakuumeinformung mehrerer dreidimensionaler, geometrischer Profilierungen in thermoplastisches, bahnförmiges Polymermaterial, vorzugsweise zur Herstellung von rotierenden, biologischen Abwasserreinigern (waste water contactors).

Es sind verschiedene Arten von rotierenden, biologischen ' Abwasserreinigern benutzt worden, um Organismen der Luft auszusetzen, damit ihr Wachstum verstärkt und dadurch die Digestion von organischen Abfallmaterialen im Wasser gesteigert wird.Derartige Reiniger sind in den US-PS 3,827,559; 3,894,953; 3,904,525; 3,997,443; 4,083,746 und 4,115,268 beschrieben.

Toteion: (0221) 131041 · Tel&c:

Zur Herstellung der Rotoren der Reiniger werden im allgemeinen Scheiben auf einer Welle nebeneinander gesetzt oder es wird ein Bahnstreifen spiralförmig um eine Welle herumgewickelt (US-PS 4 115 268).Verschiedene Arten von Abstandshaltern werden benutzt, um die Scheiben bzw. die Spirallagen in gegenseitigem Abstand zu halten und um den Berührungsbereich zu vergrößern. Als Abstandshalter können separate Elemente dienen oder sie können in die Scheiben bzw. den spiralförmig aufgewickelten Bahnstreifen integriert eingeformt sein.

Die Umgebung, in der die Rotoren arbeiten, ist hochkorrosiv. Aus diesem Grunde sowie wegen der erheblichen Größe der Rotoren und ihrer großen für Abwasserbehandlungsanlagen benötigten Anzahl ist es wichtig, daß sie aus einem unempfindlichen, zähen und preiswerten Material bestehen, das sich leicht formen und in die Rotoren einbauen läßt. Handelsübliche Polymermaterialien, z.B. Polyäthylen, Polypropylen und Polystyrol können für diesen Zweck verwendet werden.

US-PS 4 115 268 und 4 083 746 offenbaren die Vakuum-Wärmeeinformung von dreidimensionalen, geometrischen Profilierungen in thermoplastisches, bahnförmiges Polymermaterial zur Ausbildung integrieter Abstandshalter in der Bahn und die anschließende Herstellung von Scheibenrotoren und Spiralrotoren aus dieser Bahn. Die in diesen Patentschriften beschriebenen Vakuum-Wärmeformvorgänge arbeiten derart, daß eine Polymerbahn auf einer Form geformt und von dieser abgezogen wird/und daß dann eineneue Bahn durch Vakuum-Wärmeformung profiliert wird.Ein solches Vorgehen erschien wesentlich, weil es notwendig

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ist, die Bahn gegen den Formenrand abzudichten, um Lufteintritt zu verhindern, wenn die Luft zwischen der Bahn und der Form zur Senkung des Druckes in diesem Zwischenraum abgezogen wird, so daß Atmosphärendruck die vorher erwärmte und plastizierte oder erweichte Polymerbahn gegen die Profilierungen der Formfläche drücken kann. Das Verfahren der Vakuum-Wärmeformung eines langen Streifens aus bahnförmigen Polymermaterial ist ähnlich, außer daß anstatt separater Bahnabschnitte auf-0 einanderfolgende Bereiche des Streifens dem beschriebenen Vorgang ausgesetzt werden. Derartige Vorgänge mit einer Start- Stopp- Folge vollziehen sich bisher langsam, arbeiten mit beschränkter Produktionsleistung und gesteigerten Kosten und erfordern mehr Arbeit als erwünscht.

Die letztgenannten Probleme werden bei einer Maschine der eingangs erwähnten Art gelöst durch eine zylindrische Schale, die auf einer angetriebenen Welle drehbar gelagert ist und die mehrere einmal gebogene Formplatten aufweist, deren äußere Formflachen mit mehreren dreidimensionalen, geometrischen Profilierungen versehen sind; durch wenigstens ein Luftloch, das sich durch jede Formplatte erstreckt, so daß von der Formfläche jeder Formplatte Luft abgezogen werden kann; durch Mittel zur kontinuierlichen Zuführung einer Länge bahnförmigen Polymermaterials zu einer Stelle an den äußeren Formflächen der sich drehenden zylindrischen Schale;

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durch eine Heizvorrichtung,die die sich bewegende Polymerbahn während der Drehung der Schale kontinuierlich in thermoplastischen Zustand versetzt, damit an jede der aufeinanderfolgenden Formplatten ein erwärmter Polymerabschnitt anliegt; durch Mittel zur aufhebbaren Abdichtung der erwärmten Polymerbahn gegen und um den ganzen Rand jeder der aufeinanderfolgenden Formplatten und mit Dichtstangen, die die erwärmte Polymerbahn wenigstens gegen den zu dem Zylinder axialen ,hinteren Rand jeder Formplatte anpressen, um diesen Teil des Formplattenrandes gegen Lufteintritt abzudichten; durch Mittel die durch das wenigstens eine Luftloch zwischen der erwärmten Polymerbahn und den Formflächen aufeinanderfolgender Formplatten nacheinander Luft abziehen, so daß Atmosphärendruck die erwärmte Polymerbahn in die Gestalt der Formflächenprofilierung drücken kann ;und durch Mittel, die die geformte Polymerbahn nach ihrer Abkühlung in einen nicht plastischen Zustand aus der Anlage gegen die sich drehende Formplatten- Formfläche kontinuierlich entfernen.

2Q Vorteilhaft ist vorgesehen, daß die Bewegung der Dichtstangen und ihre Berührung der Polymerbahn beginnen, bevor die Luft zwischen der Formplatte und der Polymerbahn abgezogen wird, und daß diese Vorgänge enden, nachdem die Wärmeformung vollständig abgeschlossen ist. Die Dichtstangen entfernen sich von der geformten Polymerbahn während die Evakuierung noch stattfindet. Vorteilhaft sine, die Dichtstangen unabhängig von dem Zylinder gelagert, und sie weisen wenigstens eine Dichtstange auf, die mit einer drehbaren,senkrecht verstellbaren Welle parallel

3Q zu dieser verbunden ist. Mittel auf dem Zylinder drehen die Dichtstange in Anpreßberührung mit der erwärmten Polymerbahn.

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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist eine Vakuumrohranordnung längs des zu dem Zylinder axialen ,hinteren Randes jeder Formplatte zur Verringerung des Druckes bei dem Rohr vorgesehen, so daß erweichtes Polymerbahnmaterial· auch durch Atmosphärendruck gegen die Formfläche gedrückt wird.

Die Seiten des Zylinders können parallel sein ,und jeder Rand der zylindrischen Schale kann eine Reihe von im Abstand angeordneten radialen ,spitzen Stiften aufweisen, die die Polymerbahn durchdringen und verhindern, daß

ihre Ränder während des Erwärmungs- und Vakuumformvor-■ ganges nach innen gezogen werden. Vorteilhaft sind zwei endlose Ketten vorgesehen, die um Rollen umlaufen, die axial zu und mit Abstand außerhalb der zylindrischen Schale angeordnet sind, wobei die eine Kette gegenüber einer Reihe von mit Abstand angeordneten radial gerichteten spitzen Stiften vorgesehen ist, die die Polymerbahn an jedem Rand der zylindrischen Schale durchdringen können, so daß eine Länge der Kette der Zylinderflächenkontur folgt und mit den Stiften und einer zwischen diesen- befindlichen Lage des erwärmten Polymermaterials zusammengreift, um längs der Ränder eine Randdichtung gegen Lufteintritt zu schaffen. Diese spitzen Stifte sind vorteilhaft in einer Kreisrille angeordnet.

Die Heizvorrichtung für das bahnförmige Polymermaterial kann stationär und mit Abstand außerhalb der Formplattenflachen der zylindrischen Schale angeordnet sein, jedoch folgt sie der Kontur dieser Flächen.

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- sr-

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbexspiol der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigt:

Figur 1 eine isometrische Gesamtansicht einer besonderen Ausführungsform der Erfindung,

Figur 2 eine Seitenansicht des Hauptteiles der Maschine nach Figur 1,

Figur 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 der Figur 2,

Figur 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 der Figur 3,

Figur 5 einen Schnitt längs der Linie 5-5 der Figur 2,

Figur 6 einen Schnitt längs der Linie 6-6 der Figur 5,

Figur 7 eine Draufsicht der Verbindung von zwei aufeinanderfolgenden Formplatten,

Figur 7A einen Schnitt längs der Linie 7A-7Ä der Figur 7, Figur 8 eine Teildraufsicht einer Formplatte mit einer

auf dieser durch Vakuum-Wärmeformung profilierten Polymerbahn,

Figur 9 einen Schnitt längs der Linie 9-9 der Figur 8,

Figur 10 einen Querschnitt längs der Linie 10-10 der Figur 2,

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O .www. _

Figur 11 eine teilweise weggebrochne vergrößerte

Ansicht des seitlichen Dichtstangenmechanismus gemäß Figur 10,

Figur 12 eine Ansicht des Drehantriebes der Dichtstangen,

Figur 13 ähnelt Figur 12, zeigt jedoch eine Dichtstange, die aus der Position herausbewegt wurde, in der sie Druck ausübte, um die Polymerbahn und die Form abdichtend gegeneinanderzupressen,

Figur 14 eine Ansicht längs der Linie 14-14 der Figur 12,

Figur 15 eine Ansicht längs der Linie 15-15 der Figur 2, Figur 16 einen Schnitt längs der Linie 16-16 der Figur 2,

Figur 17 einen Schnitt längs der Linie 17-17 der Figur 2, zur Veranschaulichung der Kühlwassersprühdüsen und

Figur 18 eine Ansicht längs der Linie 18-18. der Figur zur Veranschaulichung der Beschneidevorrichtung für den Rand der geformten Bahn.

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Soweit praktisch und einer Verbesserung der Klarheit der Offenbarung förderlich, werden gleiche Nummern zur Bezeichnung gleicher oder ähnlicher Elemente in den verschiedenen Ansichten der Zeichnungen verwendet.

Die in den Figuren 1 bis 18 dargestellte Maschine kann zur kontinuierlichen Einformung dreidimensionaler geometrischer Gestaltungen, z.B. becherartiger Vertiefungen unter Vakuum in eine endlose Polymerbahn benutzt werden, die dann zu einem biologischen Behandlungsrotor aufgewickelt werden kann, wie er z.B. in US-PS 4 115 268 (Thissen) offenbart ist.

Gemäß Figur 1 weist eine Basis 10 eine an einem Ende befestigte Kontr_olltafel 11 für elektrische Vorrichtungen, z.B. Schalter, Anschlußkästen, Trennschalter u.dgl. auf, die zu dem elektrischen System zum Betrieb der Maschine führen. Die elektrische Schaltung und Ausrüstung kann aus Standardbauteilen bestehen, und sie können in der dem Fachmann geläufigen Art zum Betrieb der Maschine eingesetzt werden.

Auf der Basis 10 sind mit Abstand senkrecht übereinander zwei ähnliehe Rahmengestelle 12 zur Formhalterung montiert (Figuren 1 und 2). Jedes Rahmengestell 12 ist mit drei U-Profilbeinen 20,21,22 versehen, mit denen ein waagerechter Teil 24 verbunden ist. Der Teil 24 verläuft zu einem senkrechten Ständex- 26. Die unteren Enden schräger Arme 28 und 29 sind an dem Teil 24 befestigt. Ein Kreissegment-Winkelprofil 32 erstreckt sich von einem Ende des Teils 24 zu den Enden der Arme 28 und 29 nach oben und verläuft dann zurück nach unten zu dem Teil 24.

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In Lagern 34, die auf der Oberfläche jedes waagerechten Teiles 24 angebracht sind/ ist eine Achse oder Welle 33 drehbar gelagert (Figuren 1, 2 und 9). Auf der Welle 33 sind mit gegenseitigem Abstand zwei Metallscheiben 36 angeordnet, mit denen acht Speichen 38 verbunden sind, die sich radial nach außen zu einer zylindrischen Metallform 40 erstrecken.

Die Metallform 40 besteht aus einer zylinderischen inneren Metallplatte 42/ die im Abstand zu einer zylindrischen äußeren Metallplatte 44 vorgesehen ist. Die Außenfläche der Platte 44 bildet eine Formfläche, während die Innenfläche der Platte 44 eine nichtformende Fläche darstellt. Die beiden Umfangsränder 4 3 (Figur 9) der zylindrischen Platten 42 und 44 sind miteinander verbunden. Acht axial angeordnete massive feste Wände 46 (Figuren 7, 7A und 11) verlaufen zwischen den Platten 42 und 44. Jede massive Wand 46 ist unter einem radialen 45°-Winkel zu seinen beiden benachbarten Wänden 46 angeordnet, so daß der Zwischenraum zwischen den Platten 42 und 44 in acht separate Vakuumkammern 4 8 unterteilt ist (Figuren 3, 5, Ί, 7A, 9 und 16).

Die äußere Formplatte 44 ist dicker als die innere Formplatte 42, und sie weist benachbarte parallele Reihen X konischer Vertiefungen 50 mit einer zentralen Gewindebohrung 52 auf (Figuren 7, 9, 16 und 17). Die Vertiefungen in anschließenden Reihen Y (Figuren 7 und 8) verlaufen zueinander schräg, so daß die zu den Reihen senkrechten Reihen Vertiefungen 50 jeder anderen Reihe enthalten.

Ein Luftloch oder eine Öffnung 54 erstreckt sich vom Boden jeder Vertiefung 50 durch die verbleibende Dicke der Platte 44 und mündet in die Vakuumkammer 48 (Figuren 5 und 9). 0 Ein herausnehmbarer Metalleinsatz 56 ist passend in jede

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Vertiefung 50 eingesetzt. Jeder Einsatz 56 ist mit einer Umfangsrippe 58 versehen, die auf jeder Seite im Bogen gleichmäßig und glatt in konische Abschnitte 60 und 62 identischer Absohrägung und Konizität übergeht. Der konische Abschnitt 62 ist langer als der konische Abschnitt 60, so daß durch Umdrehung des Einsatzes die Formung von becherartigen Elementen mit zwei verschiedenen Tiefen in einer Polymerbahn möglich ist. Eine Maschinenschraube 64 ragt durch jeden Einsatz 56 in die Gewindebohrung 52 hinein und befestigt den Einsatz unabhängig davon, welches seiner Enden sich oben befindet. Jeder Einsatz 56 ist etwas kleiner als die Vertiefung 50, so daß Luft um ihn herum und durch das Luftloch 54 strömen kann.

Die massiven Wände 46 dienen zur Unterteilung der äußeren Metallschale 44 in eine Reihe von acht gleichgroßen und gleichgestalteten Formplatten 66 (Figur 1). Unterhalb der nichtformenden Fläche jeder Formplatte 6 6 ist eine separate Vakuumkammer 48 angebracht. In dem Bereich der massiven Wände 46 sind keine Vertiefungen 50 vorgesehen, so daß dort die Axialfläche 47 (Figur 7) über der Form zur Erleichterung der Herstellung eines luftdichten Abschlusses zwischen ihr und einer Bahn aus Polymermaterial zylindrisch glatt bleibt.

Zur langsamen Drehung der Form 40 dient ein Zahnrad 70 auf der Welle 33,um das eine Kette 7 2 umläuft, die außerdem um ein Zahnrad 74 auf einer Welle umgelenkt ist, die von einem Untersetzungsgetriebe 76 ausgeht, das mit einem Motorantrieb 78 antriebsmäßig verbunden ist (Figuren 2 und 10) .

Eine Vakuumleitung 80 (Figuren 1, 2 und 10) ist an einen Teil 82 angeschlossen, der einen Schwenkanschluß enthält,

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in dem ein Rohr 84 sich dreht. Das Rohr 84 steht axial mit der hohlen Welle 33 in Verbindung, die am anderen Ende geschlossen ist. Ein Vakuummeßgerät 86 ist an den Teil 82 angesetzt und zeigt den Vakuumwert in der
·* Leitung an. Ein Vakuumverteilerring 88 ist fest mit der Welle 33 verbunden, und Löcher oder Öffnungen in der Welle stehen mit dem Ringinneren in Verbindung, so daß das
durch die Leitung 80 angelegte Vakuum auch auf die Innenseite des Ringes 88 übertragen wird.

Von dem Ring 88 verlaufen acht Vakuumrohre 90 mit gleichmäßigen Abständen zu der Form 40 (Figur 10). Jedes Vakuumrohr 90 enthält ein Ventil 92. Ein Vakuumrohr 90
steht mit jeder der acht separaten Vakuumkammern 48 in Verbindung. Durch Öffnung des Ventils 92 in dem Vakuum-

rohr 90 für eine Formplatte 66 kann jede der acht Formplatten 66 separat evakuiert werden.

Jedes Ventil 92 ist mit einer Rolle 94 ausgerüstet
(Figur15), die von einem gelenkig beweglichen Arm 96 getragen wird, der den Ventilstößel 98 zur öffnung des Ventils hineindrücken kann. Eine zu einem Kreiselement gebogene Winkelschiene 100 ist an vier der Speichen 38 befestigt. Der Abstand der Winkelschiene 100 von der Rolle 94 kann z.B. durch den in Figur 15 gezeigten Mechanismus 102 eingerichtet werden, um hierdurch das Ausmaß der öffnung jedes Ventils und seine Öffnungszeit einzustellen. Die Form 40 dreht sich in der Darstellung nach Figur 2 im Gegenuhrzeigersinn, so daß jedes Ventil 92 sich öffnet, wenn es die Winkelschiene 100 berührt oder gerade berührt hat. Das Ventil bleibt offen, bis die Rolle 94 von der Winkelschiene 100 nicht langer weit genug nach innen gedrückt wird, um es

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offen zu halten, selbst wenn die Rolle sich in der Nähe der Winkelschiene befindet oder bis die Rolle 94 sich von dem unteren Ende der Winkelschiene 100 trennt. Auf diese Weise kann Vakuum an nur eine der Formplatten 6 6 oder gleichzeitig an zwei oder drei solcher Formplatten angelegt werden.

Eine Heizvorrichtung 102 ist oberhalb eines Bereiches der zylindrischen Form 4 0 stationär angeordnet/ der von einem radialen etwa 135° betragenden Winkel geschnitten wird.

Die Heizvorrichtung 102 ist auf einem Teil der beiden im Abstand befindlichen Winkelprofile 32 befestigt. Sie ist als Kreiszylinderabschnitt.gestaltet und hat zu der Form 40 gleichmäßigen Abstand, um eine gleichförmige Erwärmung einer auf dieser befindlichen Polymerbahn zu ihrer Überführung in einen plastischen oder erweichten Zustand zu bewirken. Die Heizvorrichtung 102 enthält mehrere nebeneinander angeordnete Baugruppen 104, wobei jede Baugruppe 104 aus sechs nebeneinanderliegenden elektrischen Widerstandsheizelementen 101 (Figuren 5,6) besteht, deren Länge etwas größer ist als die Breite der Form 40. Elektrische Drähte 107 verlaufen durch einen abgedeckten Tunnel 105 zu den Elementen 101. An den Seiten der Heizvorrichtungen befinden sich Strahlungs^ schirme 103. Auch die Oberseite der Heizvorrichtung ist abgeschirmt .

Die beiden Randteile 106 der zylinderischen Form 4 0 stehen über den dazwischen befindlichen Formflächenbereich vor (Figuren 5 und 9). In den überstehenden Randteilen 106 verläuft eine Rille 108 (Figur 5), in der senkrechte Stifte 110 mit Abstand angeordnet sind, die mit Ketten 122 zusammen-

-grcifen. Zwischen der Rille 108 und dem äußeren Rand der Form 40 sind sehr spitze, senkrechte Stifte 114 vorgesehen. Die Stifte 114 punktieren die Polymerbahn 120 und verhindern, daß sie während des Formvorganges von dem Formrand weggezogen wird.

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Eine Schleife einer Fahrradkette 122 oder einer ähnlichen Kette ist um je zwei gesonderte Rollensätze 124,125,126 und 127 umgelenkt, so daß ein wesentlicher Anteil jeder der beiden Ketten in jeder der Rillen 108 liegt und mit den Stiften 110 zusammengreift. Die Drehung der Form 40 veranlaßt die Ketten 122 daher, sich mit der Form zu bewegen, selbst wenn eine Lage des bahnförmigen Polymermaterials 120 sich zwischen dem Grund der Rillen 108 und der Kette befindet, wobei selbstverständlich das bahnförmige Polymermaterial von den Stiften 110 durchstochen wird.

Eine Vorratsrolle 118 ungeformten, glatten, bahnförmigen Polymermaterials 120 wird von einer Welle getragen, deren beiden Enden in Lagerböcken 130 gelagert sind. Das bahnförmige Polymermaterial 120 verläuft von der Vorratsrolle 118 um eine Walze 132, die an jedem Ende einen abgeschrägten Rand 134 (Figur 3) aufweist, die die Führung des Bahnmaterials 120 auf der Walze 132 unterstützen.Zusätzlich haben die beiden äußeren Endabschnitte 136 der Walze 132 vergrößerte Durchmesser und enthalten eine Nut 138, in die die Stifte 114 hineinragen, so daß sie das Bahnmaterial durchstechen und es während nachfolgender Erwärmungs- und Formvorgänge auf der Form 40 in Stellung halten können.

Die Welle 142, auf der die Walze 132 montiert ist, wird an ihren Enden in Lagerblöcke^ 144 gehalten, die in an · Balken 148 befestigten Rahmen 146 verschiebbar sind (Figuren 3 und 4). Verstellbolzen 152 umgebende Federn 150 üben auf die Lagerblöcke 144 Druck aus. Auf diese Weise läßt sich der auf das bahnförmige Polymermaterial einwirkende Druck unabhängig von der Bahnmaterialdicke verändern.

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Wenn das Bahnmaterial 120 die Walze 132 verläßt, wird es aufgrund seiner Durchlochung mittels der Stifte 114 auf die sich drehende Form 40 gezogen. Beim Durchgang des Bahnmaterials unter der Heizvorrichtung 102 wird es auf eine Temperatur erwärmt, die ausreichend hoch ist, um es in einen formbaren plastischen Zustand zu erweichen. Bevor das Bahnmaterial die Heizvorrichtung 102 verläßt, drücken die beiden Ketten 122 seine erweichten Randteile in die beiden Rillen 108, so daß die Stifte 110 das Bahnmaterial 120 perforieren oder durchbohren und mit den Kettengliedern zusammengreifen. Durch Festhaltung der Randteile des Bahnmaterials in den Rillen 108 werden an diesen Rändern im wesentlichen luftdichte Verschlüsse erzielt.

Kurz nachdem das erwärmte Bahnmaterial die Heizvorrichtung 102 verlassen hat, wird es längs der Zone 47 (Figur 7), die frei von Einsätzen 56 ist, sich etwa an den zusammenstoßenden Enden von zwei Formplatten 66 befindet und axial zu der Welle 33 verläuft, in abgedichtete Anlage gegen die Form 40 gepreßt. Figuren 10 bis 14 zeigen in Verbindung mit Figuren 1 und 2 einen Mechanismus, mit dem das Bahnmaterial 120 längs der Zone 47 luftdicht abgeschlossen seitlich gegen die Form 40 gepreßt werden kann.

Gemäß Figuren 10 und 11 trägt, ein hohJ-^s waagerechtes Rohr 160 mittels Speichen 166 zwei gegenüberliegende parallele, hohle Dichtstangen 162 und 164. Das Rohr 160 ist an einem Ende an ein Wassereinlaßrohr 168 angeschlossen, und sein anderes Ende steht mit einem Wasserauslaßrohr 170 in Ver-. bindung. Das durch solche Rohre zugeführte und abgeführte Wasser dient zur Kühlung der Dichtstangen 162 und 164 zur

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-XSr-

Verhinderung ihres Anhaftens- an das heiße, bahnförmige Polymermaterial. Die Wasserrohre 168 und 170 enthalten an den Enden des Rohres 160 nicht gezeichnete Flüssigkeitsdrehkupplungen, so daß sie ohne Wasserleck frei drehbar sind.

Jedes Ende des Rohres 160 ist in einem ü-förmigen Bügel 172 gelagert, der mit dem gebogenen Winkelprofil 32 verbunden ist, und in dem das Rohr 160 sich auf- und abbewegen kann (Figuren 12 - 14). Neben einem Ende des Rohres 160 ist ein Anzeigemechanismus 174 vorgesehen. Der Anzeigemechanismus 174 besitzt ein erstes Paar diametral angeordneter Arme 176 und ein zweites Paar diametral angeordneter Arme 178. Ein abzweigender Finger 180 steht unter einem Winkel von jedem Arm 178 ab (Figuren 12 und 13). An der Form 40 sind insgesamt acht Rollen 182 verstellbar so befestigt, daß sie in der Nähe der Verbindung von zwei aneinanderstoßenden Formplatten 66 mit jedem Arm 176 zusammengreifen.

An der Rückseite jeder Rolle 182 befinden sich zwei im Abstand angeordnete Zapfen 184,186 (Figur 13). Wenn die Form 4 0 rotiert, berührt der Zapfen 184 den Arm 178 und verursacht eine Drehung des Rohres 160 während der Dauer dieser Berührung. Dies veranlaßt die näher gelegene Druckstange 162 oder 164 zu einer Drehung gegen die erwärmte Polymerbahn auf der Form 40. Sodann berührt der Zapfen den Finger 180 und bewirkt, daß die Druckstange 162 (oder 164 wenn sie näher gelegen ist) sich näher an die die Form 4 0 bedeckende erwärmte Polymerbahn heranbewegt. Wenn die Form 40 ihre Drehung im Gegenuhrzeigersinn fortsetzt, stößt der Arm 176 gegen die Rolle 182 und wird im Uhrzeigersinn gedreht, wodurch die Druckstange 162 gegen

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die Polymerbahn gedrückt wird und sie gegen die Form preßt. Die rotierende Form 40 übt eine Kraft gegen die Druckstange 162 oder 164 aus, die als Hubkraft auf das Rohr 160 übertragen wird, bis die Druckstange 162 oder 164 zu dem Rohr 160 und der Formwelle 33 radial ausgerichtet ist. Bei Weiterdrehung der Form 40 senkt sich das Rohr 160 ab, bis es seine unter.ste Position erreicht. Die Schwenkung der Stange 162 setzt sich als Ergebnis der Drehung der Form fort, bis sie sich gerade von der Form abhebt. In diesem Moment hat der Arm 178 die Stellung eingenommen, in der er von dem Zapfen 184 zur Drehung des Rohres 160 berührt wird, wie vorstehend beschrieben ist. Bei dem erläuterten Vorgang wird die Stange 162 abdichtend fest gegen die Zone 4 7 gepreßt, die zwei Formplatten 66 trennt, und daran schließt sich in ähnlicher Weise das abdichtend feste Anpreßen der Stange 164 gegen die Zone 47 zwischen den beiden nächsten aneinander grenzenden Form platten 66 an. Diese aufeinanderfolgenden Vorgänge werden im Verlaufe der Formung des Bahnmaterials kontinuierlich wiederholt. Es werden also gleichzeitig der rückwärtige Rand einer Formplatte 66 und der vordere Rand der anschliessenden Formplatte 66 abgedichtet.

Gemäß Figuren 7 und 7A kann die Bildung eines gasdichten Verschlusses zwischen dem hinteren Rand der einen Formplatte 66 und dem vorderen Rand der nächsten Formplatte 66 durch . Anbringung eines kleinen Metallrohres 165 auf der Oberfläche des hinteren Randes jeder Formplatte 66 erleichtert werden. Das Rohr 165 ist in bezug auf die Form 4 0 axial angeordnet und verläuft parallel zur Welle 33. Auf der Oberseite des Rohres 165 sind eine Reihe mit Abstand vorgesehener kleiner Löcher 166 ausgebildet. Mindestens ein Kanal 167 steht mit dem Inneren des Rohres 165 und der Vakuumkammer 48 in Verbindung, so daß in dem Rohr 165 Vakuum erzeugt werden kann und durch die Löcher 166 Vakuum unter-

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halb des erweichten Bahnmaterials 120 angelegt wird. Das Bahnmaterial 120 wird daher durch Atmosphärendruck fest gegen das Rohr gedrückt, um die Schaffung der erwünschten Abdichtung zu erleichtern.

Bei erster Inbetriebnahme der Formvorrichtung sind die Ränder der die Heizvorrichtung 102 verlassenden glatten, jedoch erweichten Polymerbahn 120 mittels der beiden Ketten 122 wie beschrieben abgedichtet. Eine erste Vorderkanten-Seitendichtung wird sodann mit Hilfe einer Metallstange erreicht, die von Hand über das weiche Bahnmaterial 120 gelegt wird, um es gegen die glatte Zone 4 7 anzudrücken. Die erste Vorderkanten-Seitendichtung wird anschließend von dem Rohr 165 und den Druckstangen 162 oder 164 bewirkt, je nachdem, welche Druckstange gerade imstande ist, die Abdichtung in der Zone 47 zwischen zwei Formplatten 66 durchzuführen. Sofort oder sehr kurz danach berührt die Rolle 94 die Winkelschiene 100 und veranlaßt eine Öffnung des Ventils 92 zur Evakuierung der Vakuumkammer 48. Gleichzeitig bewirkt dies das Einströmen von Luft von unterhalb der Polymerbahn 120 durch die Luftlöcher 54 in die Vakuumkammer 48, aus der sie von dem Vakuumrohr 90 abgezogen wird. Aufgrund des verringerten Druckes unterhalb des erweichten Polymerbahnmaterials 120 drückt es der Atmosphärendruck nach unten, bis es sich gegen die Formplattenfläche anschmiegt und ihre dreidimensionale Gestalt annimmt.

Diese Formung und der Formprozeß finden bei kontinuierlich rotierender Form statt. Die Drehung der Form setzt sich unterbrechungslos fort,und rechtzeitig wird mit Hilfe des Rohres 165 und der Druckstange 162 oder 164 an der nächsten Zone 4 7 zwischen zwei Formplatten 66 eine andere Seitendichtung hergestellt. Nach Vollendung der Dichtung ist die Bahn erweichten Polymermaterials 120 um den gesamten Umfang einer Formplatte 66 automatisch luftdicht abgeschlossen,

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und es sind keine weiteren Abdichtungen von Hand nötig. Der nächsteAbschnitt erwärmten Polymerbahnmaterials wird in ähnlicher Weise auf der nächsten Formplatte 66 vakuumgeformt, sobald er um seinen Umfang automatisch gegen die Form abgedichtet ist. Nachfolgende Abschnitte des Bahnmaterials werden unterbrechungslos entsprechend geformt, wodurch ein Formband 120A unbestimmter Länge entsteht. Es ist erwünscht, während des Formvorganges das Vakuum an einem früher geformten Abschnitt aufrechtzuerhalten, während der sofort angrenzende, jedoch nachfolgende Abschnitt geformt wird,um die Beibehaltung des seitlichen,luftdichten Abschlusses zwischen zwei Abschnitten zu unterstützen.

Das geformte, bahnförmige Polymermaterial 12QA, das vorzugsweise noch einem Vakuum ausgesetzt ist, wird z.B.

durch drei Sprühköpfe 190 abgekühlt, die über einen Schlauch 192 mit kaltem Wasser versorgt werden (Figuren 1 und 17). Das benutzte Wasser wird in einem Becken 194 gesammelt und einem geeigneten Speicher zugeführt.

Der beschriebene Vakuum-Wärmeformvorgang erzeugt ein Formband 120A mit Seitenrandteilen, die, weil sie für manche Zwecke unerwünscht sind, von einer Beschneidevorrichtung 200 abgeschnitten werden (Figuren 2 und 18). Die Beschneidevorrichtung 200 enthält eine Metallplatte 202, die auf einem U-Profil 204 schwenkbar gelagert ist. Die Stellung der Platte 202 wird durch Drehung mittels eines Drahtseiles 206 verändert, das von der Platte 202 zu einer drehbaren Wellen 208 verläuft, auf die es mit Hilfe einer Handkurbel 209 aufgewickelt bzw. von der es abgewickelt werden kann. In Lagern am Boden der Platte 202 ist eine Welle 210 drehbar gelagert, die eine Scheibe 212 trägt. Ein Motor

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214 treibt einen Riemen an, der um die Scheibe 212 umläuft und die Welle 210 dreht. In der Nähe jedes Endes der Welle 210 ist ein scharfkantiges Kreismesser 216 angeordnet, das einen Teil jedes Randes des Formbandes abschneidet.

Zur Erzielung der richtigen Stellung des Formbandes während der Randbeschneidung dient eine frei drehbare Walze 220, die an jedem Ende einen Ringflansch 222 aufweist (Figur 18). Die Ringflansche 222 sind so bemessen, und ihre Abstände sind derart gewählt, daß sie passend zwischen benachbarte Reihen von Einsätzen 56 eingreifen.

Nach dem Beschneidevorgang wird das geformte und beschnittene Band 120A um eine Welle 230 gewickelt (Figur 1) und gelagert, bis es gebraucht wird, z.B. zur Herstellung eines rotierenden biologischen Kontaktkörpers. Selbstverständlieh kann das Produkt auch für andere Zwecke benutzt werden.

Die abgeschnittenen Randstreifen 234 (Figur 1) werden einer Abfallrinne 236 zugeführt, die sie zu einem Zerkleinerer 238 bringt, von dem die Teilchen zur Wiederverwendung zu einem Sammelbehälter 240 gelangen.

Obwohl bei der vorstehend beschriebenen Maschine eine starre, zylindrische Form verwendet wird, kann auch eine Form benutzt werden, bei der die aneinandergrenzenden Enden der Formplatten 66 gelenkig miteinander verbunden sind, damit sich ein endloser Gliederkörper oder eine Schleife ergibt, beispielsweise nach der Art der Kette eines Raupenfahrzeuges. Eine· segmentierte Vakuumstrecke dieser allgemeinen Art ist gemeinsam mit einem Stützrahmen für den Gliederkörper und ein Vakuumventilsystem in US-PS 3 987 925 (Larsen) veranschaulicht.

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Als in dor erf induncjsqemäßen Maschine zu verarbeitendes bahnförmiges Polyniermaterial 120 kann jedes thermoplastische Material, z. B. Polystyrol, Polyäthylen oder Polypropylen verwendet werden.

Die vorstehende detaillierte Beschreibung dient lediglich dem klareren Verständnis der Erfindung,und unnötige Einschränkungen sind aus ihr nicht herleitbar, da Abwandlungen im Bereich fachmännischen Könnens liegen.

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Leerseite

Claims

Ansprüche

,jVakuum-Formmaschine zur kontinuierlichen Vakuumeinformung mehrerer dreidimensionaler, geometrischer Gestaltungen in eine Rolle thermoplastischen, bahnförmigen Polymermaterials/ gekennzeichnet durch eine zylindrische Schale (40), die auf einer angetriebenen Welle (33) drehbar gelagert ist und die mehrere einmal gebogene Formplatten (66) aufweist, deren äußere Formflächen mit mehreren dreidimensionalen, geometrischen Profilierungen (50) versehen sind; durch wenigstens ein Luftloch (54), das sich durch jede Formplatte (66) erstreckt, so daß von der Formfläche jeder Formplatte (66) Luft abgezogen werden kann;durch Mittel (118,132) zur kontinuierlichen Zuführung einer Länge bahnförmigen Polymermaterials (120) zu einer Stelle an den äußeren Formflächen der sich drehenden zylindrischen Schale (40) »"durch eine Heizvorrichtung (102), die die sich bewegende Polymerbahn (120) während der Drehung der Schale (40) kontinuierlich in thermoplastischen Zustand versetzt, damit an jede der aufeinanderfolgenden Formplatten (66) ein erwärmter Polymerbahnabschnitt (120) anliegt.; durch Mittel "(108, 110, 122) zur auihcbbaren Abdichtung der erwärmLen Polymerbahn (120) gegen und um den ganzen Rand jeder der aufeinanderfolgenden Formplatten (66) und mit Dichtstangen (162,164), die die erwärmte Polymerbahn (120) wenigstens gegen den zu dem Zylinder (40) axialen, hinteren Rand jeder Formplatte (66) anpreßen, um diesen Teil des Formplattenrandes gegen

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Lufteintritt abzudichten; durch Mittel (48,88,90), die durch das wenigstens eine Luftloch (54) zwischen der erwärmten Polymerbahn (120) und den Formflächen aufeinanderfolgender .Formplatten (66) nacheinander Luft abziehen, so daß Atmosphärondruck die erwärmte Polymerbahn (120) in die Gestalt der Formflächenprofilierungen drücken kann und durch Mittel (230) , die die geformte Polymerbahn nach ihrer Abkühlung in einen nichtplastischen Zustand aus der Anlage gegen die sich drehende_/ Formplatten-Formfläche kontinuierlich entfernen.
2. Vakuum-Formmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung der Dichtstangen (162, 164) und ihre Berührung der Polymerbahn (120) beginnen, bevor die Luft zwischen der Formplatte (66) und der Polymerbahn (120) abgezogen wird, und daß diese Vorgänge enden, nachdem die Wärmeformuhg vollständig abgeschlossen ist.
3. Vakuum-Formmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtstangen (162, 164) sich von der geformten Polymerbahn (120) entfernen während die Evakuierung fortgesetzt wird.
4. Vakuum-Formmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtstangen (162, 164) unabhängig von dem Zylinder (40) gelagert sind, und daß sie wenigstens eine Dichtstange (162 bzw. 164) aufweisen, die mit einer drehbaren, senkrecht verstellbaren Welle (Rohr 160) parallel zu dieser verbunden ist.
5. Vakuum-Formmaschine nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch Mittel auf dem Zylinder (40) , die die Dichtstange (162 bzw. 164) in Anpreßberührung mit der erwärmten Polymerbahn (120) drehen.

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6. Vakuum-Formmaschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Vakuumrohranordnung (165,166) längs des zu dem Zylinder (40) axialen, hinteren Randes jeder Formplatte (66) zur Verringerung des Druckes bei dem Rohr (165), so daß erweichtes Polymerbahnmaterial (120) auch durch Atmosphärendruck gegen die Formfläche gedrückt wird.
7. Vakuum-Formmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seiten des Zylinders (40) parallel sind, daß jeder Rand (106) der zylindrischen Schale (4 0) eine Reihe von mit Abstand angeordneten radialen, spitzen Stiften (110) aufweist, die die Polymerbahn (120) durchdringen, daß zwei endlose Ketten (122) um Rollen (124-127) umlaufen, die axial zu und mit Abstand außerhalb der zylindrischen Schale (4 0) angeordnet sind, wobei die eine Kette (122) gegenüber jeder Reihe von Stiften (110) vorsehen ist, so daß eine Länge der Kette (122) der Zylinderflächenkontur folgt und mit den Stiften (110) und einer zwischen diesen befindlichen Lage des erwärmten Polymermaterials (120) zusammengreift, um längs der Ränder (106) eine Randabdichtung gegen Lufteintritt zu schaffen.
8. Vakuum-Formmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jede Reihe der spitzen Stifte (110) in einer Kreisrille (108) angeordnet ist.

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