DK158501B - Fremgangsmaade og apparat til formning af et termoplastisk formstofmateriale - Google Patents

Description

i

DK 158501 B

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde samt et apparat til blæseformning af et termoplastisk formstofmateriale. Det termoplastis-ke formstofmateriale kan være en strøm af flydendegjort faststof eller rørformet glas eller plast for fremstilling af flasker og andre hul - 5 krop-genstande, selv om det foretrukne materiale er termoplastisk arkmateriale.

Der kendes mange fremgangsmåder til blæseformning, navnlig blæseformning af termoplasti ske ark omfattende: 10 I) Trykluftformning, hvor det opvarmede ark fastspændes mellem mindst to formdele, udstrækkes af gas under tryk for at tilpasses formens indre facon.

II) Vakuumformning, hvor et vakuum påføres for at suge det fast- 15 spændte opvarmede ark ind, så det tilpasses formens indre facon.

III) Mekanisk trykluftformning, hvor en eller flere yderligere dele påfører et mekanisk tryk på den ene eller begge det fastspændte opvarmede arks overflader, således at arket til - 20 passes efter faconen for den eller de yderligere dele. Dette medfører anvendelse af hanformværktøjer eller en oppustelig membran eller poser inden i formen.

IV) En variation af trykluftformning, hvor arket udstrækkes gennem en åbning uden nogen begrænsninger uden for denne åbriing, 25 idet faconen af den således formede genstand bestemmes af volumenet af den indførte gas.

Der kendes også andre fremgangsmåder, som kan omfatte træk fra ovennævnte mest almindeligt anvendte fremgangsmåder.

30

Et problem, der er forbundet med ovennævnte fremgangsmåder til formning af genstande, navnlig i tilfældet med genstande, som er formet af ark, optræder, når der formes komplicerede faconer, navnlig faconer, der er formet i en form, der er fremstillet af mere end to dele og er 35 underskåret, som for eksempel en spredeskærm med indadgående vinkel for et belysningsarmatur, idet der forekommer en betragtelig fortynding, når det sidste område strækkes for at opnå den endelige facon ved hjørner eller i dybe recesser. I sådanne tilfælde udelukker denne fortynding ofte muligheden for at forme disse genstande af et termo

DK 158501B

2 plastisk ark, da det udviser praktiske grænser for dybden af de underskæringer, som kan opnås i slutgenstanden.

Den fremgangsmåde, som mest sandsynligt vil blive anvendt for at forme 5 sådanne genstande, vil være trykluftformning, da forme, der kræves til sådanne faconer, sædvanligvis er fremstillet af mere end to dele og tætningsproblemer vil ofte udelukke vakuumformningen. Mekanisk trykluftformning for sådanne faconer vil sandsynligvis ikke være tilfredsstillende.

10

Et andet problem, der er særlig relevant i forbindelse med trykluftformning, er at arkets overflade, som er kommet i kontakt med formen, ofte ødelægges af små fordybninger, som i mange tilfælde nødvendiggør nedslibning til et glat overflade og derefter genoppudsning. Dette 15 problem udelukker ofte anvendelsen af et glat ark, og fabrikanter tvinges til at anvende mønstret ark med meget lille glans.

Fra US patent nr. 3.662.048 kendes en fremgangsmåde til formning af et præformet materiale 24 til en genstand ved hjælp af et formeelement 20 10, hvori materialet formes ved at blive strakt til en stilling nær liggende formeelementet og, medens materialet formes således, indføres fluid via 14,16 ved et tilstrækkeligt højt tryk til at virke som en barriere mellem materialet og formeelementet, ved hvilken fremgangsmåde temperaturen af barrierefluiden er således, at materialet tillades 25 at strækkes.

Det er formålet med den foreliggende opfindelse at tilvejebringe en forbedret fremgangsmåde og et forbedret apparat, hvormed lokal fortynding minimeres, og hvormed formning af hidtil umulige former muliggø-30 res.

Den foreliggende opfindelse kan med fordel anvendes i forbindelse med den fremgangsmåde, der er beskrevet som trykluftformning, navnlig ved formning af komplekse faconer. Træk ved den foreliggende opfindelse 35 kan også være anvendelige ved formning af visse faconer ved hjælp af mekanisk trykluftformning eller ved en kombination af disse fremgangsmåder eller ved at kombinere enten den ene eller begge disse fremgangsmåder med vakuumformning.

DK 158501 B

3

Ifølge den foreliggende opfindelse er der tilvejebragt en fremgangsmåde til formning af et termoplastisk formstofmateriale til en genstand ved hjælp af et formeelement, hvori materialet formes ved at blive strakt til en stilling nærliggende formeelementet og, medens materia-5 let formes således, indføres fluid ved et tilstrækkeligt højt tryk til at virke som en barriere mellem materialet og det eller de dele af formeelementet, der ellers ville blive først berørt af materialet, hvilken fremgangsmåde er ejendommelig ved, at fluidet, der tilvejebringer barrieren, opvarmes, for således at tillade materialet at 10 strækkes, og ved at fluidbarrieren reguleres for igen at regulere tykkelsen af den således formede genstand.

Hermed opnås at langt mere komplicerede faconer, hvor der ofte forekommer en fortynding af materialetykkelsen ved for eksempel hjørner, 15 kan formes af for eksempel termoplasti ske ark og desuden kan materialetykkelsen reguleres lettere end det hidtil har været muligt.

Anvendelse af barrierefluidet til at forhindre kontakt mellem formen, værktøjet, posen eller membranen og materialet forbedrer genstandens 20 overfladefinish.

Indføringen af barrierefluidet anvendes i tilfældet med trykluftformning foruden formefluidet under tryk for formning og strækning af materialet til de grænser, som er dannet af formens indre facon. Forme-25 fluidet kan også være temperaturreguleret. Det ene eller begge fluider kan være luft.

Når arket under strækningen progressivt tilpasses formens facon forhindrer et tyndt lag barrierefluid arket i at komme i kontakt med for-30 mens overflade, men gør det stadig muligt for arket at tilpasse sig nært efter formens facon. Ved at forhindre kontakt mellem arket, der formes, og formen, opnås en mere ensartet tykkelse gennem størstedelen af den færdige genstand eller, hvis det ønskes, kan genstanden, der formes, ved temperaturjusteringer bibringes tykkere eller tyndere 35 tværsnit i udvalgte områder. Denne proces har den yderligere fordel, der opnås ved den selektive regulering af tykkelse, at den også kan anvendes for at muliggøre formning af faconer, som tidligere ved en hvilken som helst anden kendt fremgangsmåde var umulige at forme af ark.

DK 158501B

4

Med opnåelse af den ønskede endelige facon kan formefluidet opretholdes ved et tilstrækkeligt tryk til at holde faconen, medens overskydende fluid kan undslippe ved hjælp af en eller flere separate åbninger, der gør det muligt at cirkulere en fluidstrøm, fortrinsvis ved en 5 lavere temperatur, og afkøle den formede genstand. På grund af dette cirkulerende fluid, kan formen betjenes ved en højere temperatur, hvilket medfører en yderligere forbedring af produktets overfladefinish.

10 Desuden kan temperaturen i barrierefluidforsyningen på dette tidspunkt sænkes for yderligere at medvirke til afkøling af den formede genstand.

Materialet kan alternativ faconneres ved strækning med et hanformeværk-tøj, medens det indførte temperaturregulerede fluid virker som en bar-15 riere mellem materialet og formeværktøjet for selektivt at regulere materialets tykkelse.

En oppustelige pose eller membran kan også anvendes som formeværktø-jet. Andre muligheder omfatter de førende kanter af mekaniske værktø-20 jer og membraner, idet alle er forsynet med fluidudløb for at danne fluidbarrieren. Selv om fluidet kan være gas, fortrinsvis luft, er det underforstået, at der kan anvendes et hvilket som helst fluid eller i gas, som er inert overfor materialet, som formes.

25 Den foreliggende opfindelse tilvejebringer også et apparat af den i krav 7's indledning angivne art, hvilket apparat er ejendommelig ved det i kravets kendetegnende del angivne. I det tilfælde, hvor en form kombineres med et hanformeværktøj, en membran eller en pose, kan der også være tilvejebragt organer, ved hjælp af hvilken der dannes en 30 anden fluidbarriere på den anden side af materialet. Ved formning med et værktøj, en membran eller en pose kræves der, anvendt i forbindelse med en vakuumproces, kun en enkelt barriere.

Formen, værktøjet, membranen eller posen er forsynet med et eller fle-35 re udløb for fluidet, sædvanligvis luft. Udløbene kan være arrangeret tilfældigt, i regulære mønstre og sædvanligvis ved eller nærliggende det eller de punkter, hvor materialet først kommer i kontakt med formen eller ved eller nærliggende de førende kanter. Udløbene kan have en hvilken som helst form inklusiv småhuller, spalter eller slidser.

DK 158501B

5

Formen, værktøjet, membranen eller posen kan tillige være porøs, således at udløbene er spredt over den porøse overflade.

Udløbene er forbundet med en fluidforsyning under tryk, og der er til -5 vejebragt organer for justering og regulering af både fluidets tryk og temperatur, således at det temperaturregulerende fluid, på valgte tidspunkter under formecykl erne, med et passende tryk tvinges ind i formen for at danne barrieren.

10 For at opfindelsen kan forstås tydeligere, vil der herefter henvises til den medfølgende tegning, som viser en form samt tilbehør, der er udformet for at frembringe en facon, der er egnet som acrylspredeskærm med indadgående vinkel til brug i et cirkulært lysstofbelysningsarmatur.

15

Formen 1 forvarmes ved hjælp af en strøm af temperaturreguleret olie gennem et opvarmningsreguleringsrør 2. Sammenstillingen adskilles for at muliggøre indføringen af et forvarmet ark 3 og føres derefter sammen, således som vist, idet arket fastspændes mellem de samlede to 20 halvdele af en delt ring 4 og en tætningsplade 5. Opvarmet luft indføres gennem et formeindløb 6, hvilket bevirker, at arket 3 udstrækkes.

Når arket ekspanderer, vil det bevirke, at luft, som er indesluttet i formen 1, undslipper gennem en ventilering 7. Når stilling (A) er nået og lige før arket kommer i kontakt med oversiden af formen 1, indføres 25 en anden forsyning af opvarmet luft gennem et formiuftudløb 8 og tilvejebringer en barriere mellem arket 3 og formen 1. Når arket når stilling (B) er kombinationen af formen l's temperatur og barriereluftens temperatur, således at det vil være muligt for arket 3 at strække sig ensartet. Når arket 3 har nået stillingen (C), hvor det næsten er i 30 kontakt med formen l's væg, vil opvarmet luft, der afgives til formens væg gennem et andet formiuftudløb 9, og som gennem et kammer afgives til en spalte 10, på tilsvarende måde forhindre arkets kontakt med formen og gøre det muligt for arket 3 at strække sig, indtil det er nært tilpasset formens indre facon. På dette tidspunkt vil det stigen-35 de lufttryk inde i arket 3, og som leveres gennem formel uftindløbet 6, bevirke, at en trykaktueret afbryder (ikke vist), der er forbundet med et trykføl errør 11, stopper luften, som strømmer ind i formen 1 gennem formiuftudløbet 8 og gennem spalten 10 og vil samtidig afbryde det varmeelement, som leverer luft gennem formeluftindløbet 6. Når trykket

DK 158501B

6 stadig forøges, vil en anden trykaktueret afbryder (ikke vist), der er forbundet med trykfølerrøret 11, åbne en solenoideventil (ikke vist), der gennem en begræsning er forbundet med et udstrømningsudløb 12, og som indstilles for at tillade at en tilstrækkelig mængde af den nu 5 kolde luft cirkulerer inden i faconen for at fremme afkølingen, medens der samtidig opretholdes et tilstrækkeligt stort tryk til at forhindre at faconen falder sammen under afkølingsprocessen. Køleluften inde i den således dannede genstand tillader en temperaturforskel over genstandens tykkelse, for således at lette genstandens fjernelse fra den 10 varme form. Når genstanden er afkølet tilstrækkeligt til at muliggøre dens fjernelse fra formen, åbnes sammenstillingen, samtidig med at den delte rings to halve ringe adskilles.

Når det ovenfor beskrevne apparat anvendes for at danne en spredeskærm 15 med en diameter på 19 3/8" (492 mm) af et støbt acrylark på 1/8" (3,2 mm), var det anvendte formefluid luft ved tilnærmelsesvis 50 psi, medens barrierefluidet, også luft, blev fastholdt ved et mindst 10% større tryk. Spredeskærmens tykkelse varierende mellem 0,9 og 1 mm med undtagelse at randområdet, hvor den forøgede tykkelse blev anvendt til 20 montering.

I denne enkle forklaring er mange detaljer udeladt, som for eksempel arrangementet, der er beregnet til at styre formeluften for at fremme en hurtig afkøling, de forskellige trykforskelle, der er nødvendige, 25 og spredearrangementet for formeluften, da disse og andre detaljer er velkendte for en fagmand på området og ikke har en væsentlig betydning for de involverende principper. Cirkulationen af kold luft inde i den formede genstand under cyklens sluttrin gør det muligt at anvende en højere formtemperatur med deraf følgende forbedret overfladefinish.

30

Selv om opfindelsen er blevet beskrevet under henvisning til blæse-formning af termoplastisk arkmateriale, er det nærliggende, at den ligeledes kan anvendes ved formning af andre præformede materialer, som for eksempel en strøm af faststof eller rørformet glas eller plast 35 for flasker og andre hul krop-genstande.

Claims (17)

1. Fremgangsmåde til formning af et termoplastisk formstofmateriale til en genstand ved hjælp af et formeelement (1), hvori materialet (3) 5 formes ved at blive strakt til en stilling nærliggende formeelementet og, medens materialet formes således, indføres fluid ved et tilstrækkeligt højt tryk til at virke som en barriere mellem materialet og det eller de dele af formeelementet, der ellers ville blive først berørt af materialet, kendetegnet ved, at fluidet, der tilvejebrin-10 ger barrieren, opvarmes, for således at tillade materialet at strækkes, og ved at fluidbarrieren reguleres for igen at regulere tykkelsen af den således formede genstand.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at materials let strækkes til en stilling nærliggende formeelementet ved at påføre et temperaturreguleret f ormefluid under tryk for at strække materialet til en stilling nærliggende de grænser, som er dannet af formeelemen-tets indre facon.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 2, kendetegnet ved, at forme- fluidet, når materialets ønskede endelige facon nåes, opretholdes ved et tilstrækkeligt stort tryk til at fastholde faconen, medens overskydende formefluid undslipper ved hjælp af en eller flere separate åbninger (12), og en strøm af koldt formefluid cirkuleres for at afkøle 25 det formede materiale.

4. Fremgangsmåde ifølge krav 3, kendetegnet ved, at barrierefluidets temperatur, når den ønskede slutfacon nåes, sænkes for yderligere at fremme afkølingen af det formede materiale. 30

5. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at respektive af formeelementerne er anbragt på modsatte sider af det formede materiale, et af hvilke elementer er en hunform, medens det andet er et hanformeværktøj, og at fluid indføres ved et tilstrækkeligt højt 35 tryk på begge sider af materialet til at frembringe respektive barrierer mellem materialet og formen og mellem materialet og værktøjet.

6. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved, at en sænket barri erefluidtemperatur anven- DK 158501B des for at danne selektivt tykkere tværsnit i genstanden.

7. Apparat til udøvelse af fremgangsmåden ifølge ethvert af de foregående krav, hvilket apparat omfatter organer (4,5), der er beregnet til 5 at fastholde materialet, et formeelement (1), organer (6), der er beregnet til at strække materialet til en stilling nærliggende formeele-mentet (1), organer (8,9) , der er beregnet til, medens materialet formes således, at indføre fluid ved et tilstrækkeligt højt tryk til, at det kan virke som en barriere mellem materialet og de dele af for-10 meelementet, der ellers ville blive først berørt af materialet, kendetegnet ved, at det omfatter organer til at opvarme barrierefluidet for derved at regulere temperaturen af barrierefluidet og for derved at regulere tykkelsen af den således formede genstand.

8. Apparat ifølge krav 7, kendetegnet ved, at formeel ementet har en form, og at strækorganerne er et hanformeværktøj, og at der er organer, som er beregnet til at indføre fluid ved et tilstrækkeligt højt tryk på begge sider af materialet til at frembringe respektive barrierer mellem materialet og formen og mellem materialet og værktø-20 jet.

9. Apparat ifølge krav 7, kendetegnet ved, at strækorganerne omfatter vakuumorganer eller en oppustelig pose.

10. Apparat ifølge krav 7, 8 eller 9, kendete gn et ved, at det yderligere omfatter et eller flere udløb for barrierefluidet.

11. Apparat ifølge krav 10, kendetegnet ved, at udløbene er anbragt i formeelementet ved eller nærliggende det eller de punkter, 30 hvor materialet først vil komme i kontakt med formens formeelement, hvis barrieren ikke er til stede.

12. Apparat ifølge krav 10 eller 11, kendetegnet ved, at udløbene er anbragt ved eller nærliggende førende kanter. 35

13. Apparat ifølge krav 10 eller 11, kendetegnet ved, at udløbene er anbragt i regelmæssige mønstre eller tilfældigt.

14. Apparat ifølge krav 10, kendetegnet ved, at formeelemen- DK 158501B tet har en porøs overflade for at tilvejebringe udløbene for fluidet.

15. Apparat ifølge krav 10, kendetegnet ved, at det yderligere omfatter en forsyning af nævnte fluid under tryk, hvilken forsy- 5 ning står i forbindelse med fluidindføringsorganer, samt organer, der er beregnet til at indstille og regulere både fluidets tryk og temperatur.

16. Apparat ifølge krav 7, kendetegnet ved, at strækorganer-10 ne omfatter organer, der er beregnet til at påføre et temperaturreguleret formefluid under tryk for at strække materialet til de grænser, som er dannet af formeelementets indre facon.

17. Apparat ifølge et hvilket som helst af kravene 7-16, kende-15 tegnet ved, at temperaturreguleringsorganerne omfatter opvarmningsorganer. 20 25 30 35