DE1704124B1 - Verfahren und vorrichtung zum anformen eines bodensam ende eines thermoplastischen kunststoffrohres - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum anformen eines bodensam ende eines thermoplastischen kunststoffrohres

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DE1704124B1 DE19671704124 DE1704124A DE1704124B1 DE 1704124 B1 DE1704124 B1 DE 1704124B1 DE 19671704124 DE19671704124 DE 19671704124 DE 1704124 A DE1704124 A DE 1704124A DE 1704124 B1 DE1704124 B1 DE 1704124B1
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anfor- gleichzeitig, ohne daß lange Abkühlzeiten erfordermen eines Bodens am Ende eines zweiseitig offenen Hch wären. Weiter wird der mittlere Arbeitsgang thermoplastischen Kunststoffrohres, aus einem Teil gespart.
der Rohrwand, wobei das Rohr von innen bis auf Die Erfindung umfaßt auch eine Vorrichtung zur
die Länge abgestützt ist, die zum Boden umzuformen 5 Durchführung des Verfahrens. Diese Vorrichtung ist, das umzuformende Rohrende erwärmt, unter geht aus von einer ebenfalls aus der genannten deut-Druckanwendung verformt, unter Druckanwendung sehen Auslegeschrift 1 096 026 bekannten Vorrichbis zur Verfestigung abgekühlt, verschweißt und in tung mit einem das Rohr bis auf die zum Boden die endgültige Gestalt geformt wird. umzuformende Länge ausfüllenden Dorn, einer
Ein derartiges Verfahren ist aus der deutschen io ersten koaxial zu diesem bewegbaren erwärmbaren Auslegeschrift 1 096 026 bekannt. Bei diesem be- Matrize mit einem Formhohlraum und einer zweiten kannten Verfahren wird das zu verarbeitende beid- gleichfalls koaxial zum Dorn bewegbaren Matrize, seitig offene Kunststoffrohr zunächst auf einen Dorn deren Hohlraum die endgültige Gestalt des Bodens gesteckt. Dann wird das frei über den Dorn hinaus- aufweist. Gemäß Erfindung ist die Vorrichtung so ragende noch offene Ende des Rohres mit Hilfe einer 15 ausgebildet, daß die erste Matrize auf eine wesentgeringfügig auf 50 bis 80° C erwärmten Hohlmatrize, lieh über dem Schmelzpunkt des Kunststoffrohres die axial auf das auf dem Dorn befindliche Rohr zu- liegende Temperatur erhitzbar ist und die zweite gefahren wird, radial nach innen und auf den Dorn Matrize schlagartig bewegbar ist. hin gedrückt, wobei das freie Rohrende erwärmt Gemäß der Erfindung können außer flachen Bö-
wird. Das so zusammengedrückte Rohrende wird 20 den z. B. auch halbkugelförmige Böden oder nur dann mit Hilfe einer zweiten Matrize, die einen fla- .teilweise geschlossene Böden, düsenförmige Rohrchen Boden aufweist, gegen die Stirnfläche des Dor- enden oder mit Gewinde versehene Böden erzeugt nes gedrückt und angenähert fertig geformt. Diese werden. Somit erfolgt das Erwärmen des Rohrendes zweite Matrize kühlt und verfestigt zugleich den ge- mit Hilfe einer Vorformmatrize, deren Temperatur formten Boden. 25 wesentlich über dem Schmelzpunkt des Kunststoffes
Nun wird der angenähert fertig geformte Boden liegt, so daß diese Matrize nur kurzfristig aufgedrückt in einer dritten Matrize durch dielektrische Verlust- zu werden braucht, um bereits die nötige Erwärmung erwärmung geglättet. Diese dritte Matrize wird eben- des zu verformenden Rohrendes zu bewirken. Von falls gegen den Dorn und den zwischen dem Dorn besonderem Vorteil hierbei ist, daß man nicht mehr und der Matrize befindlichen Kunststoff gedrückt. Sie 30 von der Verarbeitung eines Kunststoffes mit einem glättet den Boden und bewirkt unter Druck das Ver- ausreichenden dielektrischen Verlustfaktor abhängig schmelzen durch den Hochfrequenzstrom. Dieses be- ist.
kannte Verfahren weist verschiedene Mängel auf. Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Er-
So ist es verhältnismäßig umständlich, da drei ver- findung an Hand der Zeichnung beschrieben, schiedene Arbeitsgänge mit mindestens zwei unter- 35 Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt eines Kunststoffschiedlichen beheizbaren Matrizen erforderlich sind. rohres mit offenen Enden;
Durch das Arbeiten mit Hochfrequenz in der letzten F i g. 2 zeigt schematisch eine Schnittansicht einer
Erwärmungsstufe ist das Verfahren auf die Verar- Einrichtung zum Vorformen des in F ig. 1 gezeigten beitung von Kunststoffen beschränkt, die einen ge- Kunststoff rohres; nügend großen dielektrischen Verlustfaktor haben. 40 F i g. 3 zeigt schematisch eine Schnittansicht der Es eignet sich daher beispielsweise nicht zur Ver- Einrichtung nach F i g. 2, in der der Vorformvorgang arbeitung von Polyäthylen, Polypropylen oder dargestellt ist;
schlagfestem Polystyrol. Beheizt man in der dritten F i g. 4 zeigt schematisch im Längsschnitt eine Ein-
Stufe anstatt durch Hochfrequenz durch eine fremd- richtung zur Ausführung des abschließenden Schweißbeheizte Matrize, so wird dadurch das Verfahren 45 Vorganges;
sehr zeitaufwendig, da die Matrize zunächst aufge- F i g. 5 zeigt einen Längsschnitt eines Rohres mit
heizt und nach dem Fertigformen des Bodens erst angeformtem Boden.
wieder gekühlt werden muß, bis sie abgenommen Zum Anformen eines Bodens dient ein thermo-
werden kann. plastisches Kunststoffrohr 1, das deformierbar ist
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein 5° oder durch Beheizen deformierbar gemacht werden Verfahren zu schaffen, welches dadurch sehr wenig kann, und das länger ist als das fertiggestellte Rohr aufwendig ist, daß es lediglich mit zwei Arbeits- mit dem angeformten Boden. Das Kunststoffrohr 1 stufen auskommt. Diese Aufgabe wird gemäß der wird abnehmbar auf einen Dorn 2 aufgebracht. Der Erfindung dadurch gelöst, daß das Erwärmen des Dorn 2 hat einen Halterungsanschlag 3, auf welchem Rohrendes zum Vorformen schnell bis zu einer Tem- 55 das Kunststoffrohr 1 ruht. Ein Endbereich 4 des peratur erfolgt, die geringfügig unterhalb des Kunststoffrohres 1 erstreckt sich frei über den Schmelzpunktes des Kunststoffes liegt, das Ver- Dorn 2 hinaus. Die Länge des Endbereiches 4 entschweißen gleichzeitig mit dem Vorformen eingeleitet spricht der Menge von Kunststoff, die zur Formung wird, und die Druckanwendung beim Abkühlen eines Rohrbodens an dem Kunststoffrohr 1 erforderschlagartig unter gleichzeitigem Vollenden der Ver- 60 Hch ist.
schweißung und Formen der endgültigen Gestalt des Die Einrichtung zum Anformen des Bodens weist
Bodens erfolgt. Dadurch, daß das Aufheizen bis in als erste Matrize einen Stempel 5 auf, der z. B. einen den Bereich des Schmelzpunktes bereits zu Anfang Metallring 6 trägt, dessen Innenflächen von der erfolgt, kann das Fertigformen in der zweiten Ar- offenen Seite zum Stempel 5 hin konvergieren. Eine beitsstufe mit einer kalten Matrize erfolgen, die unter 65 Schicht 11 aus Polytetrafluorethylen kann zwischen Druckanwendung schlagartig gegen das vorgeformte dem Metallring 6 und dem Stempel 5 angebracht Stirnende des Rohres und den Dorn gedrückt wird. werden. In Löchern 10 des Metallringes 6 ist eine Die Abkühlung und das Fertigformen erfolgen also Kühlleitung vorgesehen. Der Stempel 5 und der
Dorn 2 sind relativ zueinander koaxial bewegbar. Die Relativbewegung wird durch nicht gezeigte Einrichtungen zwischen dem Dorn 2 und damit dem Kunststoffrohr 1 und dem Stempel 5 ausgeführt, um einen Vorformvorgang entsprechend F i g. 3 auszuführen. Der Stempel 5 wird entsprechend der später gegebenen Erläuterung auf eine sehr hohe Temperatur beheizt, damit der Kunststoff des Endbereiches 4, der über den Dorn 2 hinausragt, in einen deformierbaren Zustand erweicht wird. Durch die erste Matrize wird gleichzeitig der freie Endbereich 4 des Kunststoffrohres 1 nach einwärts auf dessen Achse zu gebogen und vorgeformt, bevor der nach einwärts gebogene Kunststoff zum Boden zusammengefügt wird.
Der Hohlraum der ersten Matrize ist so ausgestaltet, daß das Vorformen des Kunststoffrohres 1 entsprechend der Darstellung in F i g. 3 erfolgt. Nach dem Vorformen werden das vorgeformte Kunststoffrohr 1 und der Stempel 5 auseinanderbewegt.
Während der vorgeformte Kunststoff des Kunststoffrohres 1 sich noch auf einer hohen Temperatur und somit in verformbarem Zustand befindet, wird eine zweite, sich von der ersten unterscheidende Matrize 7 auf das vorgeformte Kunststoffrohr 1 zum Fertigschweißen des Bodens 8 aufgesetzt. Die Matrize 7 besitzt einen Hohlraum mit einer offenen Seite und kalte, d. h. nicht beheizte Oberflächen. Der Formhohlraum der zweiten Matrize 7 besitzt solche Abmessungen und ist so ausgestaltet, daß das Kunststoffrohr 1 bzw. der an dieses angeformte Boden 8 die endgültige und fertige Form durch eine Relativbewegung der Matrize 7 relativ zu dem Kunststoffrohr 1 unter Anwendung eines hohen Formdrucks erhält. Dieser Vorgang erfolgt schlagartig, d. h., der erweichte Rohrbereich wird bei einem Hub flach gestoßen. Dann wird das Rohrende eine kurze Zeit lang gekühlt, indem es gegen die Metallwand der Matrize 7 gedrückt bleibt. Durch die Matrize 7 wird der Boden 8 verschweißt und geglättet.
Die Temperaturen und Drücke und deren Anwendungszeit ändern sich entsprechend dem verwendeten Kunststoff und der Wanddicke des Kunststoffrohres 1. Die angewendeten Temperaturen sind beträchtlich höher als die bei dem bekannten Verfahren verwendeten Temperaturen von 60 bis 80° C. Bei der ersten Stufe wird eine Temperatur von 200 bis 250° C angewendet. Wenn das Kunststoffrohr 1 aus Polyäthylen hergestellt ist, kann die Berührungstemperatur 300 bis 350° C und sogar noch höher sein. Die Wärmebehandlung bestimmt sich nach den Eigenschaften oder der Wärmeempfindlichkeit des Kunststoffs, und die Anwendungszeit des beheizten Stempels 5 bemißt sich so, daß der thermoplastische Kunststoff des Endbereichs 4 des Kunststoffrohres 1 in seiner Gesamtheit auf eine geringfügig unterhalb
..seines...Schmelzpunktes, liegende. Temperatur., beheizt
wird, wobei an der Oberfläche des Kunststoffs der Schmelzpunkt erreicht werden kann.
Vor dieser Stufe kann an Stelle des Heizens des Stempels 5 auch der Endbereich 4 vorgeheizt werden, oder es können sowohl der Stempel 5 als auch der vorzuformende Kunststoff durch Strahlung vorgewärmt werden. In diesem Fall kann für die Strahlungsquelle eine Temperatur von 600 und 900° C je nach der Entfernung der Strahlungsquelle zu dem zu beheizenden Kunststoff angewendet werden.
Der durch den Stempel 5 - aufgebrachte Druck hängt von dem verwendeten thermoplastischen Kunststoff ab. Dieser Druck ist bei Kunststoffrohren 1 mit einer dünnen Wand von 0,1 bis 0,3 mm Dicke nahezu Null. Wenn das Kunststoffrohr 1 eine Wanddicke von 0,8 bis 1,0 mm aufweist, hängt der Druck von dem verwendeten Kunststoff von der Dicke und-der Temperatur der Rohrwand wie auch von der Geschwindigkeit, mit der der Formvorgang ausgeführt werden muß, ab.
Der Fertigstellungsvorgang wird bei einer Temperatur nahe dem Schmelzpunkt des Kunststoffs ausgeführt, da er im wesentlichen unmittelbar nach dem ersten Formvorgang stattfindet. Bei Verwendung der dynamischen Kraft eines Hammerschlages kann der statische Druck sehr niedrig sein, die dynamische Kraft kann aber um so höher sein. Es ist eine rasche Bewegung erforderlich, damit der Kunststoff nicht zu sehr abkühlt, bevor er in seine endgültige Form gebracht wird.
Jede Wärmequelle kann verwendet werden. Die erste Matrize kann z. B. durch ein mit ihr in Berührung gebrachtes beheiztes Element, einen Strahl heißer Luft, durch gesammelte und auf die Mitte der Schale gerichtete Strahlung, wobei die Strahlung von elektrischen Platten oder Widerständen ausgesandt wird, oder durch Induktion geheizt werden, wobei diese Einrichtungen nicht gezeigt sind. Die Matrizen sind aus Metallen hergestellt.

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Anformen eines Bodens am Ende eines zweiseitig offenen thermoplastischen Kunststoffrohres aus einem Teil der Rohrwand, wobei das Rohr von innen bis auf die Länge abgestützt ist, die zum Boden umzuformen ist, das umzuformende Rohrende erwärmt, unter Druckanwendung vorgeformt, unter Druckanwendung bis zur Verfestigung abgekühlt, verschweißt und in die endgültige Gestalt geformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Erwärmen des Rohrendes zum Vorformen schnell bis zu einer Temperatur erfolgt, die geringfügig unterhalb des Schmelzpunktes des Kunststoffes liegt, das Verschweißen gleichzeitig mit dem Vorformen eingeleitet wird und die Druckanwendung beim Abkühlen schlagartig unter gleichzeitigem Vollenden der Verschweißung und Formen der endgültigen Gestalt des Bodens erfolgt.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem das Rohr bis auf die zum Boden umzuformende Länge ausfüllenden Dorn, einer ersten koaxial zu diesem bewegbaren erwärmbaren Matrize mit einem Formhohlraum und einer zweiten, gleichfalls koaxial zum Dorn bewegbaren Matrize, deren Hohl-
raumjdje_endgültige_ Geslal.t_des Bodens„aufweist,__ dadurch gekennzeichnet, daß die erste Matrize auf eine wesentlich über dem Schmelzpunkt des Kunststoffrohres (1) liegende Temperatur erhitzbar und die zweite Matrize (7) schlagartig bewegbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Matrize aus einem beheizbaren Stempel (5) und einem den Formhohlraum bildenden kühlbaren Metallring (6) besteht.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
DE19671704124 1966-05-24 1967-05-19 Verfahren und vorrichtung zum anformen eines bodensam ende eines thermoplastischen kunststoffrohres Withdrawn DE1704124B1 (de)

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