DE69827273T2

DE69827273T2 - Verfahren und gerät zum kühlen eines produktes in einer form

Info

Publication number: DE69827273T2
Application number: DE69827273T
Authority: DE
Inventors: Manfred Arno Alfred Thornhill Lupke; Stefan A. Thornhill Lupke
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-03-12
Filing date: 1998-03-09
Publication date: 2006-02-02
Anticipated expiration: 2018-03-10
Also published as: CN1075974C; EP1007323B1; CA2280092A1; NO994351D0; US6054089A; WO1998040198A1; ATE280669T1; CN1250409A; CA2280092C; NO317195B1; DE69827273D1; ES2230675T3; NO994351L; JP3686089B2; JP2001508719A; EP1007323A1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Formen eines Produktes, bei dem ein Schritt vorgesehen ist, in dem das Produkt gekühlt wird während es sich in der Form befindet, wobei gleichzeitig die Form gekühlt wird. Die Erfindung wird insbesondere verwendet für die Bildung von geformten Kunststoffrohren.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Kunststoffrohre werden allgemein hergestellt, indem Kunststoff in einen Formtunnel extrudiert wird. Das Rohr wird entweder durch Vakuumformen oder Blasformen hergestellt. Nachdem das Rohr in Form gebracht wurde, wird es typischerweise gekühlt, indem die Formblöcke gekühlt werden. Wenn sich das Rohr weiter den Formtunnel stromabwärts bewegt, wird die Kühlwirkung weniger und weniger effizient, da das Rohr schrumpft, was zwischen den Formblöcken und dem Rohr einen Luftspalt hervorruft. Folglich ist das Rohr von den Formblöcken isoliert und hat Schwierigkeiten bei der Abgabe von Wärme an die Formblöcke, wenn das Rohr sich weiter stromabwärts in dem Formtunnel bewegt.
Die US 4,319,872 beschreibt eine Vorrichtung zur Herstellung eines gewellten, thermoplastischen Rohrstranges mit Formblöcken, die paarweise zusammenarbeiten. Zur Herstellung der Rillen sind die Wände der Formblöcke mit Mulden versehen, die Durchgangsöffnungen aufweisen, die mit einer Saugquelle verbunden werden können, um die Ausbildung der Rillen zu unterstützen. Die Durchgangsöffnungen können nach dem Abkühlen und Setzen des Rohrstranges auch mit einer Überdruckquelle verbunden werden, um den Rohrstrang aus der Form herauszudrücken.
Die US 4,226,580 beschreibt eine vergleichbare Vorrichtung, bei der die Formblöcke eine innere Zwischenschicht aus einem porösen Material sowie erste und zweite Durchgangsöffnungen aufweisen. Eine Kühlflüssigkeit kann durch die ersten Durchgangsöffnungen und die poröse Zwischenschicht zu den zweiten Durchgangsöffnungen geführt werden, um die Formblöcke zu kühlen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt Verfahren bereit, wie sie in den Ansprüchen 1 und 2 definiert sind, um ein Kunststoffprodukt mit neuen Mitteln sowohl zum Kühlen der Form als auch des Produktes zu formen. Die Erfindung ist insbesondere zum Formen eines Kunststoffrohres einsetzbar.
Im Falle eines Kunststoffrohres, das in einem abgerundeten Formtunnel ausgebildet wird, wird das Kühlgas durch Formblockabschnitte an einer Seite des Formtunnels eingeführt und umfänglich um das Rohr herumgeführt.
Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung kann zusammen mit einem inneren Kühlen verwendet werden, um die Kühlwirkung auf das Produkt zu erhöhen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Die obigen sowie weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden nachstehend ausführlicher gemäß den bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung beschrieben, wobei:
1 eine Seitenansicht einer Vorrichtung zum Formen von Kunststoffrohren gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist;
2 eine perspektivische Draufsicht von oben auf ein Paar von Formblockabschnitten aus der Vorrichtung aus 1 ist;
3 eine Schnittdarstellung durch den Formtunnel der Vorrichtung aus 1 ist, die zeigt, wie ein Rohr gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung vakuumgeformt wird;
3a eine Schnittdarstellung durch den Formtunnel aus der Vorrichtung aus 1 ist, wobei das Rohr gemäß einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung blasgeformt wird;
4 eine Schnittdarstellung durch den Formtunnel der Vorrichtung aus 1 ist, die das anfängliche Kühlen des Rohres zeigt;
5 eine Schnittdarstellung durch den Formtunnel der Vorrichtung aus 1 ist, die das abschließende Kühlen des Rohres zeigt; und
6 eine Schnittdarstellung durch einen Formtunnel einer weiter bevorzugten Formvorrichtung ist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG GEMÄß DEN BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
1 zeigt eine Rohrformvorrichtung, die allgemein mit 1 bezeichnet ist. In dieser Vorrichtung wird geschmolzener Kunststoff aus einem Extruder 2 in einen stromabwärts von dem Extruder gelegenen Formtunnel eingespeist. Ein bei P angedeutetes Rohr tritt aus dem stromabwärts gelegenen Ende des Formtunnels aus.
Der Formtunnel wird durch einen oberen Strang von Formblockabschnitten 3 und einen unteren Strang von Formblockabschnitten 4 gebildet. Die Formblockabschnitte treffen aufeinander, um den allgemein mit 5 bezeichneten Formtunnel zu bilden.
2 zeigt ein Paar von seitlich nebeneinander angeordneten Formblockabschnitten 4 aus dem unteren Strang der Formblockabschnitte. Es ist zu sehen, dass diese Formblockabschnitte eine allgemein mit 7 bezeichnete Innenfläche aufweisen, die die äußere Form des Rohres P definiert. In diesem speziellen Ausführungsbeispiel weist die Innenfläche der Formblockabschnitte alternierende Vorsprünge und Nuten auf, um eine gerillte Form des Rohres zu erzeugen.
Die Formblockabschnitte 4 sind insbesondere zum Vakuumformen des Rohres ausgelegt, indem sie mit kleinen Vakuumschlitzen 9 an jeder Mulde in der Formblockfläche ausgebildet sind. Zum Vakuumformen des Rohres wird durch diese Vakuumschlitze angesaugt, was den geschmolzenen Kunststoff auf die Flächen der Formblockabschnitte zieht. Diese Vakuumschlitze können intermittierend oder kontinuierlich um die halbkreisförmige Fläche eines jeden Formblockabschnittes angeordnet sein. 2 zeigt zwei Schlitze in jeder Mulde eines jeden Formblockabschnittes, wobei auch nur ein Schlitz oder mehr als die beiden für jede der Mulden gezeigten beiden Schlitze vorgesehen sein können.
Die Formblockabschnitte 3 in dem oberen Strang von Formblockabschnitten haben einen identischen Aufbau.
3 zeigt das Vakuumformen eines Rohres, wie es in einem stromaufwärts gelegenen Bereich des Formtunnels 5 erfolgt. Hier ist zu sehen, dass die Formblockabschnitte 3 und 4, die beide an Formblockträgern 2 befestigt sind, in dem Formtunnel fest miteinander verschlossen sind. Eine Quelle von Vakuum 11, die, wie in 3 gezeigt, außerhalb des Formblockabschnittes angeordnet ist, steht an getrennten Stellen 16, 17 und 18 über Durchgänge 13, 14 bzw. 15 in direkter Verbindung mit den kleinen Schlitzen in dem oberen Formblockabschnitt. Wie gezeigt, gehen diese Durchgänge direkt durch die Wand des oberen Formblockabschnittes. Eine vergleichbare Anordnung ist in dem unteren Formblockabschnitt 4 zu finden, wo eine Quelle von Vakuum 19 wieder außerhalb des Formtunnels über Durchgänge 21, 22 und 23 mit getrennten Zugangsbereichen 25, 26 bzw. 27 zu den Vakuumschlitzen mit den Vakuumschlitzen 9 in Verbindung ist, die sich an der Oberfläche des unteren Formblockabschnittes öffnen.
3 zeigt, dass dann, wenn Vakuum sowohl über die obere als auch über die untere Vakuumquelle angelegt wird, der Kunststoff auf die inneren Oberflächen der beiden zueinander passenden Formblockabschnitte gezogen wird, um das Rohr P zu formen.
Unter Verwendung derselben Formblockabschnitte 3 und 4 zeigt 3a, dass das Rohr auch durch innerhalb des Rohres zugeführte Druckluft blasgeformt werden kann, wie es durch die Pfeile in 3a gezeigt ist. Diese Druckluft drückt den geschmolzenen Kunststoff nach außen auf die Formblockflächen.
Unabhängig von dem Verfahren zur Herstellung des Rohres, d.h. entweder durch Vakuumformen oder durch Blasformen des Rohres, wird das Rohr durch Verwendung von Öffnungen in den Formblockflächen gekühlt, wobei in diesem Fall die Vakuumschlitze durch die Formblockabschnitte verwendet werden. Nachdem das Rohr geformt wurde und während es sich stromabwärts in dem Formtunnel bewegt, wo der Kunststoff anfängt, sich zu setzen, um die Form des Rohres beizubehalten, wird ein Kühlgas von einem der Formblockabschnitte in einen Spalt zwischen dem Formtunnel und dem Rohr eingeführt. Am Ende wird dieses Kühlgas aus dem Formtunnel durch einen Auslass abgezogen, der entfernt von dem Ort angeordnet ist, wo das Gas dem Formtunnel zugeführt wird.
Wie es durch die Pfeile in 4 angedeutet ist, wird Kühlgas genauer gesagt dem oberen Formblockabschnitt 3 zugeführt. Für den Fall, dass das Rohr vakuumgeformt wurde, wird das Vakuum, während es in dem stromaufwärts gelegenen Bereich des Formtunnels beibehalten wird, durch einen Strom von Kühlgas in dem Formtunnel in dem mehr stromabwärts gelegenen Bereich des Tunnels ersetzt, nachdem das Rohr geformt wurde und sich hinreichend gesetzt hat, um seine Form beizubehalten. Durchgang 11 wird nun ein Zugang für das Kühlgas. Dieses Kühlgas, das in einer Anzahl verschiedener Formen vorliegen kann, zu denen die äußere Umgebungsluft oder Luft zählt, die durch eine Kühlvorrichtung geleitet wurde, wird durch die Durchgänge 13, 14 und 15 und in diesem Fall durch die Vakuumschlitze 9 in den oberen Formblockabschnitt gepresst. Diese Schlitze werden nun Einlässe in den Formtunnel, um das Kühlgas auf die äußere Oberfläche des Rohres P zu leiten.
5 zeigt, dass das Rohr bei einer gewissen anfänglichen Kühlung von der inneren Fläche der Formblockabschnitte wegschrumpft, wodurch ein Spalt G zwischen der äußeren Oberfläche des Rohres und der inneren Fläche des Formtunnels gebildet wird. Dies ermöglicht es, dass das Kühlgas – wie durch die Pfeile angedeutet – in dem Spalt G umfänglich um das Rohr herum zu den Vakuumschlitzen in den unteren Formblockabschnitt gedrückt wird, wo das Gas dann aus dem Formtunnel abgesaugt wird. Auf diese Weise werden die Schlitze in dem unteren Formblockabschnitt, der weiterhin Vakuum ausgesetzt wird, nun Gasauslässe aus dem Formtunnel.
Es ist nicht erforderlich, Kühlgas in den Formtunnel einzuleiten, um für ein gewisses anfängliches Schrumpfen des Roh res von der Formtunnelwand weg zu sorgen. Dies erfolgt automatisch als Ergebnis der normalen Abkühlung des Rohres. Deshalb wird das Kühlgas nach dem natürlichen Schrumpfen des Rohres, das weiterhin den Spalt G erzeugt, eingeführt, was es ermöglicht, dass das Kühlgas von einem der Formblockabschnitte in den Formtunnel hinein und um das Rohr herum zu dem anderen Formblockabschnitt geleitet wird.
Das Kühlgas hat zwei Vorteile. Erstens sorgt es für ein schnelleres Kühlen und Setzen des Rohres. Zweitens reduziert es die Temperatur der Formblöcke, was die Fähigkeit der Formblöcke erhöht, Wärme von dem Rohr aufzunehmen, was es wiederum dem Rohr ermöglicht, sich schneller als üblich abzukühlen und zu setzen.
Einer der Vorteile bei der Verwendung von Vakuumschlitzen sowohl für das Einführen als auch für das Abführen des Kühlgases, vorzugsweise von Kühlluft, besteht darin, dass die Vakuumschlitze unabhängig davon, ob sie kontinuierlich oder intermittierend angeordnet sind, Wege für die Kühlluft durch den gesamten Hauptkörper der Formblockabschnitte bilden. Die Kühlluft strömt daher nicht nur um die inneren Oberflächen herum und an diesen entlang, sondern tritt darüber hinaus auch über die Formblockabschnitte ein. Dies erhöht die Kühlung der Formblockabschnitte merklich. Dies wiederum erhöht die Fähigkeit der Formblöcke, das Rohr zu kühlen, insbesondere nachdem die Formblockabschnitte längs ihrer Endlosbahnen in einem viel kühleren Zustand als üblich zu dem stromaufwärts gelegenen Ende des Formtunnels zurückgekehrt sind, wo sie in direktem Kontakt mit dem Kunststoff sind, wenn er in den Formtunnel extrudiert wird, und wo sie den größten Kühleffekt auf den Kunststoff ausüben.
6 zeigt einen leicht unterschiedlichen Formtunnelaufbau mit einem Paar von Formblockabschnitten 21 und 25, die mit Durchgängen 23 bzw. 27 versehen sind. Diese Durchgänge stellen zunächst Vakuumpfade während der Ausbildung des Rohres P dar und wirken später als Einlass- und Auslassöffnungen für Kühlgas. Sie speisen in das Innere des Formtunnels längs der Trennflächen der Formblockabschnitte ein, wo sie – wie bei 29 angedeutet – aufeinander treffen, und nicht durch Öffnungen, die direkt in den Wänden der Formblockabschnitte vorgesehen sind.
Falls es gewünscht ist, kann zur schnelleren Kühlung des Rohres in dem Formtunnel ein Kühlmedium wie bspw. ein Kühldorn oder sogar Kühlgas gleichzeitig mit der äußeren Kühlung des Rohres innen in das Rohr eingeführt werden.
In einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Kühlgas an der inneren Fläche des Formtunnels, d.h. durch die Schlitze in den Formblöcken, längs der Trennflächen der Formblockabschnitte eingeführt, oder durch andere Einlassöffnungen, die in den Formblockflächen vorgesehen sind. Nachdem sowohl das Produkt als auch die Formblöcke gekühlt wurden, wird das Gas an dem stromabwärts gelegenen Ende des Formtunnels abgezogen, das zur Freigabe des Rohres aus dem Formtunnel offen ist, wie es weiter oben unter Bezugnahme auf die 1 bereits beschrieben wurde.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffproduktes in einer Form mit einem von einer Formwand umgebenen Formbereich, wobei die Form einen Gaseinlass in den sowie einen Gasauslass aus dem Formbereich aufweist und der Gaseinlass durch die Formwand hindurch ausgebildet ist, wobei der Gasauslass von dem Gaseinlass entfernt angeordnet ist, wobei das Verfahren ein Formen des Produktes in dem Formbereich gegen die Formwand sowie ein Schrumpfen des Produktes von der Formwand weg umfasst, um einen Spalt zwischen dem Produkt und der Formwand zu bilden, und daraufhin ein Kühlgas an dem Gaseinlass in den Formbereich und durch den Spalt geleitet wird, wo das Gas sowohl über das Produkt als auch über die Formwand streicht und beide kühlt, und das Kühlgas daraufhin an dem Gasauslass aus dem Formbereich geleitet wird.
Verfahren zur Herstellung eines Rohres in einem Formtunnel, der durch erste und zweite Formblockabschnitte gebildet wird, die so zusammenpassen, dass sie einen von einer Formwand umgebenen Formbereich bilden, der eine gerundete innere Formfläche und ein stromabwärts gelegenes offenes Ende aufweist, wo das Rohr den Formbereich verlässt, wobei das Verfahren ein Formen des Rohres gegen die Formfläche und ein Schrumpfen des Rohres weg von der Formfläche zur Erzeugung eines Spaltes zwischen der Formfläche und dem Rohr umfasst, woraufhin dann ein Kühlgas längs eines sich durch den ersten Formblockabschnitt erstreckenden Gaseinlasses zu dem Spalt in dem Formbereich geleitet wird und das Kühlgas dann durch den Spalt sowohl längs des Rohres als auch der Formfläche zu einem Gasauslass aus dem Formbereich geführt wird, der entfernt von dem Gaseinlass angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der Gasauslass in dem zweiten Formblockabschnitt angeordnet ist und wobei das Verfahren es umfasst, dass das Gas umfänglich innerhalb des Spaltes um den Formbereich sowohl längs des Rohres als auch der Formfläche von dem Gaseinlass in dem ersten Formblockabschnitt zu dem Gasauslass in dem zweiten Formblockabschnitt geleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 2, das es umfasst, dass das Kühlgas in dem Spalt in dem Formbereich von dem Gaseinlass in dem ersten Formblockabschnitt längs sowohl des Rohres als auch der Formfläche zu dem stromabwärts gelegenen offenen Ende des Formbereiches geleitet wird, wo das Kühlgas den Formbereich verlässt.