DE10047318C1

DE10047318C1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffteilen

Info

Publication number: DE10047318C1
Application number: DE10047318A
Authority: DE
Inventors: Hermann Bartels
Original assignee: Seeber Systemtechnik KG
Current assignee: Seeber Systemtechnik KG
Priority date: 2000-09-25
Filing date: 2000-09-25
Publication date: 2003-04-24
Anticipated expiration: 2020-09-26
Also published as: US20020079616A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kunststoffteilen, bei welchem man mit Hilfe eines Wärmeträgers ein Werkzeug (Galvano) auf Schmelztemperatur des Kunststoffs erwärmt und den Wärmeträger durch Rotation eines das Werkzeug (Galvano) tragenden Gehäuses mehrfach an die Werkzeugrückseite bringt und wieder entfernt, wobei man erfindungsgemäß als Wärmeträger ein wärmebeständiges Ölbad verwendet, dieses durch Zuleitung in das Gehäuse führt und vollflächig mit dem Werkzeug kontaktiert, wobei dem Öl im Gehäuse ein Inertgas überlagert ist, man das Öl durch Schwenken des Gehäuses im wesentlichen turbulent bewegt und danach das Kunststoffpulver auf das Galvano in an sich bekannter Weise aufbringt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Her stellung von Kunststoffteilen, insbesondere von Häuten oder Folien, bei welchem ein Werkzeug (Galvano) auf etwa Schmelztemperatur des Kunststoffs erwärmt und danach mit einem Kunststoffpulver beaufschlagt wird.

Auf dem Werkzeug (Galvano) schmilzt die Pulverschicht auf und geliert, so daß nach dem Abkühlen des Werkzeugs (Galvanos) eine flexible Haut (Folie), aber auch je nach Raumform des und beaufschlagtem Kunststoff ein Formkörper von diesem abgehoben werden kann.

Ein derartiges Vorgehen ist z. B. in der DE 42 04 171 A1 beschrieben. Die Er wärmung des Werkzeugs (Galvanos) hat dabei möglichst homogen zu erfolgen, da schon geringe Temperaturunterschiede zu Herstellungsfehlern wie Löchern oder ungleichmäßigen Materialstärken führen können. Die DE 42 04 171 A1 schlägt daher vor, einen rotierbaren Kasten zu verwenden, der zum Teil mit Sand gefüllt ist. Der Sand ist aufgeheizt und wird durch Drehung um die Horizontalachse auf das Werkzeug (Galvano) aufgebracht, kurz einwirken gelassen, danach durch weiteres Drehen vom Werkzeug (Galvano) entfernt, um anschließend erneut auf geschüttet zu werden. Auf diese Weise wird dafür gesorgt, daß insbesondere an engen Kehlen des Werkzeugs (Galvanos) überdurchschnittlich abgekühlter Sand mit dem übrigen wieder vermischt und aufgeheizt wird, um homogene Tempera turverhältnisse zu schaffen.

Nachteilig ist dabei, dass der relativ feinkörnige Sand in Dichtungen und Drehlager gelangt und diese beeinträchtigt. Erschwerend kommt hinzu, dass durch das häu fige Kippen des Sandkastens die Sandkörnchen durch Reibung aneinander und den Wandungen staubfein werden und nach dem Kastenöffnen in die Um gebungsluft gelangen.

Die EP 0 502 378 B1 schlägt daher vor, das Werkzeug (Galvano) als Hohlkörper auszubilden und diesen durch strömendes, vorerwärmtes Öl aufzuheizen. Dabei wird eine Vielzahl von Rohren am Werkzeug (Galvano) angeordnet und zuge führtes Öl in geringem Abstand von der Stelle des Zuleitens wieder abgezogen. Abgesehen davon, daß die Anordnung sehr vieler Rohrstücke an der Außenhaut des Hohlkörpers extreme Kosten verursacht, löst auch dies das Problem un gleichmäßiger Temperaturen über die Galvanooberfläche nicht befriedigend. Zum einen gibt die Zuleitung über ihre Länge Wärme ab, zum anderen bilden sich in nerhalb des Galvanohohlkörpers stationäre Wirbel aus, die dem Wärmeaustausch mit zugeführtem Warmöl in geringerer Weise unterliegen, so daß hier auch ein geringerer Wärmeübergang an die mit Kunststoffpulver zu beaufschlagende Seite der Form auftritt.

Die vorliegende Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die eine gesteigerte Homogenität der Temperatur verteilung über die Galvanooberfläche gewährleisten, die konstruktiv wenig auf wendig sind und die keine Emissionen verursachen.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit einem Verfahren bzw. einer hierzu dienen den Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffteilen, bei welchem man mit Hilfe eines Wärmeträgers ein Werkzeug (Galvano) auf Schmelztemperatur des Kunst stoffs erwärmt und den Wärmeträger durch Rotation eines das Galvano tragenden Gehäuses mehrfach an die Galvanorückseite bringt und wieder entfernt, wobei man erfindungsgemäß als Wärmeträger ein wärmebeständiges Ölbad verwendet und vollflächig mit dem Werkzeug (Galvano) kontaktiert und wobei dem Öl im Gehäuse in einer Gasblase ein Inertgas überlagert ist. Das Öl wird dabei durch Schwenken des Gehäuses im wesentlichen turbulent bewegt, das Kunststoffpulver auf das Werkzeug (Galvano) in bekannter Weise aufgebracht.

Dabei wird folgendermaßen vorgegangen: aus einem Ölbehälter mit einem Volu men, das ein Mehrfaches des Rotationsbehälters beträgt, strömt Öl mit einer Temperatur von beispielsweise 300°C über eine ventilgesteuerte Zuleitung in das in oberer Stellung befindliche Gehäuse. Der Füllgrad wird über einen Niveau- Wächter so kontrolliert, daß das Werkzeug (Galvano) von Öl sicher bedeckt wird, wobei darüber ein gasgefüllter Hohlraum existiert. Danach wird das Gehäuse rotiert, wobei das Öl in den Hohlraum fließt und dadurch von der Werkzeug oberfläche distanziert wird. Das am Werkzeug abgekühlte Öl entfernt sich aus al len Bereichen des Werkzeugs und vermischt sich gleichzeitig homogen mit dem wärmeren Anteil des Öls. Danach wird erneut rotiert und das Öl wieder mit dem Werkzeug in Kontakt gebracht.

Sollte die Öltemperatur unter eine bestimmte Temperatur abgesunken sein, kann das abgekühlte Öl über eine ventilgesteuerte Ableitung abgelassen und durch warmes Öl ersetzt werden. Dieser Vorgang wird über Niveauwächter kontrolliert. Der gasgefüllte Hohlraum hat somit die Funktion, das vom Werkzeug abfließende Öl aufzunehmen und (durch geeignete Strömungsschikanen) thermisch zu homo genisieren.

Während des Aufheizvorgangs ist die dem Öl abgewandte Werkzeugseite mit ei nem Deckel verschlossen, der die Abstrahlung von Warme reduziert.

Nach dem Erreichen der Solltemperatur wird der Deckel entfernt und bei oben ste hendem Gehäuse der mit Kunststoffpulver wie z. B. PVC oder TPU gefüllte Kasten von unten an das Werkzeug angekoppelt. Die weitere Vorgehensweise entspricht derjenigen des Standes der Technik.

Nachdem das Pulver thermisch vollkommen aufgeschlossen ist, wird der Abkühl vorgang eingeleitet. Bei oben stehendem Gehäuse wird zunächst das warme Öl über eine ventilgesteuerte Ableitung teilweise oder komplett abgezogen. An schließend wird das Gehäuse über eine ventilgesteuerte Zuleitung bis zu einem definierten Füllgrad erneut mit kaltem Öl geflutet, um das Galvano zu kühlen. Der weitere Ablauf entspricht wieder dem des Aufheizvorgangs.

Nach dem Abkühlvorgang wird die abgekühlte Haut entnommen und der Aufheiz vorgang erneut gestartet.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht somit aus einem Gehäuse mit einem in aufrechter Position oben befindlichen Raum für das Schutzgas (Inertgas), An schlüssen für die Zu- und Ableitung von warmem und kaltem Öl, einem Niveau wächter für den Ölstand, sowie einem Gasanschluß für das Inertgas, das die ge samte freie Badoberfläche des (Thermo-)Öls überdeckt. Unterhalb des Ölbades liegt gegen das Gehäuse abgedichtete Werkzeug (Galvano) mit den darunter lie genden Befestigungsmitteln für den Deckel und den Kunststoffpulverkasten. Neben dem Werkzeug kann das Gehäuse Auffangtaschen für das beim Rotieren des Gehäuses aufsteigende Inertgas aufweisen.

Ferner steht die Inertgasblase vorteilhaft mit einem Überdruckventil in Verbindung, über welches gegebenenfalls durch die Temperatureinwirkung entstehender Überdruck abgebaut werden kann.

Inertgas selbst wird über eine eigene Zuführleitung eingeblasen. Vorteilhaft weist das Inertgas schon bei kaltem Zustand des Öls einen leichten Überdruck auf, so daß sichergestellt ist, daß keine Luft zutreten kann.

Letztlich wird vorgeschlagen, in das Gehäuse Hindernisse als Turbulatoren einzu bauen. Dies können Umlenkbleche oder auch Siebbleche sein, wobei sich letztere vorteilhaft in Höhe des Badspiegels oder auf den Gasauffangtaschen befinden. Dies ist dann von besonderem Vorteil, wenn relativ geringe Ölmengen eingesetzt werden sollen.

Anhand der beiliegenden Figur wird die vorliegende Erfindung näher erläutert.

Die Vorrichtung besteht aus dem Gehäuse 1 mit der oben dargestellten Inertgas blase 6. Das Gehäuse 1 ist mit Thermoöl gefüllt, der Badspiegel 7 begrenzt das Volumen der Inertgasblase 6. In einer seitlichen Wandung befinden sich Füll standsfühler 12 für eine Füllstandsanzeige und -kontrolle der Ölmenge. Auf der dachförmig dargestellten Haube 14 des Gehäuses sind ein Überdruckventil 11 und ein Druckmeßgerät 13 angedeutet.

Im Ölbad liegt eine Halterung 2 für das Werkzeug (Galvano) 4 bzw. einen dieses nach unten thermisch abschließenden Deckel 15, der durch den Kunststoffpulver kasten 3 ausgetauscht werden kann. In das Gehäuse führt eine Inertgasleitung 16. Beidseitig sind mit dem Gehäuse 1 Rohrstutzen 17 verbunden, die auf Sockeln 18 ruhen und drehbar gelagert sind, wozu der Antrieb 19 dient. In die Stutzen 17 führen Ölzuleitungen 8 bzw. gegenüberliegend Ableitungen 9 für kaltes und war mes Öl aus diesen hinaus, die doppelt ausgeführt sein können, um Misch temperaturen zu erzeugen.

Aus dem stromab liegenden Stutzen oder an anderer stromab liegender Stelle kann als Bläschen mitgeführtes Inertgas gesammelt und abgezogen bzw. rück geführt werden (Inertgasableitung). Die Volumina der Rohrstutzen sind dabei so ausgelegt und diese so angeordnet, daß beim Drehen der Vorrichtung in den La gern 20 der Sockel 18 Öl vollständig vom Werkzeug (Galvano) abgetrennt werden kann.

Durch das Drehen der Vorrichtung gerät das Bad in turbulente Bewegung, durch welche sich abgekühlte Badanteile mit den wärmeren vermischen, um so die Temperatur des Bades auszugleichen und den Problemzonen des Galvanos mehrfach Öl mit Solltemperatur zuzuführen.

Im Gehäuse 1, z. B. unter dem Badspiegel 7 können Turbulatoren in Form von Umlenkblechen oder Lochblechen vorgesehen sein, die natürlich auch den Gas auffangtaschen 10 zugeordnet sein können, um beim Drehen des Gehäuses 1 das Öl intensiv zu durchmischen. Das Inertgas (N₂) wird über die Leitung 16 zugeführt, über diese kann auch ein Solldruck eingestellt werden, hierzu dient das Druck meßgerät 13. Im übrigen sind sämtliche Warmöl zuführenden Teile thermisch iso liert.

Auf diese Weise gelingt eine sehr homogene Erwärmung des Galvanos, wodurch Produktfehler ausgeschlossen werden.

Bezugszeichenliste

1

Gehäuse

2

Halterung

3

Kasten

4

Werkzeug (Galvano)

5

Raum

6

Inertgasblase

7

Badspiegel

8

Zuleitungen

9

Ableitungen

10

Gasauffangtaschen

11

Überdruckventil

12

Füllstandsanzeiger

13

Druckmeßgerät

14

Haube

15

Deckel

16

Inertgasleitung

17

Rohrstutzen

18

Sockel

19

Antrieb

20

Lager

21

Inertgasableitung

22

Achse

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Kunststoffteilen, bei welchem man mit Hilfe ei nes Wärmeträgers ein Werkzeug auf Schmelztemperatur des Kunststoffs er wärmt und den Wärmeträger durch Rotation eines das Werkzeug tragenden Gehäuses mehrfach an die Galvanorückseite bringt und wieder entfernt, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Gehäuse teilweise mit einer wärme beständigen Flüssigkeit als Wärmeträger füllt, vollflächig mit dem Werkzeug kontaktiert und man die Flüssigkeit durch Schwenken des Gehäuses im we sentlichen turbulent bewegt und danach das Kunststoffpulver auf das Werk zeug in an sich bekannter Weise aufbringt.

2. Verfahren zur Herstellung von Kunststoffteilen nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß dem Gehäuse zur Abkühlung des erzeugten Kunst stoffteils am Werkzeug Kaltöl zugeführt wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, be stehend aus einem um die horizontale Achse (22) drehbaren Gehäuse (1) mit einer Halterung (2) für einen mit Kunststoffpulver befüllbaren Kasten (3), wobei mit dem Gehäuse (1) oberhalb des Kastens (3) ein Werkzeug (4) verbindbar ist und darüber ein Raum (5) angeordnet ist, gekennzeichnet durch die fol genden Merkmale

a) der Raum (5) oberhalb des Galvanos (4) ist mit einem flüssigen Wärme träger gefüllt,
b) über dem Öl befindet sich eine Gasblase (6), die dessen Badspiegel voll flächig überdeckt,
c) das Gehäuse (1) weist Zuleitungen (8) und Ableitungen (9) für den Wärmeträger auf.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) dem Raum (5) bzw. der Inertgasblase (6) gegenüberliegend Gasauffang taschen (10) aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß an die Inertgasblase ein Überdruckventil angeschlossen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ge häuse (1) Füllstandsanzeiger (12) für die Überwachung der Ölmenge aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an den Raum für die Inertgasblase (6) ein Druckmeßgerät angeschlossen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse Turbulatoren angeordnet sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß je ge trennte Zuleitungen (8) und Ableitungen (9) für warmes und kaltes Öl an das Gehäuse (1) angeschlossen sind.