Brunner, Robert (Hirschstrasse 116, Augsburg, 86156, DE)
Wagner, Peter (Josef Lechenbauerstr. 9, Weichs, 85258, DE)
Brunner, Robert (Hirschstrasse 116, Augsburg, 86156, DE)
| 1. | Formvorrichtung zur Herstellung von KunststoffFormhäuten mit einer Form schale (1), deren eine Wandung die Formkontur bestimmt, und einer Gehäuse schale (2), die zusammen mit der Formschale (1) einen Hohlkörper zum Durch fluß eines Temperiermediums bildet, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Formschale (1) verschiebbar an der Gehäuseschale (2) gelagert ist. |
| 2. | Formvorrichtung zur Herstellung von KunststoffFormhäuten mit einer Form schale (1), deren eine Wandung die Formkontur bestimmt, und einer Gehäuse schale (2), die zusammen mit der Formschale (1) einen Hohlkörper zum Durch fluß eines Temperiermediums bildet, und mit mindestens einem Zuund einem Ablauf, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren des Hohl körpers Flußkanäle (6) für das Temperiermedium zwischen dem Zuund dem Ablauf angeordnet sind. |
| 3. | Formvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet d u r c h eine Gleitführung (10), die mit der Gehäuseschale (2) verbunden ist, und in der die Formschale gelagert ist. |
| 4. | Formvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitführung Dichtelemente (4) aufweist. |
| 5. | Formvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n zeichnet, daß die Formschale 1 und die Gehäuseschale 2 mit Bolzen 14 verbunden sind, deren einer an einem Rand der Formschale 1 in einer passge nauen Bohrung 12 sitzt und deren anderer an demselben Rand in einer Langboh rung 13 gelagert ist. |
| 6. | Formvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Formschale 1 und Gehäuseschale 2 Dichtelemente vorgesehen sind. |
| 7. | Formvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flußkanäle (6) durch Trennstege (7) begrenzt werden, die mit der Ge häuseschale (2) verbunden sind. |
| 8. | Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß jeder Flußkanal (6) einen eigenen Zulauf (8) und/oder einen eigenen Ablauf (9) aufweist. |
Zur effektiven Temperierung, das heißt zum Heizen oder Kühlen, ist die Formvorrich- tung als Hohlkörper aus einer Formschale und einer Gehäuseschale aufgebaut, wobei durch den Hohlraum ein Temperiermedium wie zum Beispiel Öl, durchgeleitet wird.
Die Formschale, an deren einer Wandung die Haut gebildet wird und die"Galvano" genannt wird, wird üblicherweise in einem galvanischen Prozess hergestellt und besteht zum Beispiel aus einer Kupfer-Nickel-Legierung. Die Gehäuseschale dient nicht der Formgebung, so daß an die Oberflächen-und Materialeigenschaften weniger hohe An- forderungen gestellt werden müssen ; sie ist deshalb in der Regel aus Stahlblech gefer- tigt.
Wegen der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der Materialien der Ge- häuse-und der Formschale treten beim zyklischen Aufheizen und Abkühlen Spannun- gen innerhalb der Formvorrichtung auf, die zu einem Bruch der Formschale führen können. Um dies zu verhindern, wird beispielsweise gemäß der EP 0 572 593 Bl vorge- schlagen, die Gehäuseschale mit Wölbungen zu versehen, die die Spannungen aufneh- men bzw. kompensieren können. Allerdings muß hier vermieden werden, daß die Wöl-
bungen als Sicken wirken, die die Struktur der Gehäuseschale stärken, was einen ge- genteiligen Effekt bewirken würde.
Neben der Verhinderung von Brüchen in der Formschale ist es wichtig, daß die Form- vorrichtung schnell und effektiv temperiert werden kann. Dazu wird beispielsweise ge- mäß der DE 41 06 964 A vorgeschlagen, eine Anzahl von Zu-und Abläufen für das Temperiermedium, verteilt über die Fläche der Gehäuseschale, anzuordnen. Während des Temperierens selbst, das heißt während des Heizens oder während des Kühlens, ist diese Anordnung zwar von Vorteil, da das Temperieren gleichmäßig erfolgt ; während eines Wechsels vom Heizbetrieb auf den Kühlbetrieb oder umgekehrt, werden die Tem- periermedien (heißes bzw. kaltes Öl) jedoch erheblich miteinander vermischt. Trotz eines relativ komplexen Aufbaus führt somit diese Ausgestaltung zu einem ineffektiven Betrieb.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Formvorrichtung für das Rotationsfor- men so zu gestalten, daß der Aufbau von inneren Spannungen vermieden wird und sie schnell und effektiv temperierbar ist.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der Patentansprüche 1 bzw. 2 ; die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die Formschale und die Gehäuseschale relativ zueinander verschiebbar zu lagern, um innere Spannungen, die aufgrund der unter- schiedlichen Wärmeausdehnung der für die Form-und die Gehäuseschale verwendeten Materialien auftreten, zu vermeiden. Zu diesem Zweck wird die Formschale vorzugs- weise in einem Gleitlager schwimmend gelagert. Dabei ist das Gleitlager vorzugsweise mit Dichtelementen versehen, die den Hohlraum der Formvorrichtung nach außen ab- dichten.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltungsform der Erfindung wird die Formschale an der Gehäuseschale mit mindestens zwei Bolzen derart fixiert, daß einer der Bolzen in der
Formschale in einer passenden Bohrung sitzt, während ein zweiter durch ein Langloch greift, so daß sich die Formschale gegenüber der Gehäuseschale ausdehnen kann, eine dichtende Verbindung zwischen den beiden Elementen jedoch weiterhin sichergestellt ist.
Zur effektiven Temperierung der Formvorrichtung sind im Inneren des Hohlraums vor- zugsweise Flußkanäle für das Temperiermedium vorgesehen, die eine Zwangsströmung des Temperiermittels verursachen. Bei einem Temperaturwechsel ist es dadurch mög- lich, beispielsweise kaltes Temperiermittel vollständig durch heißes Temperiermittel aus der Formvorrichtung herauszupressen, ohne daß es zu einer Vennischung von hei- ßem und kaltem Temperiermittel, oder umgekehrt, kommt.
Vorzugsweise werden die Flußkanäle durch Trennstege gebildet, die mit der Gehäuse- schale, nicht jedoch mit der Formschale verbunden sind. Auf diese Weise kann die Formschale gegen eine andere ausgetauscht werden, ohne die Flußkanäle zu demontie- ren.
Eine besonders effektive Temperierung erfolgt, wenn man jedem Flußkanal einen eige- nen Zu-und Ablauf zuordnet.
Eine Ausführungsform der Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnung erläutert.
Es zeigen : Fig. 1 eine schematische, teilweise weggebrochene Seitendarstellung der Formvor- richtung, Fig. 2 eine alternative Ausführungsform schematisch in der Draufsicht und Fig. 3 eine schematische Draufsicht der Vorrichtung von Fig. 1.
Gemäß Fig. 1 umfaßt eine Formvorrichtung eine Formschale 1, an deren eine Wandung während des Betriebs Thermoplast aufgeschmolzen wird und eine Haut gebildet wird.
Die Formschale 1 bildet zusammen mit einer Gehäuseschale 2 einen Hohlraum, in dem Trennstege 7 angeordnet sind. Temperiermittel, das heißt heißes oder kaltes Öl, wird über einen Zulauf 8 in den Hohlraum geleitet.
Die Formschale 1 umfaßt einen Flansch, der in einer Gleitführung 10 an der Gehäuse- schale gelagert ist. Die Gleitführung 10 umfaßt Lippendichtungen 4, wobei eine Lippe den Flansch der Formschale 1 abdichtet. Dazwischen befinden sich Gleitleisten 3. Der Formschalenflansch ist zwischen den Gleitleisten 3 so eingespannt, daß er sich bei Aus- dehnung bewegen kann.
Eine zweite Lippendichtung stellt absolute Öldichtheit sicher. Die Elemente der Gleit- führung 10 mit integrierten Dichtlippen 4 und Gleitleisten 3 sind miteinander ver- schraubt, wie bei 5 dargestellt ist, und die Bauelemente können daher leicht ausge- tauscht werden.
In Fig. 2 ist eine schematische Draufsicht auf eine alternative Verbindung zwischen Formschale 1 und Gehäuseschale 2 dargestellt, die ebenfalls eine Wärmeausdehnung der Formschale 1 gegenüber der Gehäuseschale bei gleichzeitig dichtender Lagerung erlaubt. Hierzu wird die Formschale 1 auf einer Seite in ihrem Randbereich mit einer Bohrung 12 und einem Langloch 13 versehen und über Bolzen 14 mit der Gehäuse- schale 2 unter möglicher Zwischenlagerung eines nicht dargestellten Dichtlippenringes verbunden. Bei dieser Art der Lagerung kann sich die Formschale 1 weiterhin in beiden Richtungen ausdehnen, wie durch die Doppelpfeile angedeutet, während eine dichtende Verbindung mit der Gehäuseschale gewährleistet bleibt. Die Anordnung der Trennstege 7 verändert sich nicht gegenüber der zuvor dargestellten Ausführungsform.
Aus Fig. 3 ist der Verlauf der Trennstege 7 ersichtlich, die parallele Flußkanäle 6 be- grenzen. Allerdings könnten auch gewundene Flußkanäle vorgesehen sein. Jedem Fluß- kanal 6 ist ein Zulauf 8 und ein Ablauf 9 zugeordnet. Die Trennstege 7 sind mit der Ge-
häuseschale 2 verschweißt und von der Formschale 1 durch einen Spalt 11 (Fig. 1) ge- trennt. Dadurch wird erreicht, daß die Formschale 1 ausgetauscht werden kann, ohne die Trennstege 7 demontieren zu müssen.
Im Betrieb werden die Zu-und Abläufe 8,9 mit einem Gesamtzulauf bzw. Ablauf ver- bunden, wobei die Strömung in benachbarten Kanälen gegensinnig erfolgen kann, wie durch die Pfeile in Fig. 2 dargestellt ist, oder gleichsinnig. Durch die Kanäle wird eine Zwangsströmung in der Formvorrichtung verursacht, so daß es möglich ist, kaltes Öl komplett mit dem heißen Öl aus der Form herauszudrücken, oder umgekehrt, wobei es im wesentlichen zu keiner Vermischung von Kalt-und Heißöl kommt.
In einer konkreten Realisierung haben die Kanäle etwa eine Breite von bis zu 50 mm.
Durch Einsatz der Flußkanäle kann bei einem Temperaturwechsel eine geringe Tempe- raturdifferenz von maximal : L6'C zwischen zu-und ablaufendem Temperiermedium erzielt werden ; bei herkömmlichen Vorrichtungen, in denen sich die Temperiermedien vermischen, beträgt die Temperaturdifferenz üblicherweise i10° C.
Durch die Verwendung einer erfindungsgemäßen Formvorrichtung zur Herstellung von Kunststoffformhäuten können aufgrund der freien Beweglichkeit von Formschale und Gehäuseschale relativ zueinander für die beiden Teile beliebige geeignete Materialien verwendet werden, deren Wärmeausdehnungskoeffizienten einander nicht gleichen müssen. Dadurch kann bei der Wahl der Materialien anderen Bedürfnissen wie z. B.
Oberflächeneigenschaften und Kostengesichtspunkten Rechnung getragen werden.
Durch die weiters vorgesehene effektive Temperierung aufgrund eines Flußkanal- systems im zwischen Formschale und Gehäuseschale gebildeten Hohlraum lässt sich die Zykluszeit des Herstellungsvorgangs reduzieren, während die durch die schnelleren Temperaturwechsel hervorgerufene unterschiedliche Materialausdehnung der Vorrich- tung keinen Schaden zufügen kann.
Next Patent: COATING PROCESS