DE60318534T2

DE60318534T2 - Vefahren zur Herstellung von rotationssymmetrischen Kunststoffteilen

Info

Publication number: DE60318534T2
Application number: DE60318534T
Authority: DE
Inventors: Claudio Chiarion
Original assignee: PLASTEK Srl
Current assignee: PLASTEK Srl
Priority date: 2002-11-14
Filing date: 2003-11-06
Publication date: 2009-01-08
Anticipated expiration: 2023-11-07
Also published as: PT1419873E; DE60318534D1; EP1419873A1; SI1419873T1; ITPD20020290A1; ES2302891T3; DK1419873T3; EP1419873B1; ATE383238T1; CY1108047T1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Rotationsgegenständen aus polymerem Material, insbesondere – aber nicht ausschließlich – für Reduzierstücke und Rohrverbinder oder dergleichen.
Spritzgießverfahren werden derzeit genutzt, um Rotationsgegenstände aus polymerem Material, wie beispielsweise Reduzierstücke oder Rohrverbinder, herzustellen.
Diese Gegenstände müssen nach dem Formen zur Maßkorrektur nachbearbeitet werden, damit diese in dem von internationalen Normen geforderten Toleranzbereich liegen.
Diese üblicherweise aus Polyethylen oder Polypropylen gefertigten Gegenstände weisen extrem variable Dimensionen auf mit einem Außendurchmesser, der beispielsweise zwischen 20 mm und 1500 mm umfasst und einer Länge, die beispielsweise zwischen 60 mm und 200 mm umfasst.
Im Hinblick auf die großen maximalen Dimensionen, die diese Gegenstände erreichen können, ist es offensichtlich, dass deren Herstellung sehr große Gießformen erfordert und dementsprechend sehr leistungsstarke und große Spritzgußpressen erfordert.
Die Kosten dieser Maschinen und der Ausstattung sind sehr hoch und nicht alle Firmen sind imstande, diese Kosten mit ihrer Eigenproduktion zu amortisieren.
Ein anderer Weg, diese Gegenstände herzustellen, ist, mit Platten aus Polypropylen oder Polyethylen mit geeigneten Maßen zu beginnen, und den fertigen Gegenstand durch spanbildende Verarbeitung zu erhalten.
Dieses Bearbeitungsverfahren ist extrem teuer, verglichen mit den Kosten der Herstellung durch Spritzgießen (sobald sich Betriebskosten amortisiert haben).
Zusätzlich zu der Notwendigkeit, mit einem Rohling beginnend zu arbeiten (welcher wesentlich teurer ist als das ursprüngliche Rohmaterial), sind die Herstellungszeiten weit länger und es gibt einen großen Anteil an Ausschuss.
WO 92/16370 offenbart ein Verfahren zum Herstellen einer Vorform für ein Produkt aus Kunststoffabfällen, wobei das Verfahren die Schritte der Vorbereitung einer Mischung der Abfallmaterialien umfasst, die wesentliche Anteile von PET und PE beinhalten, des Fließpressens der Mischung zu einer Platte, des Führens der Platte, während sie noch weich ist, zwischen Walzen mit einer verstärkenden Schicht und des Aufbringens von Druck, um einen Verbund der Platte und der Schicht zu erzeugen, um Platte und Schicht zu verkleben, des Schneidens des Verbundes in ausgewählte Längen, während der Verbund ausreichend warm gehalten wird, um die Platte leicht verformbar zu machen, des Rollens der jeweiligen ausgewählten Längen in einzelne Zwischen-Vorformen mit im Wesentlichen runden Querschnitten, wobei die Platte und die Schicht in der Vorform parallele Spiralen begrenzen, des Positionierens der Vorform in eine die ausgewählte Endform des ausgedehnten Produktes definierende Gussform, und des Aufbringens von Wärme und Druck auf die Gussform, um die Form in die gewünschte Gestalt zu pressen.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von Rotationsgegenständen aus polymerem Material, insbesondere – aber nicht ausschließlich – für Reduzierstücke und Rohrverbinder oder dergleichen, bereitzustellen, das die bei bekannten Verfahren beobachteten Probleme löst.
Im Rahmen dieses Ziels ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Rotationsgegenständen aus polymerem Material, insbesondere – aber nicht ausschließlich – für Reduzierstücke und Rohrverbinder oder dergleichen, bereitzustellen, das in Bezug auf das Spritzgießen wettbewerbsfähige Kosten aufweist.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von Rotationsgegenständen aus polymerem Material, insbesondere – aber nicht ausschließlich – für Reduzierstücke und Rohrverbinder oder dergleichen, bereitzustellen, das mit bekannter und kostengünstiger Ausstattung und Technologie hervorgebracht werden kann.
Dieses Ziel und diese und andere Aufgaben, welche nachfolgend besser ersichtlich werden, werden durch ein Verfahren zur Herstellung von Rotationsgegenständen aus polymerem Material, insbesondere – aber nicht ausschließlich – für Reduzierstücke und Rohrverbinder oder dergleichen, gelöst, welches sich zusammensetzt aus:

– Heißfließpressen eines Streifens aus polymerem Material einer vorgegebenen Breite und Dicke,
– Rollen eines Streifens aus polymerem Material auf einen rotierenden Zylinder zur Bildung eines torusförmigen Körpers, der vorgegebene innere und äußere Durchmesser aufweist, wobei die Dicke des torusförmigen Körpers durch einen Gegenzylinder festgelegt ist, der oberhalb des Zylinders und parallel dazu in einem einstellbaren Abstand angeordnet ist,
– Einführen des torusförmigen Körpers in eine Form, deren Teile einen rotationskörperartig geformten Hohlraum bilden,
– Schließen der Teile der Form mit einer festgelegten Schließkraft,
– Abwarten, bis sich der Rotationsgegenstand durch Abkühlen innerhalb der Form gebildet hat,
– Öffnen der Form und Herausnehmen des hergestellten Gegenstands.

Weitere Kennzeichen und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung einer bevorzugten, aber nicht ausschließlichen, Ausführungsform derselben besser ersichtlich, dargestellt als nichteinschränkendes Beispiel in den beigefügten Zeichnungen, wobei:
1 ein Teilschnitt eines ersten Gegenstandes, der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden kann, zeigt;
2 ein Teilschnitt eines zweiten Gegenstandes, der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden kann, zeigt;
3 ein Teilschnitt eines dritten Gegenstandes, der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden kann, zeigt;
4 eine schematische Ansicht der Ausstattung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt;
5 eine schematische Schnittansicht einer Gießform in Verbindung mit einer mechanischen Presse zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt.
Unter Bezugnahme auf die Figuren umfasst eine Vorrichtung zur Ausführung eines Verfahrens zur Herstellung von Rotationsgegenständen aus polymerem Material erfindungsgemäß einen Extruder 11, dessen Extruderkopf 12 einen Streifen 13 aus polymerem Material, wie beispielsweise Polyethylen mit hoher Dichte oder, als eine Alternative, Polypropylen, ausgibt.
Die Ausgangstemperatur des Streifens ist im Wesentlichen die gleiche wie die Temperatur, auf die das polymere Material im Extruder 11 gebracht wird (beispielsweise ca. 200°C für Polyethylen).
Der Streifen 13 wird auf einen rotierenden Zylinder 14 gerollt, um einen torusförmigen Körper 15 zu bilden, dessen Dicke durch einen Gegenzylinder 16 festgelegt ist, der oberhalb des Zylinders 14 und parallel dazu in einem einstellbaren Abstand angeordnet ist.
Der rotierende Zylinder ist drehbar an einem Rahmen 17 gelagert und wird mit Hilfe eines elektrischen Motors 18 angetrieben.
Der Gegenzylinder 16 ist drehbar an zwei Stangen 19 gelagert, welche in einem oberen Bereich durch einen Träger 20 verbunden sind und an entsprechenden Führungen gleiten kann, die an einem freitragenden Abschnitt 21 des Rahmens 17 gebildet sind, der oberhalb des Zylinders 14 und parallel zu diesem angeordnet ist.
Ein pneumatischer Zylinder 22 wirkt zwischen dem freitragenden Abschnitt 21 und dem Träger 20 und ermöglicht, den Abstand des Gegenzylinders 16 in Bezug auf den Zylinder 14 zu justieren.
Während des Rollens erhöht sich die Dicke des torusförmigen Körpers 15 bei jeder Umdrehung, bis sie den voreingestellten Wert erreicht.
Der Zylinder 22 ermöglicht dem Gegenzylinder 16, immer in Kontakt mit dem Streifen 13 zu bleiben, indem er sich in dem Maß, das der Zunahme der Dicke des Streifens entspricht, kontinuierlich hebt.
Die Breite des Streifens 13 liegt vorzugsweise zwischen 60 und 300 mm, während dessen Dicke vorzugsweise zwischen 4 und 10 mm liegt.
Sobald der torusförmige Körper 15 erhalten ist, wird er vom rotierenden Zylinder herabgezogen und in eine Gießform 23 eingesetzt.
Der torusförmige Körper 15 hat, wenn er in die Gießform 23 eingesetzt wird, eine Temperatur, die einige dutzend Grade niedriger ist, als die Fließpresstemperatur des Streifens 13.
Untere und obere Teile 24 und 25 der Gießform 23 bilden, wenn miteinander gekoppelt, einen Hohlraum, der wie ein Rotationskörper geformt ist, der im Wesentlichen die Form des herzustellenden Endprodukts, beispielsweise eines in 3 gezeigten Reduzierstücks 26 oder optional eines in 1 gezeigten langen Rohres mit einem aufgeweiteten Flansch 27 oder eines in 2 gezeigten kurzen Rohres mit aufgeweitetem Flansch 28, hat.
Die Gießform 23 ist einer mechanischen Presse 23a des handelsüblichen Typs zugeordnet und ist wassergekühlt.
Die Gießformteile 24 und 25 werden durch eine bestimmte Schließkraft geschlossen und warten anschließend, bis sich der bestimmungsgemäße Gegenstand bildet.
Innerhalb der Gießform 23 wird der Gegenstand einer Kühlung unterzogen.
Nach einer voreingestellten Zeit wird die Gießform 23 geöffnet und der Gegenstand herausgezogen (beispielsweise bei einer Temperatur von 80–100°C).
An diesem Punkt ist ein Abwarten für eine voreingestellte Zeit (welche im Wesentlichen innerhalb eines vorbestimmten Intervalls variieren kann) erforderlich, um die Formstabilität des Gegenstandes zu erhalten, wobei dieser zum Abkühlen bei Umgebungstemperatur abgestellt wird.
Außerhalb der Gießform beginnt der Gegenstand tatsächlich, äußerlich zu erwärmen, da die Restwärme im Inneren dazu neigt, zu entweichen.
Diese äußere Erwärmung erreicht ein Maximum und fällt dann ab.
Dem folgt letztendlich ein Schritt zur Nachbearbeitung des Gegenstandes, um im Wesentlichen in Bezug auf das Nennmaß überschüssiges Material zu entfernen, beispielsweise durch Drehen.
In der Praxis hat sich herausgestellt, dass die so beschriebene Erfindung die in bekannten Verfahren zur Herstellung von Rotationsgegenständen beobachteten Probleme löst.
Insbesondere stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Rotationsgegenständen aus polymerem Material, insbesondere – aber nicht ausschließlich – für Reduzierstücke und Rohrverbinder oder dergleichen bereit, das eine kostengünstige und bekannte Ausstattung nutzt.
Des Weiteren sind die Produktionszeiten für einen einzelnen Rotationsgegenstand kürzer als die Gesamtproduktionszeit des gleichen, durch Spritzgießen hergestellten, Gegenstandes.
Des Weiteren steigert das unidirektionale Dehnen des Streifens aus polymerem Material die mechanischen Festigkeitsmerkmale des Gegenstandes; dies wird insbesondere für kristalline, polymere Materialien, wie Polyethylen und Polypropylen, verifiziert.
Die so konzipierte Erfindung ist auf zahlreiche Modifizierungen und Abwandlungen anwendbar, die alle innerhalb des Zwecks der beigefügten Ansprüche liegen; alle Teile können ferner durch andere technisch äquivalente Elemente ausgetauscht werden.
In der Praxis können die verwendeten Materialien, so lange sie kompatibel zum bestimmungsgemäßen Gebrauch sind, sowie die Maße, entsprechend den Erfordernissen und dem Stand der Technik beliebige sein.
Wo die in irgendeinem Anspruch genannten technische Merkmale von Bezugszeichen gefolgt sind, wurden diese Bezugszeichen für den alleinigen Zweck eingefügt, die Verständlichkeit der Ansprüche zu erhöhen, und entsprechend haben solche Bezugszeichen keinerlei einschränkende Wirkung auf die Interpretation jedes beispielhaft mit derartigen Bezugszeichen gekennzeichneten Elements.

Claims

Verfahren zum Herstellen von Rotationsgegenständen aus polymerem Material, insbesondere – aber nicht ausschließlich – für Reduzierstücke und Verbinder für Rohre oder ähnliches, umfassend die Schritte: – Heißfließpressen eines Streifens (13) aus polymerem Material einer vorgegebenen Breite und Dicke; – Rollen eines Streifens (13) aus polymerem Material auf einen rotierenden Zylinder (14) zur Bildung eines torusförmigen Körpers (15), der vorgegebene innere und äußere Durchmesser aufweist, wobei die Dicke des torusförmigen Körpers durch einen Gegenzylinder (16) festgelegt ist, der oberhalb des Zylinders (14) und parallel dazu in einem einstellbaren Abstand angeordnet ist, – Einführen des torusförmigen Körpers (15) in eine Form (23), deren Teile (24, 25) einen rotationskörperartig geformten Hohlraum bilden, – Schließen der Teile (24, 25) der Form (23) mit einer festgelegten Schließkraft, – Abwarten, bis sich der Rotationsgegenstand durch Abkühlen innerhalb der Form gebildet hat, – Öffnen der Form und Herausnehmen des hergestellten Rotationsgegenstandes.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es nach dem Schritt des Herausnehmens des Gegenstandes aus der Form (23) und nach dem Warten einer vorgegebenen Zeit zum Erreichen der Formstabilität des Gegenstandes einen Schritt zur Bereinigung des Gegenstandes umfasst, um im Wesentlichen im Bezug auf das Nennmaß überschüssiges Material zu entfernen.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das polymere Material ein Polypropylen- oder Polyethylen-Harz ist.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steifen (13) eine Breite zwischen 60 mm und 300 mm umfasst und dass der Streifen (13) eine Dicke zwischen 4 mm und 10 mm umfasst.