DE2119321C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von formschlüssigen Verbindungen zwischen profilierter und ebener Folie aus thermoplastischem Kunststoff - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von formschlüssigen Verbindungen zwischen profilierter und ebener Folie aus thermoplastischem Kunststoff

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DE2119321C3
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Peter Dr.-Ing. 6230 Frankfurt Gumm
Karl-Heinz 6234 Hattersheim Krussig
Joerg Dipl.-Ing. 4600 Dortmund Lohmann
Josef 6231 Niederhofheim Zimmermann
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Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen von formschlüssigen Verbindungen zwischen profilierter und ebener Folie aus thermoplastischem Kunststoff durch gemeinsames Ausbauchen an ihren Berührungsflächen.
Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Vorrichtung zum Herstellen dieser formschlüssigen Verbindung.
Gemäß deutscher Gebrauchsmusterschrift 18 35 594 sind miteinander verbundene Kunststoffplatten bekannt, deren Verbindung durch in die Platten im Warmpreßverfahren eingepreßte ineinander passende runde Näpfe hergestellt ist. Dabei ist der innere Napf mit einem Wulstrand an seinem Boden in eine entsprechend eingepreßte Ringnut am Boden des äußeren Napfes eingepaßt. Mittels Tiefziehstempel werden die zu verbindenden Platten in eine hinterschnittene Ausnehmung gezogen und die entstandenen Napfböden durch Pressen nach der Seite verdrängt, bis die Hinterschneidung ausgefüllt ist. Nachteilig ist, daß am Boden eine zum Ausfüllen der HiiUerschueiiiung erforderliche Materialmenge vorhanden sein muß. Das setzt relativ dickes Ausgangsmaterial voraus, das heißt dieses Verfahren zur Herstellung solcher Verbindungen ist auf dünnwandiges Material wie Folie nicht anwendbar. Außerdem muß das Material für das Verdrängen bestimmte Fließeigenschaften aufweisen.
Es besteht demnach die Aufgabe, ein Verfahren zu schaffen, mit dessen Hilfe Folien aus thermoplastischem Kunststoff formschlüssig verbunden werden können, ohne daß dabei Rücksicht auf spezielle Materialdicken und/oder Fließeigenschaften des Materials genommen werden muß.
Die Aufgabe wird durch Stauchen der Ausbauchung gelöst.
Durch das gemeinsame Tiefziehen der Folien an den Verbindungsstellen wird sichergestellt, daß die Ausbauchungen der Folien genau ineinander passen und daß bei dem unmittelbar auf das Tiefziehen folgenden Stauehvorgang exakt eine Hinterschneidung des ursprünglichen Querschnitts der Folienausbauchungen entsteht. Die genaue Passung und die exakte Ausbildung der
ic Hinterschneidung sind erforderlich, um eine echt formschlüssige Verbindung mit großer Festigkeit zu erhalten. Zur Verbesserung der Verformungseigenschaften der thermoplastischen Folien können diese auf die für das Warmformen übliche Temperatur erwärmt werden.
Folien aus gut verformbaren thermoplastischen Kunststoffen wie z. EL Polyvinylchlorid, Polyäthylen, Polypropylen. Polystyrol, chlorierte Polyolefine, sowie deren Gemische, Polycarbonate, Polymethacrylate und dergleichen lassen sich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren besonders gut verbinden. Die so hergestellten formschlüssigen Verbindungen sind haltbar und dicht. Versuche an 250 μ dicken PVC-Folien mit Formschlußverbindungen, deren Ausbauchungen kreisförmige Querschnitte von 6 mm Durchmesser aufweisen, haben Scherkräfte von 8 bis lOkp je Formschlußverbindung ergeben.
Weiterhin ist Gegenstand der Erfindung eine Vorrichtung zum Herstellen von formschlüssigen Verbindungen zwischen profilierter und ebener Folie aus thermoplastischem Kunststoff, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie ein Abwälzwerkzeug aufweist, das aus mindestens einer Malrizenscheibe oder -walze, die entsprechend dem gewünschten Profil der Folie profiliert ist und die Ausnehmungen aufweist, die mit beweglichen, federbelasteten Gcgenstempeln versehen sind, und mindestens einer starr angeordneten mit Stempeln versehene Patrizenscheibe besteht und daß zwischen Matrize und Patrize ein Niederhalter angeordnet ist.
Eine andere Ausführungsform der Vorrichtung zum Herstellen von formschlüssigen Verbindungen zwischen profilierter und ebener Folie aus thermoplastischem Kunststoff ist dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung aus einer Matrizenplatte, die entsprechend dem Profil der Folie profiliert ist und die Ausnehmungen aufweist, die mit beweglichen, federbelasteten Gegenstempeln versehen sind, und einer mit starr angeordneten Stempeln versehenen Patrizenplatte besteht, an der ein Niederhalter federnd befestigt ist.
Die Fig. 1—6 dienen zur näheren Erläuterung der Erfindung.
F i g. 1 zeigt einen Körper aus profilierter und ebener Folie in perspektiver Darstellung.
Fig. 2 zeigt das Tiefzieh- und Stauchwerk/eug in Schematischer Darstellung, sowie den zeitlichen Ablauf zur Herstellung einer Verbindung.
Fig. 3 zeigt eine kontinuierlich arbeitende Vorrichtung zum Herstellen der formschlüssigen Verbindungen.
Fig. 4 zeigt die schematische Darstellung einer Vorrichtung, mit der sowohl die Profile als auch Körper hergestellt werden können.
F i g. 5 zeigt einen Längsschnitt durch eine taktkontinuierlich arbeitende Vorrichtung.
Fig.6 zeigt einen Querschnitt durch eine taktkontinuierlich arbeitende Vorrichtung.
Der in Fig. 1 gezeigte Körper besteht aus einer spundwandähnlich profilierten Folie (1), mit der die
Folie (2) durch formschlüssige Verbindungen (3) verbunden ist. Das Werkzeug zur Herstellung der formschlüssigen Verbindung besteht aus einer Matrize und einer Patrize. Die Matrize weist Ausnehmungen auf, in denen bewegliche mit Druckfedern (J) verbundene Gegenstempel (4) angeordnet sind, !r der Patrize sind Stempel (9) zum Tiefziehen der Folien angeordnet Der Verformungsvorgang der Folien läuft wie folgt ab:
Durch Matrize und Patrize werden die Folien in hrer Lage gehalten; der Stempel (9) baucht die Folien aus und drückt dabei den Gegenstempel (4) gegen die Druckfeder (5). Beim Zurückziehen des Stempels (9) folgt der Gegenstempel (4), wodurch die Ausbauchung derart gestaucht wird, daß Hinterschneidungen entstehen. Die Gegenbewegung des Gegenslempels (4) kann selbstverständlich auch pneumatisch oder hydraulisch erfolgen.
Bei der kontinuierlich arbeitenden Vorrichtung laufen profilierte Folie (1) und ebene Folie 12) durch ein Abwälzwerkzeug (F i g. 3). Dieses Abwälzwerkzeug besteht aus einer Nabe (8) mit radial eingesetzten Stempeln (9). Die Nabe (8) ist auf der Welle (10) angeordnet. In der Eingriffszone tauchen die Stempel (9) in Ausnehmungen, in denen die Gegenstempel (4) angeordnet sind, der Rippen (6) ein und walzen sich wieder heraus. Die Rippen (6) sind auf der Matrizenwalze (11) angeordnet. Die profilierte Folie (1) und die ebene Folie (2) werden gemeinsam in die Eingriffszone des Werkzeugs eingeführt. Der federnd angebrachte Niederhalter (12) ist beim Abwälzwerkzeug geschlitzt jo ausgeführt und drückt die Folie gegen die Matrize. Die Stempel (9) ziehen näpfchenartige Ausbauchungen, die von federnden Gegenstempeln (4) beim Herauswälzen der Stempel (9) gegen den Niederhalter (12) gepreßt und zu Formschlußverbindungen gestaucht werden.
Der apparative Aufwand für das Herstellen von Körpern gemäß Fig. 1 wird erheblich verringert, wenn das Werkzeug für die Profilierung der Folie (1) und das Werkzeug für die Herstellung der Formschlußverbindungen in einer Vorrichtung zusammengefaßt sind. Die Matrize für die Formschlußverbindungen kann dann gleichzeitig als Werkzeug für die Herstellung der profilierten Folie verwendet werden. Zum Profilieren wird die Folie von der Rolle (13) zu den Einlaufwalzen (14) und (15) geführt, die der Folie über einen mit den Walzen verbundenen Antrieb (nicht dargestellt) die erforderliche Einlaufgcschwindigkeit geben. Die Folie durchläuft dann eine Heizzone, in der regelbare Heizstrahler (17) die Folie auf eine konstante Endtemperatur aufheizen.
Die Folie wird dann von der kämmenden Profilwalze
(18) und der Matrikenwalze (11) erfaßt und zur profilierten Folie (1) geformt. Die ebene Folie (2) wird auf der Seite der Austrittszone von Profil- (18) und Matrizenwalze (11) von der Rolle (16) abgespult und durchläuft gemeinsam mit der profilierten Folie (1) eine Heizstrecke (19). Der Niederhalter (12) verhindert das Abheben des Körpers von der Matrizenwalze (11). Nach der formschlüssigen Verbindung, können die Seiten des Körpers mittels Trennscheiben (20) besäumt werden.
Weiterhin können Körper aus profilierter und ebener Folie aus thermoplastischen Kunststoffen mittels eines Taktwerkzeuges hergestellt werden. Das Taktwerkzeug besteht aus einer Patrizenplatte (21), in der die Stempel (9) angeordnet sind. Die Matrizenplatte (22) mit den Rippen (6) ist an einer beweglichen Taverse (23) befestigt. In den Rippen (6) sind die Gegenstempel (4), und die mit den Gegenstempeln (4) verbundenen Federn (5) angeordnet. Zwischen Rippen (6) und Patrizenplatte (21) ist eine Niederhalterplatte (24) federnd an der Patrizenplatte befestigt. Mit der Traverse (23) werden Hubbewegungen ausgeführt. Dabei erfolgt die Zentrierung der Traverse (23) durch die Führungen (25).
Die vorstehend beschriebenen Vorrichtungen ermöglichen das Verbinden von Folien zu Körpern in langen, nahtlosen Bahnen. Die mögliche Breite dieser Bahnen ist nur durch die Breite der zur Verfugung stehenden Folien begrenzt. Die Vorrichtungen ermöglichen ferner, für die profilierten und ebenen Folien unterschiedliche Kunststoffe oder auch unterschiedliche Materialstärken zu verwenden. Dies kann je nach Verwendungszweck der Körper vorteilhaft sein. So kann zum Beispiel unterschiedliche chemische Beanspruchung der beiden Seiten des fertigen Körpers die Wahl unterschiedlicher Werkstoffe bedingen. Ferner kann durch unterschiedliche Werkstoffe und Foliendicken der Körper so ausgebildet werden, daß optimale Verhältnisse für die möglichen unterschiedlichen mechanischen Beanspruchungen, wie z. B. durch überwiegende Biege- oder Druckbeanspruchung vorliegen.
Körper aus profilierter und ebener Folie aus thermoplastischen Kunststoffen eignen sich gut zur Verarbeitung für Tropfkörper in biologischen Abwasserreinigungsanlagen. Werden die Tropfkörper mit Abwasser berieselt, so läuft das Abwasser an den Oberflächen der Tropfkörper ab. Dabei bildet sich bei guter Belüftung auf der Oberfläche ein biologischer Rasen, der zum großen Teil aus Bakterien besteht. Die Stoffwechselprodukte, die beim Abbau der Abwasserverunreinigungen entstehen, werden durch die Flüssigkeit fortgespült.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Herstellen von formschlüssigen Verbindungen zwischen profilierter und ebener Folie aus thermoplastischem Kunststoff durch gemeinsames Ausbauchen an ihren Berührungsflächen, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbauchung gestaucht wird.
2. Vorrichtung zum Herstellen von formschlüssigen Verbindungen zwischen profilierter und ebener Folie aus thermoplatischem Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Abwä!zwerkzeug aufweist, das aus mindestens einer Matrizenscheibe oder -walze (11), die entsprechend dem gewünschten Profil der Folie profiliert ist und die Ausnehmungen aufweist, die mit beweglichen federbelasteten Gegenstempeln (4) versehen sind, und mindestens einer starr angeordneten mit Stempeln (9) versehenen Patrizenscheibe (8) besteht und daß zwischen Matrize (11) und Patrize (8) ein Niederhalter (12) angeordnet ist.
3. Vorrichtung zum Herstellen von formschlüssigen Verbindungen zwischen profilierter und ebener Folie aus thermoplastischem Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung aus einer Matrizenplatte (22), die entsprechend dem gewünschten Profil der Folie profiliert ist und die Ausnehmungen aufweist, die mit beweglichen, federbelastelen Gegcnstempeln (4) versehen sind, und einer mit starr angeordneten Stempeln (9) versehenen Patrizenplatte (21) besteht, an der ein Niederhalter (24) federnd befestigt ist.
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