DE3153206C2

DE3153206C2 - Formmaschine

Info

Publication number: DE3153206C2
Application number: DE3153206A
Authority: DE
Inventors: Jerry Jay Ferwerda; Ronald Dean 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: 1986-04-17
Also published as: SE8101658L; IT1172236B; US4284396A; CA1141925A; ES500680A0; LU83239A1; FR2486445B1; GB2080184A; GB2080184B; CH654244A5; PT72698B; PT72698A; DE3109981C2; BE888009A; JPS5732913A; DE3109981A1; IT8167377A0; ES8204646A1; FR2486445A1; JPS5847336B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Formmaschine zum fortlaufenden Vakuumformen von Vertiefungen in eine von einer Vorratsrolle abgezogene Folienbahn aus thermoplastischem Kunststoff, mit einer drehbaren Formtrommel, die mehrere entlang des Umfangs hiiiUT-einander angeordnete Formplatten aufweist, die mit einer Saugquelle verbunden sind, mit einer Heizvorrichtung zum Erwärmen der auf der Formtrommel aufliegenden Folienbahn und mit einer Andrückeinrichtung zum Andrücken der Randbereiche der Folienbahn gegen an den Seitenrandteilen der Formtrommel angeordnete Kränze radialer Stifte, die die Folienbahn durchdringen.

Das Vakuumformen von Vertiefungen in eine Folienbahn aus thermoplastischem Kunststoff kann vorteilhaft benutzt werden zur Herstellung von Folienbahnen für rotierende biologische Abwasserreiniger, in denen Organismen der Luft ausgesetzt werden, damit ihr Wachstum verstärkt und dadurch die Digestion von organischen Abfallmaterialien im Wasser gesteigert wird. Die Vertiefungen in der Folienbahn dienen dabei als Abstandshalter für die spiralförmig aufgewickelten Folienbahnlagen.

Eine bekannte Formmaschine der eingangs erwähn- i ten Art (US-PS 36 32 252) arbeitet mit einer drehbaren » Formtrommel, welche ein fortlaufendes Vakuumformen von Vertiefungen in eine Folienbahn ermöglicht. Zum Abdichten der Randbereiche der Folienbahn gegen die Seitenrandteile der Formtrommel sind bei dieser Formmaschine in der Formtrommel an den Rändern der Formplatten und außerhalb derselben Saugkanäle ausgebildet, die einerseits mit einer Saugquelle in Verbindung stehen und anderseits gegen die Unterseite der Folienbahn außerhalb der Formplatten offen sind, so daß die Folienbahn in diesen Randbereichen gegen die Oberfläche der Formtrommel angesaugt wird. Um die Randbereiche der Folienbahn zusätzlich auf der Formtrommel festzulegen, sind sie vorgelocht, damit stumpfe radiale Stifte auf den Seitenrandteilen der Formtrommel durch Eingriff in die Folienbahnlöcher die Folienbahn festhalten können. Eine Zuführungsrolle und eine Andrückeinrichtung an jedem Setienrandteil sollen die Anlage der Randbereiche der Folienbahn gegen die Formtrommel verbessern. Jede Andrückeinrichtung besteht aus Rollen am Ende von schwenkbaren Lenkern, die unter dem Einfluß von Federn oder ihres Eigengewichtes neben dem Stiftkranz punktförmig gegen die Folienbahn drücken und abrollen, wenn die Formtrommel sich dreht. Die Dauer dieser Anpressunrg ist sehr kurz, weil die rotierende Formtrommel die Folienbahn kontinuierlich unter den stationären Rollen fortzieht. Bei dieser Formmaschine besieht die Gefahr, daß Folienbahnlöcher und Stifte nicht immer absolut konzentrisch zusammentreffen und ein Stift beim Durchtritt durch ein Loch dieses aufweitet, wodurch sich auf einer Seite des Loches eine Materialansammlung bildet, die verhindert, daß dieser Randbereich der Folienbahn flach gegen die Formtrommeloberfläche anliegt, während die andere Seite des Loches von dem Stift radial weggezogen wird. Diese Verformungen des Loches vereiteln eine gleichmäßige Ansaugung des Randbereichs der Folienbahn gegen die Formtrommel und die kurzzeitige punktförmige Einwirkung der Andrückeinrichtung kann diesem Mangel nicht abhelfen. Infolgedessen ergeben sich an den Rändern Undichtigkeiten, es tritt Luft in den Formhohlraum der Formtrommel ein und die Foüenbahr. wird nicht präzise geformt.

Bei einer anderen bekannten Formmaschine (DE-AS 12 88 296) trägt die Formtrommcl auf beiden Seitenrändern spitze Nadeln, die die Folienwchn aufspießen sollen. Zum Andrücken der Folienbahn gegen die Nadeln dienen Niederhalter, die aus weichem Werkstoff oder hartem Werkstoff mit öffnungen für die Nadeln bestehen. Da diesem Stand der Technik keine Hinweise darauf zu entnehmen sind, wie die Niederhalter betätigt werden bzw. ob sie überhaupt betätigt werden, ist auch bei dieser Formmaschine eine gleichmäßige feste Andrückung der Folienbahnränder gegen den Formtrommelumfang fraglich und durch unzureichende Randabdichtung können beim Vakuumformen Formungsfehler auftreten.

Ausgehend von einer Formmaschine der gattungsge- ;näßen Art liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, diese hinsichtlich der Abdichtung der Randbereiche der Folienbahn auf den Seitenrandteilen der Formtrommcl zu verbessern, um über die Länge der Folienbahn gleichmäßig präzise gestaltete Vertiefungen zu formen.

Diese Aufgabe wird durch die in dem Kennzeichen des Hauptanspruches enthaltinen Merkmale gelöst. Auf diese Weise wird eine zuverlässige Abdichtung der Ränder der Folienbahn auf der Formtrommel erreicht, weil die Glieder des wirksamen Kettentrums spitze Stifte übergreifen, sie durch die uhgelochte Föliehbahn hiridurchdrücken und von den Stiften über einen Teilbereich des Formtrommelumfanges mitgezogen werden, wobei sie die Folienbahn über einen längeren Zeitraum gegen die Formtrommel fest anpressen. Das an den Stiften hängende Kettentrum wird bei Drehung der Form-

trommel zunehmend gespannt, wodurch die Anpreßkraft gesteigert wird. Die gute Randabdichtung bewirkt, daß das gegen die Unterfläche der Folienbahn wirksame Vakuum voll ausgenutzt wird und der Atmosphärendruck die Folienbahn gleichmäßig in die Formplattenprofilierungen drückt, so daß sie sich dicht an die Formplattenfläche anschmiegt. Die Folienbahn erhält dadurch über ihre ganze Länge gleichmäßig präzise geformte Vertiefungen, die sie als Ausgangsmaterial zur Herstellung z. B. von Wickeikörpern für rotierende Biologische Abwasserreiniger, besonders geeignet macht Ein weiterer besonderer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß die Randabdichtung auch bei schneller Formtrommeldrehung zuverlässig wirksam ist, so daß die Formmaschine mit hoher Produktionsleistung arbeiten kann. Als Kunststoff für die erfindungsgemäß zu verarbeitende Folienbahn kann jeder thermoplastische Kunsttoff, z. B. Polystyrol, Polyethylen oder Polypropylen, verwendet werden.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Formmaschine schematisch dargestellt.

Es zeigt

F i g. 1 eine raumbildliche Gesamtansicht einer Formmaschine:

F i g. 2 eine Seitenansicht der Formmaschine nach F i g. 1 in größerer Darstellung,

F i g. 3 eine Teilansicht der Formmaschine nach F i g. 2 in Richtung Zin größerer Darstellung,

F i g. 4 eine Teildraufsicht der Formmaschine in Richtung Zin F i g. 2 mit einer auf dieser durch Vakuumformung profilierten Folienbahn in größerer Darstellung und

F i g. 5 einen Schnitt längs der Linie 5-5 der F i g. 4 in größerer Darstellung.

Die Formmaschine weist eine Formtrommel 40 auf, die aus einer zylindrischen inneren Metallplatte 42 besteht, die im Abstand zu einer zylindrischen äußeren Metallplatte 44 vorgesehen ist. Die Außenfläche der Metallplatte 44 bildet eine Formfläche, während die Innenfläche der Metallplatte 44 eine nichtformende Fläche darstellt. Die beiden Umfangsränder 43 (F i g. 5) der Metallplatten 42 und 44 sind miteinander verbunden. Acht axial angeordnete massive feste Wände 46 verlaufen zwischen den Metallplatten 42 und 44. Jede Wand 46 ist unter einem radialen 45' -Winkel zu ihren beiden benachbarten Wänden 46 angeordnet, so daß der Zwischenraum zwischen den Metallplatten 42 und 44 in acht separate Vakuumkammern 48 unterteilt ist (F i g. 5).

Die Metallplatte 44 ist dicker als die Metallplatte 42 und sie weist benachbarte parallele Reihen X konischer Vertiefungen 50 mit einer zentralen Gewindebohrung 52 auf (F i g. J und 5). Die Vertiefungen (50) in anschließenden Reihen Y(Fig.3 und 4) verlaufen zueinander schräg, so daß die zu den Reihen senkrechten Reihen Vertiefungen 50 jeder zweiten Reihe enthalten.

Eine Saugöffnung 54 erstreckt sich vom Boden jeder Vertiefung 50 durch die verbleibende Dicke der Metallplatte 44 und mündet in die Vakuumkammer 48 (F i g. 5). Ein herausnehmbarer Einsatz 56 aus Metall ist passend in jede Vertiefung 50 eingesetzt. Jeder Einsatz 56 ist mit einer Umfangsrippe 58 versehen, die auf jeder Seite im Uögen gleichmäßig und glatt in konische Abschnitte 60 und 62 identischer Abschrägung und Konizität übergeht. Der Abschnitt 62 ist länger als der Abschnitt 60, so daß durch Umdrehurig des Einsatzes 56 die Formung von becherartigen Elementen mit zwei verschiedenen Tiefen in einer Folienbahn £20 möglich ist. Eine Maschinenschraube 64 ragt durch jeden Einsatz 56 in die Gewindebohrung 52 hinein und befestigt den Einsatz 56 unabhängig davon, welche seiner Seiten sich oben befindet. Jeder Einsatz 56 ist etwas kleiner als die Vertiefung 50, so daß Luft um ihn herum und durch die Saugöffnung 54 strömen kann.

Die Wände 46 dienen zur Unterteilung der Metallplatte 44 in eine Reihe von acht gleichgroßen und gleichgestalteten Formplatten 66 (Fig. 1). Unterhalb

ίο der nichtformenden Fläche jeder Formplatte 66 ist eine separate der Vakuumkammern 48 angebracht. In dem Bereich der Wände 46 sind keine Vertiefungen 50 vorgesehen, so daß dort ein Grenzbereich 47 (F i g. 3) zwischen den Formplatten 66 zur Erleichterung der Herstellung eines luftdichten Abschlusses zwischen ihnen und der Folienbahn 120 zylindrisch glatt bleibt.

Zur langsamen Drehung der Formtrommel 40 dient ein Zahnrad 70, um das eine Kette 72 uniläuft, die außerdem um ein Zahnrad 74 umgelenkt ist, die von einem Untersetzungsgetriebe 76 ausgeht, das mit einem Motorantrieb 78 antriebsmäßig verbunder ^:it (F i g. 2).

Eine Saugleitung 80 (F i g. 1,2) ist an einen Teil 82 der Formtrommel 40 angeschlossen. Von einem nicht dargestellten ringförmigen Saugverteiler verlaufen acht Sauganschlüsse 90 mit gleichmäßigen Abständen zu der Formtrommel 40. Jeder Sauganschluß 90 enthält ein Ventil 92. Ein Sauganschluß 90 steht mit jeder der acht separaten Vakuumkammern 48 in Verbindung. Durch Öffnen des Ventils 92 in dem Sauganschluß 90 für eine Formplatte 66 kann jede der acht Formplatten 66 separat evakuiert werden.

Eine Heizvorrichtung 102 ist oberhalb eines Bereiches der zylindrischen Formtrommel 40 stationär angeordnet, der von einem radialen, etwa 135° betragenden Winkel geschnitten wird. Die Heizvorrichtung 102 ist als Kreiszylinderabschnitt gestaltet und hat zu der Formtrommel 40 gleichmäßigen Abstand, um eine gleichförmig Erwärmung der auf dieser befindlichen Folienbahn 120 zu ihrer Überführung in einen plastischen Zustand zu bewirken.

Die beiden Seitenrandteile 106 der rormtrommel 40 stehe . über die dazwischen befindlichen Formflächen de^r Formplatten 66 vor (F i g. 5). In den überstehenden Seitenrandteilen 106 verläuft je eine Rille 108, in der spitze senkrechte Stifte 110 mit Abstand angeordnet sind, die mit Ketten 122 zusammengreifen. Zwischen der Rille 108 und dem äußeren Rand der Formtrommel 40 sind sehr spitze, senkrechte Stifte 114 vorgesehen. Die Stifte 114 punktieren die Folienbahn 120 und verhindem. daß sie während des Formvorganges von dem Rand der Formtrommel 40 weggezogen wird.

Eine Schleife der Kette 122 ist um je zwei gesonderte Roilensätze 124,125, 126 und 127 umgelenkt, so daß ein wesentlicher Anteil jeder der beiden Ketten 122 in jeder der Rillen 108 liegt und mit den Stiften 110 zusammengreift. Die Drehung Her Formtrommel 40 vei anlaßt die Ketten 122 daher, sich mit der Formtrommel 40 zu bewegen, selbst wenn eine Lage der Folienbahn 120 sich zwischen dem Grund der Rillen 108 und der Kette 122 befindet, wobei selbjtverständlich die Folienbahn 120 von den Stiften 110 durchstochen wird.

Eine Vorratsrolle 118 mit der urri|,eformten, giatten

■ Foiienbähn 120 ist in Lagerblöckeri 130 gelagert. Die Folienbahn 120 verläuft von der Vorratsrolle 118 um eine Walze 132. Die beiden äußeren Endabschnitte der Walze 132 haben vergrößerte Durchmesser und enthalten eine Nut, in die die Stifte 114 hineinragen, so daß sie die Folienbahn 120 durchstechen und sie während nach-

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folgender Erwärmungs- und Formvorgänge auf der Formtrommel 40 in Stellung halten können.

Wenn die Folienbahn 120 die Walze 132 verläßt, wird sie aufgrund ihrer Durchlochung mittels der Stifte 114 auf die sich drehende Formtrommel 40 gezogen. Beim Durchgang der Folienbahn 120 unter der Heizvorrichtung 102 wird sie auf eine Temperatur erwärmt, die ausreichend hoch ist, um sie in einen formbaren plastischen Zustand zu erweichen. Bevor die Folienbahn 120 die Heizvorrichtung 102 verläßt, drücken die beiden Ketten 122 ihre erweichten Randbereiche in die beiden Rillen 108. so daß die Stifte 110 die Folienbahn 120 durchbohren und mit den Kettengliedern zusammengreifen. Durch Festhaltung der Randbereiche der Folienbahn 120 in Jen Rillen 108 werden an diesen Randbereichen im wesentlichen luftdichte Verschlüsse erzielt.

Kurz nachdem die erwärmte Folienbahn 120 die Heizvorrichtung 102 verlassen hat, wird sie längs des Grenzbereiches 47 (l· 1 g. i), der frei von Einsatzen 56 ist, sich etwa an den aneinandergefügten Enden von zwei Formplatten 66 befindet und axial zu der Formtrommel 40 verläuft, in abgedichtete Anlage gegen die Formtrommel 40 gepreßt.

Bei erster Inbetriebnahme der Formmaschine sind die Seitenränder der die Heizvorrichtung 102 verlassenden glatten, jedoch erweichten Folienbahn 120 mittels der beiden Ketten 122 wie beschrieben abgedichtet. Sodann werden die Grenzbereiche 47 (F i g. 3) zwischen den aneinandergefügten Formplatten 66 mittels einer automatischen Abdichteinrichtung 172 (F i g. 1 und 2) abgedichtet, um jeweils die von der Folienbahn 120 und einer der Formplatten 66 begrenzten Hohlräume gegenüber dem nächstfolgenden Hohlraum abzudichten. Es wird Luft unterhalb der Folienbahn 120 durch die Saugöffnungen 54 in die Vakuumkammer 48 abgesaugt, aus der sie von dem Sauganschluß 90 abgezogen wird. Augrund des verringerten Drucke; un.crha'b acr erweichten Folien bahn 120 wird sie vom Atmosphärendruck nach unten gedrückt, bis sie sich gegen die Formplattenfläche anschmiegt und ihre dreidimensionale Gestalt annimmt. Diese Vakuumformung findet bei kontinuierlich rotierender Formtrommel 40 statt. Aufeinanderfolgende Abschnitte der Folienbahn 120 werden unterbrechungslos entsprechend geformt, wodurch eine geformte Bahn 120/4 unbestimmter Länge entsteht. Es ist erwünscht, während des Formens eines Abschnittes die Luftabsaugung an dem zuvor geformten Abschnitt aufrechtzuerhalten, um die Beibehaltung des luftdichten Abschlusses zwischen zwei Abschnitten zu unterstützen.

Die geformte Bahn 120A, die noch einer Saugkraft ausgesetzt ist. wird durch drei Spühköpfe 190 abgekühlt, die über einen Schlauch 192 mit kaltem Wasser versorgt werden (Fig. 1). Das benutzte Wasser wird in einem Becken 194 gesammelt.

Die Seitenrandteile der Bahn 120/4. die für manche Zwecke unerwünscht sind, werden von einer Beschneidevorrichtung 200 abgeschnitten (Fig. 2).

Nach dem Schneidvorgang wird die geformte und beschnittene Bahn 120A um eine Welle 230 gewickelt (Fig. 1) und bis zum Gebrauch auf Vorrat gehalten.

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

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Formmaschine zum fortlaufenden Vakuumformen von Vertiefungen in eine von einer Vorratsrolle (118) abgezogene Folienbahn (120) aus thermoplastischem Kunststoff, mit einer drehbaren Formtrommel (40), die mehrere entlang des Umfangs hintereinander angeordnete Formplatten (66) aufweist, die mit einer Saugquelle verbunden sind, mit einer Heizvorrichtung (102) zum Erwärmen der auf der Formtrommel (40) aufliegenden Folienbahn (120) und mit einer Andrückeinrichtung zum Andrücken der Randbereiche der Folienbahn (120) gegen an den Seitenrandteilen (106) der Formtrommel (40) ange- js ordnete Kränze radialer Stifte (110), die die Folienbahn (120) durchdringen, dadurch gekennzeichnet, daß die Stifte (110) spitz ausgebildet sind und daß die Andrückeinrichtung an jedem Seitenrandteil (106) der Formtrommel (40) eine Schleife einer endlosen Kette (122) aufweist, die über einen Teilbereich des Formtrommeiurnfanges in der Spur des zugeordneten Stiftkranzes verläuft und bei Drehung der Formtrommel (40) von den Stiften (110) erfaßt und mitgezogen wird.

2. Formmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stifte (110) in einer Rille (108) angeordnet sind, in die die Kette (122) den Randbereich der Folienbahn (120) eindrückt.

3. Formmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Rille (108) und dem äußeren R;nd der Formtrommel (40) spitze Stifte (114) angeordnet sind, die die Folienbahn (120) durchdringen.

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