DE10047318C1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffteilen - Google Patents
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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.
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 (9)
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.
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Cited By (1)
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2001
- 2001-09-25 US US09/961,406 patent/US20020079616A1/en not_active Abandoned
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