DE3128221A1

DE3128221A1 - "verfahren und vorrichtung zum herstellen von hohlen kunstharzgegenstaenden"

Info

Publication number: DE3128221A1
Application number: DE19813128221
Authority: DE
Inventors: Syoichi Fukuyama Hiroshima Teraoka
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-10-17
Filing date: 1981-07-16
Publication date: 1982-05-19
Also published as: KR840000174B1; US4592718A; GB2085797B; FR2492312B1; FR2492312A1; BR8105161A; GB2085797A; KR830005988A; DE3128221C2; US4423000A

Description

Beschreibung:

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Formen eines hohlen, in einer Form hergestellten Gegenstandes oder eines Spritz- bzw. Preßteils aus einem thermoplastischen Kunstharz, und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines hohlen, in einer Form · hergestellten Gegenstandes mittels einer mehrteiligen Form aus einem durch Wärme erweichten Kunststoffmaterial in Form eines Rohres oder in Form zweier parallel liegender Platten., wobei das Formmaterial im folgenden als Formling bezeichnet wird.

Die Erfindung befaßt sich gleichfalls mit einem Verfahren und einer Vorrichtung, die wirksam bei der Herstellung von tiefgezogenen Formgegenständen mit hochstehenden und vertieften Flächenteilen großer Höhe oder Tiefe oder von hohlen Formgegenständen mit einer komplizierten Form eingesetzt werden können, bei denen der hohle Teil in mehrere Abschnitte unterteilt ist. Ein derartiger hohler Formgegenstand mit" komplizierter Form ist beispielsweise ein Kollektor einer Solarheizung.

Ein typisches Verfahren zum Formen eines hohlen Gegenstandes aus einem Formling unter Verwendung einer mehrteiligen Form ist das Blasformen. Das Blasformen ist theoretisch ein Formverfahren, bei dem ein sackförmiges Material in einer geschlossenen, mehrteiligen Form ausgedehnt wird. Bei dem Blasformverfahren wird das Formmaterial durch die Trennflächen der mehrteiligen Form eingeklemmt, so daß der eingeklemmte

Teil nicht auseinandergezogen wird. Derjenige Teil des Formmaterials, der sich neben dem eingeklemmten Teil befindet, neigt .somit dazu, dünner zu werden. Diese Neigung ist stärker,. wenn der Formgegenstand eine größere Tiefe oder größere Abmessungen hat. Wenn vertiefte Gegenstände geformt werden sollen, die einen hohlen, doppelwandigen Aufbau und eine Vertiefung haben, muß das Formmaterial durch den gesamten Umfang der Trennflächen der mehrteiligen Form eingeklemmt werden. Da der Umfangskantenteil der Öffnung eines derartigen Formgegenstandes an die Trennfläche der mehrteiligen Form angrenzt, hat dieser Umfangsrandteil die kleinste Stärke. Wenn insbesondere der Formgegenstand eine tiefgezogene Form hat, nimmt die örtliche Änderung der Stärke des Formmaterials aufgrund der Ausdehnung während des Formens weiter zu, so daß die Tiefe eines nach diesem Formverfahren hergestellten Formgegenstandes beträchtlich beschränkt ist.

Wenn ein Patrizenelement bei der Herstellung eines Formge-" · genstandes mit einer Vertiefung verwandt wird, drücken die Formflächen der Patrize auf den Formling zum Zeitpunkt des Schließens der mehrteiligen Form oder bewirkt der innere Luftdruck des rohrförmigen Formlings, daß der Umfangsteil des Formlinge aus der. Form herausquillt, so daß Teile des Formlings, der aus der Form herauskommt, manchmal dünn werden. Das hat zur Folge, daß das Formen des Produktes in der gewünschten Beschaffenheit und Form unmöglich ist, oder daß das Produkt eine so kleine Wandstärke hat, daß es für den praktischen Anwendungszweck nicht verwandt werden kann.

Es ist ein besseres Verfahren zum Formen eines Formgegenstandes mit einer Vertiefung und einer hohlen Doppelwand aus einem Formmaterial mit einer mehrteiligen Form bekannt, bei dem ein gleitend verschiebbares, zylindrisches Element am Außenumfang" eines Formelementes vorgesehen ist, und das Formmaterial in einen beschränkten Raum eingeschlossen wird, der

von dem zylindrischen Element und dem anderen Formelement eingeschlossen ist, während die·mehrteilige Form offen gehalten wird, woraufhin zur Durchführung des Formvorganges die mehrteilige Form geschlossen v/ird. Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise aus der Japanischen Patentveröffentlichung 1.4152/1971 bzw. der US-PS 3 736 201, der G-B-PS 1 346 499 und der DE-PS 2 137 183 bekannt. Da bei diesem Verfahren das Formmaterial nicht in der geschlossenen mehrteiligen Form ausgedehnt w.irdj sondern in dem oben erwähnten beschränkten Raum geformt wird? kann ein örtliches Dünnerwerden des Fbrmlings während des Blasformens verhindert werden und können Formge-.'genstände mit einer Vertiefung mit beträchtlicher Tiefe her- ^: gestellt werden. Dieses bekannte Verfahren macht ,jedoch die zusätzliche Anordnung des zylindrischen Elementes zur Bildung des beschränkten Raumes zusammen mit·einem Formelement notwendig.

Bei einem weiteren bekannten Verfahren zum Formen eines hohlen Gegenstandes mit einer mehrteiligen Form wird gleichzeitig das Blasformen und das Vakuumsaugformen verwandt,·indem Vakuumsauglöcher an der Außenfläche der Formhohlräume einer gewöhnlichen Blasform vorgesehen sind« Dieses Verfahren ist beispielsweise in der Japanischen Offenlegungsschrift 112965/ 1979 beschrieben. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß es bei diesem Verfahren schwierig ist, Formgegenstände herzustellen, die eine Vielzahl von geschlossenen hohlen Teilen enthalten und eine komplizierte Form haben.

Durch die Erfindung sollen ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von hohlen Kunststoffgegenständen geschaffen werden, die die oben erwähnten Mangel nicht aufweisen.

Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung sollen tiefgezogene hohle Kunststoffge-

genstände, beispielsweise Formgegenstände mit einer tiefen Vertiefung und einem hohlen, doppelwandigen Aufbau,leicht hergestellt werden, und soll es möglich sein, Formgegenstände mit einer Vielzahl von geschlossenen hohlen Teilen zu bilden. Ein derartiger Formgegenstand kann beispielsweise als Kollektorteil einer Solarheizung benutzt werden.

Dazu wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen eines hohlen Kunstharζgegenstandes eine mehrteilige Form geöffnet, die eine innere Formfläche aufweist, deren Umriß mit der Form des gewünschten Gegenstandes übereinstimmt, wird ein erwärmtes Formmaterial aus thermoplastischem Kunstharz in Form eines Rohres oder in Form zweier parallel liegender Platten (Vorformling) in einen Raum zwischen den gegenüberliegenden Formelementen der Form eingebracht, wird von außen ein Unterdruck nach und nach an Unterdrucksauglöeher angelegt, die .in der Formfläche und in den Trennflächen der mehrteiligen' Form vorgesehen sind, um den Vorformling nach einem Vakuumsaugformverfahren zu formen, und wird bei anliegendem Unterdruck oder nach einer Unterbrechung des Anlegens des Unter-' druckes die Form geschlossen, um das Formmaterial in die endgültige gewünschte Form zu bringen, während es mit der gesamten Formfläche der Form in Berührung gehalten wird.

Durch die Erfindung wird weiterhin ein Verfahren zum Herstellen eines hohlen Kunstharzgegenstandes vorgeschlagen, der allgemein eine Form hat, die zwei an. ihren Böden miteinander verbundenen Körben entspricht, wobei am Außenumfang ein hohler Teil ausgebildet ist, und wobei der Gegenstand wenigstens einen nicht hohlen, ersten Teil, der aus der Verbindung der. Böden der beiden Körbe resultiert_yund wenigstens einen höhlen zweiten-Teil aufweist, der aus der Verbindung der Böden der beiden Körbe resultiert und der gegenüber dem am Umfang angeordneten hohlen Teil isoliert ist. Das Verfahren besteht

dabei darin, eine mehrteilige Form mit Formhohlräumen mit einem Umrißj, der der Form des gewünschten Gegenstandes entspricht, zu öffnen, ein in Wärme erweichtes Formmaterial aus thermoplastischem Kunstharz in Form eines Rohres öder zweier parallel liegender Platten (Vorformling) in einen Raum zwischen den gegenüberliegenden Formelementen der Form einzubringen, von außen einen Unterdruck nach und nach an Unterdrucksauglöcher zu legen, die in den Formhohlräumen und in den Trennflächen der Form vorgesehen sind, um dadurch das Formmaterial in eine korbartige Form zu bringen, und bei anliegendem Unterdruck oder nach Beendigung des Anlegens des Unterdruckes die mehrteilige Form zu schließen^ um die beiden Hälften des Formmaterials zu einem einteiligen, geformten Teil an der Umfangskante und. an dem Teil des Formmaterials zu verbinden, der dem wenigstens einen ersten Teil des geformten Gegenstandes entspricht. Nach diesem Verfahren kann der Formvorgang innerhalb einer Zeitspanne von nur wenigen Sekunden erfolgen.·

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfaßt eine mehrteilige Form mit einer inneren Formfläche mit einem Umriß, der der Form des gewünschten Gegenstandes entspricht, die aus gegenüberliegenden Formelementen besteht, die dann, wenn die Form offen ist, im Raum zwischen den Formelementen ein erwärmtes Formmaterial aus thermoplastischem Kunstharz in Form eines Rohres oder zweier parallel liegender Platten aufnehmen kann, wobei die mehrteilige Form Vakuumsauglöcher an ihren inneren Formflächen und ihren Trennflächen aufweist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Herstellen hohler Kunstharzgegenstände, die allgemein eine Form haben, die zwei an ihren Böden miteinander verbundenen Körben entspricht, wo.bei ein hohler Teil am Umfang der Gegenstände ausgebildet ist, und die Gegenstände wenigstens einen nicht hohlen ersten Teil, der aus der Verbindung der Böden der beiden Körbe resultiert

Q £ 4,

und wenigstens einen hohlen zweiten Teil aufweisen, der aus der Verbindung der Böden der beiden Körbe resultiert und von dem am Umfang angeordneten hohlen Teil isoliert ist, 'umfaßt eine mehrteilige Form mit Formhohlräumen und einem Umriß, der der Form des gewünschten Gegenstandes entspricht, wobei die Form aus gegenüberliegenden Formelementen besteht, die dann, wenn die Form geöffnet ist, in einem Zwischenraum zwischen den Formteilen erwärmtes Formmaterial aus einem thermoplastischen Kunstharz in Form eines Rohres oder zwei parallel liegender Platten aufnehmen kann, und die Form Vakuumsauglöcher aufweist, die in ihren Formhohlräumen und Trennflächen vorgesehen sind.

Das erfindungsgemäße Formverfahren wird in der folgenden Weise durchgeführt, wenn die mehrteilige Form aus zwei.Matrizenformelementen besteht. Ein Vorformling wird in den Zwischenraum zwischen den beiden gegenüberliegenden Formelementen eingebracht, während die Form geöffnet ist. Anschließend werden die Formelemente leicht aufeinander zu bewegt, um die Trenn-' flächen der Form in einen leichten Kontakt mit der Außenfläche des Vorformlings zu bringen. Durch das Anlegen eines Unterdrucks an die Vakuumsauglöcher in den- Trennflächen werden diejenigen Teile des Vorformlings, die an den Trennflächen anliegen, an die Trennflächen angezogen, so daß ein geschlossener Raum durch den Vorformling und die Formhohlräume gebildet wird. Aufgrund des an den Sauglöchern der Formfläche anliegenden Unterdruckes wird der Vorformling auf die Formhohlräume zu angezogen und nimmt der Vorformling im wesentlichen die Form der Formhohlräume an.. In diesem Zustand wird der Vorformling vakuumsauggeformt.

Anschließend wird die mehrteilige Form geschlossen, um die" beiden Hälften des Vorformlings zu einer einteiligen geformten Anordnung an dem Teil des geformten Gegenstandes zu verbinden, der den Trennflächen der Form entspricht. Gegebenen-

falls wird das Saugen an den Sauglöchern fortgesetzt, wenn die Form geschlossen ist. Erforderlichenfalls kann die Form jedoch auch nach einer Unterbrechung des Saugvorganges geschlossen werden. Das Formen kann dadurch erleichtert werden, daß .Druckluft in den'"■ hohlen Teil des geformten Gegenstandes über ein geeignetes-, an sich bekanntes Verfahren, beispielsweise unter Verwendung einer Spritze, eingeblasen wird, während die Form geschlossen ist. Der oben beschriebene Formzyklus ist vorzugsweise so kurz wie möglich, da dann, v/enn das Formen ein langes Zeitintervall in Anspruch nimmtj der Vorformling abgekühlt wird und schwierig zu formen ist«,

Wenn somit die beiden Formelemente Matrizen sind, erfolgt erfindungsgemäß 'das Schließen der Formflächen der Formelemente, das zum Formen eines Vorformlings erforderlich ist, dadurch, ' daß der Vorformling an die Vakuumsauglöcher angezogen wird, die in den Trennflächen der Form vorgesehen sind. Derjenige Teil des Vorformlings, der festgehalten werden muß, d.h. derjenige Teil des Vorformlings, der während des Formvorganges nicht auseinandergezogen werden soll, ist somit .nicht ein Teil, der den gesamten Trennflächen der mehrteiligen Form entspricht, sondern ein Teil, der einem fortlaufenden oder linearen Bereich entspricht, der entlang der Vakuumsauglöcher verläuft. Derjenige Teil des Formmaterials, der den Trennflächen der Form innen von den Vakuumsauglöchern entspricht, wird daher während des Formvorganges auf die Hohlräume zu gezogen. Das hat zur Folge, daß die Gefahr ausgeschlossen oder merklich verringert ist,· daß der Teil des Formmaterials, der an die Trennflächen der mehrteiligen Form angrenzt, dünn wird. Wie es im folgenden im einzelnen beschrieben wird, werden die Stellen, an denen sich die Vakuumsauglöcher in den Trennflächen befinden, die den Hohlraum umgeben, je nach Wunsch in Abhängigkeit von der Tiefe des Hohlraumes bestimmt.

Wenn die mehrteilige Form aus einer Matrize und einer Patrize besteht, erfolgt das erfindungsgeraäße Formverfahren in der folgenden Weise. Zuerst wird ein Unterdruck an die Vakuumsauglöcher in der Formfläche und die Vakuumsauglöcher, in den Trennflächen der Form gelegt und werden die Matrize und die Patrize auf den Vorformling zu bewegt. Das Formen des Vorformlings an der Matrize erfolgt in der oben beschriebenen. Weise. Durch die Vorwärtsbewegung der.Patrize wird in der Zwischenzeit der Vorformling grob in eine C-Form in der frühen Formphase, wie beim Tiefziehen geformt. Anschliessend kommt.die Außenfläche des C-förmigen Teils des Vorformlings· mit den Umfangsteilen der Trennflächen in Kontakt und wird die Außenfläche an die Treiinflachen durch den Unterdruck 'angezogen, der an den Sauglöchern in den Trennflächen liegt, um einen geschlossenen Raum zu bilden. Daraufhin wird der Vorformling durch Vakuumsaugformen in eine· Form gebracht, die der Formfläche der Patrize entspricht. Auch in diesem Fall wird der Teil des Vorformlings, der sich an die Trennfläche · der Form anschließt, nicht an die gesamte Trennfläche, sondern an die Vakuumsauglöcher angezogen, die in gegebenen Intervallen längs des Außenumfangs der Trennflächen vorgesehen sind. Da somit dieser Teil durch einen fortlaufenden oder linearen Teil längs der Sauglöcher festgehalten wird, ist die Gefahr merklich herabgesetzt, daß dieser Teil auf der Hohlraumseite dünn wird.

.Während der Saugvorgang fortgesetzt wird, oder nachdem der Saugvorgang unterbrochen ist, werden die Matrize und die Patrize geschlossen, um dadurch das Formmaterial in eine einteilig geformte Anordnung an dem Teil umzuwandeln, der den Trennflächen der Form entspricht. Das Formen kann dadurch erleichtert werden, daß Druckluft in das Innere des geformten Gegenstandes in der geschlossenen Form mit' demselben Verfahren eingeblasen -wird, das oben beschrieben wurde. Durch diesen Arbeitsvorgang können Formgegenstände mit feinen Er-

höhungen und Vertiefungen, kleinen Buchstaben, Paser- oder Kornmustern usw. genau und naturgetreu entsprechend der Formfläche der Form geformt werden und nimmt auch der Glanz der geformten Gegenstände zu.

Erfindungsgemäß kann daher die örtliche Abnahme der Wandstärke beim Blasformen ausgeschlossen oder merklich herabgesetzt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung haben daher den Vorteil, daß nicht nur hohle Formgegenstände mit Tiefziehformen, sondern auch hohle Gegenstände mit einer tiefgezogenen konkaven Form mit einem Verhältnis der Tiefe zur Breite von 1:1, die bisher durch Blasformen nicht geformt werden konnten, aus Formmaterial durch Unterdrucksaugformen mit einer mehrteiligen Form hergestellt werden. Das kann darüberhinaus erfolgen, ohne daß ein Halteelement, beispielsweise ein-Zylinder, zum Schliessen des Umfangsteils der mehrteiligen Form notwendig ist.

Die Vakuumsauglöcher an den Trennflächen der mehrteiligen Form gemäß der Erfindung können an dem Teil der Trennflächen angeordnet sein, der der Formfläche der mehrteiligen Form näher liegt, wenn.der geformte Gegenstand eine flachgezogene Form haben soll. Bei- der Herstellung von Formgegenständen mit einer tiefgezogenen Form sind diese Löcher vorzugsweise in der Nähe des Außenumfangs der Trennflächen angeordnet.

Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der Vorformling im Zwischenraum zwischen den offenen Formelementen in die Form eines Korbes durch die Elemente der Form dadurch Geformt, daß ein Unterdruck in beiden Trennflächen und in den Formhohlräumen der Form über die Vakuumsauglöcher darin erzeugt wird«, In diesem Fall sind die Vakuumsauglöcher längs des Außenumfangs der Trennflächen der Form vorgesehen. Durch die Säugwirkung durch diese Sauglöcher werden diejenigen Teile des Vorformlinges, die den Trennflächen der Form entsprechen, auf

die Trennflächen zu und an die Trennflächen gezogen, woraufhin die Formhohlräume der Form dicht verschlossen v/erden.

j ■ p.h; mit anderen Worten, daß erfindungsgemäß das dichte Ver- ; schließen der Formhohlräume, das für das Vakuumsaugformen

: des Formmaterials erforderlich ist, einfach dadurch "bewirkt

werden kann, daß das Formmaterial benutzt wird, ohne daß es notwendig ist, die Formelemente zu schließen oder eine zu-■ sätzliche Dichtungseinrichtung zu verwenden, wie· es bekannter-

j . weise der Fall ist.

Durch das Schließen der mehrteiligen Form werden der Umfangsrandbereich des Formmaterials in Form eines Korbes und derjenige Teil' des Formmaterials, der dem ersten Teil entspricht, ! ■ zu einer einteiligen Anordnung verbunden, wobei diese Teile , die gewünschte hohle Form annehmen. Da zum Zeitpunkt des·

! Schließens der Form -das Formmaterial .die Form eines Korbes

- hat, kommt es nie-vor, daß es aus der Form herausquillt, da ^; der hochstehende ,Teil der Form gegen das Formmaterial drückt,

selbst wenn das Formmaterial am Anfang ein sackförmiger.Vorformling ist. . ·

Nach dem oben beschriebenen Verfahren können somit Formgegenstände mit einer speziellen Hohlforia, insbesondere Formgegenstände mit einer Vielzahl von hohlen Teilen, beispielsweise Gegenstände, die sich als Solarheizungskollektoren eignen, einfach und sicher aus einem Vorformling durch Vakuumsaugformen unter Verwendung einer mehrteiligen Form her- · gestellt werden.

Das Schließen der Formhohlräume, das: für das Unterdrucksaugformen eines Vorformlinges erforderlich ist, wird weiterhin dadurch bewirkt, daß der Vorformling an die Vakuumsauglöcher in den Trennflächen der Form angezogen wird. Der Teil des Vorformlinges, der durch die Saugwirkung festzuhalten ist, d.h. der Teil des Vorformlinges, der während des Formvorgan-

ges nicht gezogen wird, ist kein Teil, der der gesamten Tr.ennflache der mehrteiligen Form entspricht, sondern ein Teil, der einem fortlaufenden oder linearen Teil entspricht, der sich längs der Vakuumsauglöcher erstreckt. Die Gefahr, daß der Teil des Vorformlings, der an'die Trennflächen der mehrteiligen Form angrenzt, dünner als die anderen Teile wird, kann dadurch beseitigt oder merklich herabgesetzt werden, was eine Folge der Tatsache ist, daß das Formmaterial in Richtung auf die Formhohlräume während des Formens gezogen wird. ·

Der hohle geformte Gegenstand, der in dieser Weise erhalten, werden kann, kann als Solarheizungskollektor von Wasserheizungen verwandt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet s.ich zum Formen von thermoplastischen Kunstharzen, wie beispielsweise Mitteldruck-Polyäthylen, Polypropylen und ABS-Harzen. Ein derartiges Kunststofformmaterial kann in Plattenform, beispielsweise durch einen Extruder geformt und anschließend in dieser Form der mehrteiligen Form gemäß der Erfindung zugeführt werden. Es kann auch ein plattenartiges Material, das abgekühlt ist, erwärmt werden, während es zwischen zwei Rahmen gehalten wird, und anschließend der Form zugeführt werden.

Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1,2 und 3 in Schnittansichten ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Formverfahrens;

Fig. 4 und 5 Seitenansichten von Beispielen der

Anordnung der Vakuumsauglöcher bei

einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Formvorrichtung;

Fig. 6 in einer vergrößerten Schnittansicht

einen Teil der in Fig. 3 dargestellten Anordnung;

Fig. 7 in einer Draufsicht ein Beispiel

eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Formgegenstandes ;

Fig. 8 in einer Schnittansicht von oben ein

weiteres Beispiel eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestell- ^: . ten Formgegenstandes;

Fig. 9 . eine Schnittansicht längs der Linie ' ' III-III in Fig. 7;

Fig. 10. ' eine Schnittansicht längs der Linie

. IV-IV in Fig. .8; ."

^; Fig. 11 bis 14 in Schnittansichten .ein weiteres j Ausführungsbeispiel des erfindungs-

! . ■ gemäßen Verfahrens;

Fig. 15 in einer Teillängsschnittansicht

ein Verfahren zum Herstellen eines Körpers einer Solarheizung aus dem Formgegenstand gemäß der Erfindung; und

Fig. 16 ' eine teilweise gebrochene Vorderan

sicht eines Beispiels einer Solar-

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heizung, die unter Verwendung eines Formgegenstandes aufgebaut ist, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhalten wurde.

Bei den in den Fig. 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispielen wird ein mehrteilige Form aus einem Matrizenelement 1 und einem Patrizenelement 2 verwandt. Ein Ausführungsbeispiel, bei.dem die mehrteilige Form aus zwei Matrizenelementen besteht, ist aus-der folgenden Beschreibung der in den Fig. 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispielen ohne weiteres ersichtlich.

Sowohl im Matrizenelement 1 als auch im Patrizenelement 2 sind Vakuumsauglöcher 3 in der Formfläche und Vakuumsauglöcher 4 in den Trennflächen der Form vorgesehen. Die Sauglöcher 4 in den Trennflächen sind in der Nähe des Außenumfangs der Trennflächen vorgesehen, wenn der gewünschte Formgegenstand eine tiefgezogene Form hat, wie es in Fig. 4 dargestellt ist. Wenn der gewünschte Formgegenstand eine flachgezogene Form hat, können die Sauglöcher 4 an dem Teil der Trennfläche angeordnet sein, der sich in der Nähe der Formfläche befindet, wie es in Fig. 5 dargestellt ist. Die Vakuumsauglöcher 3 und 4 sind mit einer nicht dargestellten Vakuumquelle über Löcher 5 verbunden. ·

Während des Betriebs werden das Matrizenelement 1 und das Patrizenelement 2 geöffnet und wird ein Vorformling 6 aus thermoplastischem Harz, beispielsweise aus Polypropylen, in den Zwischenraum zwischen den Formelementen 1 und 2 vom Werkzeug 7 eines Extruders eingeführt, der über der mehrteiligen Form angeordnet ist, wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Der Vorformling hat eine derartige Größe, daß seine Breite von links nach rechts der Form in Fig. 4 und 5 etwas größer als die Breite der Matrize 1 und der Patrize 2 in derselben Richtung ist,

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Die Matrize 1 und die Patrize 2 v/erden auf den Vorformling 6 zu bewegt, und ein Unterdruck wird an die Löcher 3 und 4 über die Löcher 5 gelegt. In der Anfangsphase kommt somit der Vorformling 6 mit den Trenriflächen der Matrize 1 und der Patrize 2 zur Bildung eines geschlossenen Bereiches in Berührung,wie · es in Fig. 2 dargestellt ist. Anschließend wird der Vorformling durch Vakuumsaugformen in eine Form gebracht, die der · Form der vorstehenden Formfläche .der Patrize 2 entspricht. In der Zwischenzeit ist der Teil des Vorformlings, der mit· der Formfläche der Matrize 1 in Berührung steht, durch Vakuumsaugformen in eine Form gebracht, die der Form der Formfläche der Matrize 1 entspricht. Schließlich werden die Matrize 1 und die Patrize 2 vollständig geschlossen, wodurch der Vorformling zu einer einteiligen Anordnung geformt wird, indem diejenigen Teile miteinander verbunden v/erden, die den Trennflächen' der Form entsprechen. In dieser Weise wird ein hohler Formgegenstand A mit dem endgültigen Doppelaufbau erhalten, wie.es in Fig. 3 dargestellt ist.

Während des Vakuumsaugforraens mittels des Matrizenelements 1 -und des Patr-izenelements 2 wird der 'Teil a des Vorformlings 6, der sich zwischen den Vakuumsauglöchern 4 in der Trennfläche und dem Rand der Formfläche befindet, zur Fonmflache gezogen, wie es in Fig. 6 dargestellt ist. Das hat zur Folge, daß ein Dünnerwerden des Teiles b des Formgegenstandes A,der ' sich an die Formfläche anschließt, ausgeschlossen oder merklich verringert wird. . '

Wenn ein Formgegenstand A mit einem Faser- oder Körnermuster, einem Muster aus feinen Erhebungen und Vertiefungen oder feinen Buchstaben unter Verwendung eines Formhohlraumes mit einem derartigen Muster herzustellen ist, kann das Formen dadurch erleichtert werden, daß Druckluft unter einem Druck von beispielsweise etwa 5 bis 10· kg/cm in den hohlen Teil des Formgegenstandes A in der geschlossenen mehrteiligen Form

•unter Verwendung eines spritzenförmigen Einlaßrohres 8 eingeblasen wird. Wenn beispielsweise ein ABS-Harz als Formmaterial verwandt wird, kann das in die Formfläche gravierte Muster sehr genau auf der Oberfläche des Formgegenstandes A durch diese Lufteinblasung reproduziert werden. Wenn somit eine Beschichtung erfolgt, kann ein Gegenstand mit einer glänzenden spiegelartigen Fläche sehr leicht erhalten werden.

Im folgenden wird anhand der Fig. 7 bis 14 ein Ausführungsbeispiel zum Formen eines hohlen Kunststoffgegenstandes "be^· schrieben, der sich als Bauteil einer Solarheizung eignet.·

Der Formgegenstand A in Fig. 7 ist ein einteiliger Gegenstand, der aus einem -Wärmesammelteil 51 zum Absorbieren der Sonnenstrahlung aus parallelen rohrförmigen Teilen 52 und einem rohrförmigen Verbindungsteil 53 zum Verbinden der rohrförmigen Teile 52 und einem hohlen Wandteil 54 besteht, der um· den Wärmesammelteil 51 herum-und außerhalb des Wärmesammelteils 51. vorgesehen ist. Dieser Formgegenstand wird dadurch erzeugt, daß zwei Kunstharzplatten nebeneinander angeordnet werden, diese Platten in eine vorbestimmte korbartige Form geformt v/erden, ein hohler Teil 54 um den geformten Gegenstand herum gebildet wird und die Böden der beiden Körbe an bestimmten Teilen im Inneren des hohlen Teils 54 verbunden werden, um nicht hohle Teile 55, d.h. erste Teile, zu bilden, woraufhin die Böden der beiden Körbe an bestimmten Teilen zur Bildung von hohlen Teilen 52 und 53, d.h. von zweiten Teilen, miteinander verbunden werden.

Der Formgegenstand A, der in Fig. 8 und 10 dargestellt ist, ist gleich dem in Fig. 7 und 9 dargestellten'Formgegenstand mit der Ausnahme, daß der rohrförmige Teil 52 einen nahezu trapezförmigen Querschnitt hat. Dieser Formgegenatand kann auch ein Bauteil einer Solarheizung nein.

Eine unter Verwendung des Formgegenstandes A in Fig. 7 und 9 aufgebauter- Solarheizung ist in Fig.. 16 dargestellt.

Der in Fig. 16 dargestellte Formgegenstand A "besteht beispielsweise aus Polypropylen. Der Wärmekollektor 51 v/eist ein Einlaßrohr und ein Auslaßrohr auf,-.die beide nicht dargestellt sind und durch die ein Wärmeübertragungsmedium, vor- zugsweise Wasser, geführt wird. Der hohle Teil 54, der außerhalb des Kollektors 51 über den nicht hohlen Teil 55 angeformt ist, bildet die Außenwand des Solarkollektors. Eine Deckelplatte 28 ist am oberen Ende der Außenwand des Kollektors befestigt. Gegebenenfalls besteht die Deckelplatte 28 aus einem Material mit einer hohen Lichtdurchlässigkeit bezüglich der Sonnenstrahlung, beispielsweise aus Methylmethacrylatharz oder Polycarbonat in Plattenform. Eine Bodenplatte 23 ist am unteren Ende der Außenwand des Kollektors vorgesehen. Ein wärmeisolierendes Material 26, beispielsweise aus geschäumtem Polyurethan, ist in den hohlen Teil 54 der Außenwand und -in den Raum gefüllt, der vom Kollektor, der Außenwand und der Bodenplatte begrenzt wird. Das Einfüllen des wärmeisolierenden Materials in den hohlen Teil 54 erfolgt über ein Loch 22. Um den Wirkungsgrad der Absorption der Wärmestrahlung zu erhöhen, ist der Kollektor 51 vollständig schwarz gefärbt oder schwarz angestrichen. Es kann auch die untere Hälfte des Kollektors schwarz gefärbt sein, während die obere Hälfte lichtdurchlässig gehalten ist.

Bei dem in den Fig. 11 bis 14 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Elemente 11 der mehrteiligen Form horizontal einander gegenüber vorgesehen. Die Formelemente 11 enthalten Formhohlräume 12 mit einer Form, die dem Korb mit dem oben beschriebenen Aufbau entsprechen. Die Formhohlräume in .den Fig. 11 bis haben einen Umriß, der dem Formgegenstand in·Fig. 7 und 9 entspricht. Die in der Zeichnung dargestellten mehrteiligen Formen können durch ein an sich bekanntes Verfahren geöffnet oder

geschlossen werden.

Vakuumsauglöcher 14 sind in den Formhohlräumen vorgesehen, -wahrend sich Vakuumsauglöcher 15 in den Trennflächen 13 "befinden. Die Löcher 14 sind in geeigneten Abständen in einer Richtung in einer Linie angeordnet, die der Längsrichtung des rohrförmigen hohlen Teils 52 entspricht. Die Löcher 15 können in geeigneten Abständen in einer Linie entlang des Umfangs der Trennflächen 13 vorgesehen sein. Die Löcher 14 und 15 stehen miteinander über Löcher 16 in Verbindung, die in der mehrteiligen Form 11 ausgebildet sind.. Die Löcher 16 sind mit einer ■ Vakuumquelle 5 beispielsweise einer nicht dargestellten Vakuumpumpe, verbunden.

Beim Herstellen des Formgegenstandes A- wird die mehrteilige Form nach einem bekannten Verfahren geöffnet. Ein Vorformling 17 aus zwei Plätten wird in den Zwischenraum zwischen den Formelementen 11 in der in Fig. 11 dargestellten ΐ/eise eingebracht. Der Vorformling hat eine derartige Größe, daß seine Breite in der Richtung, die der Links-Rechts-Richtung des geformten Gegenstandes A in Fig. 7 entspricht, etwas größer als die Breite der Formelemente 11 in derselben Richtung ist. Das Einbringen des Vorformlings in den Zwischenraum zwischen den Formelementen 11 kann durch ein an sich bekanntes Verfahren, beispielsweise dasselbe Verfahren erfolgen, das bei einem heißen Vorformling,einem kalten Vorformling oder bei einem plattenförmigen Vorformling verwandt wird. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Vorformling direkt in den obengenannten Zwischenraum von einem Werkzeug 18 eines Extruders extrudiert, der über dem Zwischenraum zwischen den Formelementen 11 angeordnet ist.

Wenn der Vorformling 17 aus zwei parallel verlaufenden Platten besteht oder rohrförmig mit einem offenen Ende am unteren Teil ausgebildet ist, kann - je nach den Erfordernissen - ein Luftgebläse 19 vorgesehen sein, um heiße Druckluft gegen dio Trenn-

flächen 13 am Umfang der Formelemente 11 zu blasen. Das Luftgebläse 19 hat eine rahmenartige Form und- eine Blasöffnung 19a zum Blasen von heißer Druckluft gegen denjenigen Teil des Vorformlings, der der Trennflache 13 entspricht. Das Luftgebläse 19 kann über eine nicht dargestellte Hebeeinrichtung in eine . Lage angehoben werden, die der Höhe der Trennflache 13 entspricht, und in eine Lage außerhalb des Raumes zwischen den .Formelementen 11 abgesenkt werden.

Während des Betriebs werden die Formelemente 11 auf den Vorformling 17'zu bewegt und wird ein Unterdruck an die Löcher- 14 und 15 über die Löcher 16 gelegt. Das hat zur Folge, daß der Vorformling an die Trennflächen 13 der Formelemente 11 angezogen, wird, und daß die Formhohlräume 12 der Form durch das Anziehen des Vorformlings 17 dicht verschlossen werden, wie es in Fig. 12 dargestellt ist. Wenn der Vorformling 12 eine Form mit einem offenen unteren Ende hat, kann dieser dichte Verschluß dadurch erleichtert werden, daß das Luftgebläse in eine bestimmte Lage· angehoben "wird und heiße Druckluft gegen· den Vorformling gleichzeitig mit dem Anziehen des· Vorformlings an die Trennflächen 13 durch einen Unterdruck geblasen wird. Das führt zu einer Erhöhung der .Formgeschwindigkeit.

Wenn der dichte Abschluß der Formhbhlräume 12 erfolgt ist,kommt " die Saugkraft ari den Löchern 14 wirkungsvoll zum Einsatz und wird der Vorformling an die Innenwandflächen der Formhohlräume 12 angezogen. Der Vorformling wird daher über ein Vakuumsaugformen in der in Fig. 13 dargestellten Weise geformt.·

Anschließend werden die Formelemente 11 geschlossen. Wenn das · · Luftgebläse 19'benutzt wird, wird es in eine Lage außerhalb des Zwischenraumes zwischen den Formelementen 11 vor dem Schließen j der Form abgesenkt. Durch das Schließen der Formelemente .11 werden die Umfangsteile des geformten Gegenstandes an den Formelementen und diejenigen Teile des geformten Gegenstandes, die den

ersten Teilen'55 entsprechen, zur Bildung eines nicht hohlen Teils miteinander verbunden. Es wird somit ein Formgegestand mit den hohlen Teilen 52 und 53 gebildet, wie es in Fig. 14 dargestellt ist.

Erforderlichenfalls kann das Formen der hohlon Teile 52 und

53 dadurch erleichtert werden, daß Luft in di hohlen Teile 52 und 53 des Formgegenstandes in der geschlossenen Form geblasen wird. , \

Das Einblasen der Luft 'kann unter Verwendung eines spritzenartigen Lufteinblasrohres erfolgen. Das Lufteinblasrohr 20 ist in Fig. 14 dargestellt. Das Lufteinblasrohr 20 ist im Formelcment 11 -vorgesehen und kann vor und zurück bewegt werden. Wenn der Vorformling 17 durch Vakuumsaugformen geformt wird, wird das Lüfteinbläarohr 20 in eine Lage zurückbewegt, in der sein Nadelrohr 21 nicht in den Formhohlraum 12 vorsteht. Beim Einblasen der Luft wird das Lufteinblasrohr in die hohlen Teile

54 und 52 des geformten Gegenstandes eingeführt.

Der geformte Gegenstand wird aus den Formelementen 11 in üblicher Weise herausgenommen.

Aus dem Formgegenstand A kann ein mit Kollektoren ausgerüsteter kastenförmiger Aufbau einer Solarheizung gebildet werden» Ein spezielles Beispiel des Aufbaus einer derartigen Anordnung •wird im folgenden anhand von Fig. 15 beschrieben.

Ein Loch 22 ist an einer geeigneten Stelle der Innenwand des hohlen Teils 54 eines korbartigen Teils des Formgegenstandes A vorgesehen. Der Formgegenstand A ist in eine nicht dargestellte hölzerne Form oder eine ähnliche Einrichtung eingepaßt und nahezu horizontal angeordnet, so daß der korbartige Teil mit dem Loch 22 nach oben angeordnet ist. Eine Bodenplatte 23 und eine Halteplatte B in Form einer Gewichtsplatte sind am Formgegen-

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stand A angebracht. Ein aufschäumbares Kuhstharzmaterial, beispielsweise Polyurethan, ist in den oberen korbartigen Teil 25 des Formgegenstandes A über Öffnungen 24 in der Bodenplatte 23 und in der Halteplatte B eingespritzt und darin aufgeschäumt. Wenn der obere korbartige Teil 25 und der hohle Teil 54 mit dem Harzschaum 26 gefüllt sind, wird die Halteplatte B entfernt. Die Bodenplatte 23 ist in einem Stück mit dem

j Hauptkörper des Kollektors über den Harzschaum verbunden. Zu-

sätzlich zur Verbindung der Bodenplatten 23 über den Harzschaum ί ' kann diese auch am Hauptkörper des Kollektors durch Schweißen oder durch eine Bolzenverbindung befes-tigt sein.

Eine lichtdurchlässige Deckelplatte 28 ist auf dem anderen korb- ! artigen Teil 27 befestigt, um diesen dicht zu verschließen.

Die hohlen zweiten Teile 52 und 53 des Formgegenstandes bilden einen Kollektor, wobei eine nicht dargestellte Leitung-angebracht ist, um ein Wärmeübertragungsmedium, beispielsweise Wasser, hinduröhzuführen.

Anstelle der Gewichtsplatte kann das Halteelement B auch eine bewegliche Platte einer nicht dargestellten Presse sein.

ZB Leerseite

Claims

·. F.Zumsteln sen. - Dr. E. Assmanrf ν DT. R. Kocmlgsbcrger

.-Ing. F. Klengseisen - Dr. F. ZumsieSn jun.

PATENTANWÄLTE

ZUGELAS
HBPUBZ

3/Li

F9093-K1 (Tera)/SII

SYOICHI TERAOKA₉ Fukuyama-shi, Japan

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von hohlen Kunstharzgegenstanden

Verfahren zum Herstellen von hohlen Kunstharzgegenstanden, dadurch gekennzeichnet, daß eine mehrteilige Form mit einer inneren Formfläche mit einem Umriß, der der Form des gewünschten Gegenstandes entspricht, geöffnet wird,

daß ein erwärmtes Formmaterial aus thermoplastischem.Kunstharz in Form eines Rohres oder in Form von zwei parallel liegenden Platten in den Zv/ischenraum zwischen den gegenüberliegenden Formelementen der mehrteiligen Form eingebracht wird,

daß ein Unterdruck an Vakuumsauglöcher angelegt wird, die in der Formfläche und in den Trennflächen der mehrteiligen Form vorgesehen sind, um das Formmaterial einem Vakuumsaugformen auszusetzen?

und daß bei anliegendem Unterdruck oder nach Beendigung des Anlegens des Unterdruckes die Form geschlossen wird, um das Formmaterial in die endgültige gewünschte Form zu bringen.

. 2. Verfahren zum Herstellen eines hohlen Kunstharzgegenstandes mit einer allgemeinen Form, die zwei Körben entspricht, die an ihren Böden miteinander verbunden und mit einem am Außenumfang vorgesehenen hohlen Teil versehen sind, wobei der Gegenstand wenigstens einen nicht hohlen ersten Teil, der aus der Verbindung der Böden der beiden Körbe resultiert, und wenigstens einen hohlen zweiten Teil aufweist,· der aus der Verbindung der Böden der beiden Körbe resultiert und gegenüber dem am Umfang angeordneten hohlen Teil isoliert ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine mehrteilige Form mit Formhohlräumen mit einem Umriß, der der Form des gewünschten Gegenstandes entspricht, geöffnet wird, ein erwärmtes Formmaterial aus thermoplastischem Kunstharz in Form eines Rohres oder in Form von zwei parallel verlaufenden Platten in den Zwischenraum zwischen den gegenüberliegenden 'Formelementen der Form eingebracht wird, ein Unterdruck an Vakuumsauglöcher gelegt wird, die in den Formhohlräumen und in den Trennflächen der Form vorgese-' hen sind, um dem Formmaterial eine korbartige Form zu geben, und daß bei anliegendem Unterdruck oder nach Beendi-' gung des Anlegens des Unterdruckes die mehrteilige Form geschlossen wird, um die beiden Hälften des Formmaterials zu einer einteiligen geformten Anordnung an ihren Umfangs-kantenteilen und an dem Teil des Formmaterials zu verbinden, der dem wenigstens einen, ersten Teil des Formgegenstandes entspricht.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Druckluft in den hohlen Teil des Forramaterials eingeblasen wird,.sobald die mehrteilige Form geschlossen ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vakuumsauglb'cher an den Trennflächen in der Nähe des Außenumfangs der Trennflächen angeordnet sind, wenn der gewünschte Formgegenstand eine tiefgezogene Form hat, und daß die.Vakuumsauglöeher an dem Teil der Trennflächen angeordnet sind, der sich in der Nähe der Formfläche der Form "befindet, wenn der gewünschte Formgegenstand eine flachgezogene Form hat.

5ο Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der hohle Kunstharzgegenstand ein einteiliges Formteil aus einem Wärmesammeiteil einer Solarheizung und einem Umfangswandteil ist, der den Sammelteil umgibt»

6« Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmesammeiteil der Solarheizung aus einer Vielzahl von parallel zueinander ausgerichteten rohrförmigen Elementen und Verbindungsrohrelementen besteht, die die parallelen Rohrelemente so verbinden, daß sie miteinander in Verbindung stehen.

7.- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2«, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunstharz aus einer Gruppe gewählt wird, die aus Mitteldruck-Polyäthylen, Polypropylen und ABS-Harz besteht„

8ο Vorrichtung zum Erzeugen eines hohlen Kunstharzgegenstandes s gekennzeichnet durch eine mehrteilige Form, die eine. Innere Formfläche aufweist, deren Umriß der Form des ge-■ wünschten Gegenstandes entspricht, und die aus gegenüberliegenden Formelememten besteht, die dann, wenn die Form offen ist, in den Zwischenraum zwischen den Formelementen ein erwärmtes Formmaterial aus thermoplastischem Kunstharz in Form eines Rohres oder in Form von zwei parallel verlaufenden Platten aufnehmen können, wobei die mehrteilige Form Vakuumsauglöcher aufweist, die in ihrer inneren Form-

fläche iind in ihren Trennflächen vorgesehen sind.

9· Vorrichtung zum Herstellen von hohlen Kunstharzgegenständen, die'eine allgemeine Form haben, die der Form von zwei Körben entspricht, die an ihren Böden miteinander verbunden sind,und einen hohlen Teil aufweisen, der an ihrem-Außenumfang ausgebildet ist, wobei der Gegenstand wenigstens einen nicht hohlen ersten Teil, der aus der Verbindung der Böden der beiden Körbe resultiert, und wenigstens einen hohlen zweiten Teil aufweist, der aus der Verbindung der Böden der beiden Körbe resultiert und gegenüber dem am Umfang angeordneten hohlen Teil isoliert ist, gekennzeichnet durch eine mehrteilige Form mit Formhohlräumen mit einem Umriß, der der Form des gewünschten Gegenstandes entspricht, wobei die Form aus gegenüberliegenden Formelementen besteht, die dann, wenn die Form geöffnet ist, in dem dazwischen befindlichen Zwischenraum ein. erwärmtes Formmaterial aus thermoplastischem Kunstharz in Form eines Rohres oder in. Form zweier parallel verlaufender Platten aufnehmen können, wobei die mehrteilige Form Vakuumsauglöcher aufweist, die in ihren Formhohlräumen und den Trennflächen vorgesehen sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vakuumsauglöcher "in den Trennflächen in der Nähe des Außenumfangs der Trennflächen vorgesehen sind, wenn die gewünschten Formgegenstände eine tiefgezogene Form haben, und daß die Vakuumsauglöcher an dem Teil der Trennflächen vorgesehen sind, der sich in der Nahe der . Formfläche der Form befindet, wenn die gewünschten Formgegenstände eine flachgezogene Form haben.