DE2216651B2

DE2216651B2 - Heizung zur Erwärmung von thermoplastischen Kunststoffolien oder -platten

Info

Publication number: DE2216651B2
Application number: DE19722216651
Authority: DE
Inventors: Franz 7100 Heilbronn Greuling; Juergen 7101 Flein Janke
Original assignee: ADOLF ILLIG MASCHINENBAU 7100 HEILBRONN
Current assignee: ADOLF ILLIG MASCHINENBAU 7100 HEILBRONN
Priority date: 1972-04-07
Filing date: 1972-04-07
Publication date: 1975-04-10
Also published as: IT980077B; SE394391B; FR2178893A1; FR2178893B1; DE2216651A1; GB1402661A

Description

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Die Erfindung betrifft eine leistungsregelbare Heizung zum Erwärmen von in Thermoformmaschinen zu verformenden thermoplastischen Kunststoffolien oder -platten, bestehend aus einer Vielzahl von gitterartig im Abstand von den Folien oder Platten angeordneten wärmeabstrahlenden Heizelementen. Durch die Erfindung wird es ermöglicht, die Temperatur der Heizelemente auf einem konstanten einstellbaren Wert im Sinne einer Regelung zu halten.

Bei solchen Heizungen in Thermoformmaschinen werden hauptsächlich keramische Infrarotstrahler, Quarzstrahler oder Rohrheizkörper verwendet und mittels elektrischer Energie erwärmt. Ihre Temperatur wird dabei durch Steuerung verschiedenster Größen beeinflußt. Solche Größen sind z. B. die am Heizelement anliegende Spannung (Verwendung von Transformatoren), der Vorwiderstand in der Leitung oder die relative Einschaltdauer des elektrischen Stromes. Das deutsche Gebrauchsmuster 17 67 585 nennt solche Möglichkeiten von Temperatursteuerungen.

Prinzipiell haben diese Steuerungen den Nachteil, daß Störgrößen, wie Änderungen der Spannung und der Umgebungstemperatur oder unterschiedliche Reflexion der Wärmestrahlung durch Teile des Maschinengestells die Temperatur der Heizelemente beeinflüssen können, ohne daß dies kontrolliert wird oder Auswirkungen auf die Spannung, den Widerstand bzw. die Einschaltdauer hat. Eine genaue Temperatur der Heizelemente kann deshalb auch nicht eingestellt und konstant gehalten werden. Die Folge ist eine unterschiedliche Beheizung einzelner Platten oder Folienabschnitte mit unterschiedlichen Verformungsbedingungen und die Gefahr von schlechter Qualität oder gar Ausschuß.

Diese bekannten Steuerungen erlauben auch nicht, daß man eine Temperatur direkt einstellen kann. Es wird immer eine Spannung, ein Widerstand oder eine relative Einschaltdauer eingestellt; die sich dann ergebende Temperatur ist abhängig von den beschriebenen Einflüssen.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Voraussetzungen zu schaffen, um die Temperatur der Heizelemente auf einem konstanten, direkt einstellbaren und reproduzierbaren Wert halten zu können. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß bei Verwendung von mit Heizwendeln bestückten Heizelementen an der Oberfläche mindestens eines Heizelementes ein Thermoelement befestigt ist, das über einen Regler die Stromzufuhr zu den Heizwendeln regelt. Die vom Thermoelement erfaßte Oberflächentemperatur des Heizelementes wird vom Regler mit der vorgegebenen Temperatur verglichen und die Stromzufuhr zu den Heizwendeln in den Heizelementen bei Überschreiten abgestellt, bei Unterschreitung eingeschaltet. In der Praxis hat sich gezeigt, daß die Oberflächentemperaturen auf ± 2" C konstant gehalten werden können, wobei diese Temperaturen in der Größenordnung von 400 bis 600° C liegen.

Weist die Heizung mehrere Heizzonen auf, die auf unterschiedliche Temperaturen gehalten werden sollen, so wird pro Heizzone ein Heizelement mit Thermoelement versehen und dessen Temperatur geregelt. Aus der Temperatur eines Heizelementes einer Heizzone kann ohne weiteres auf die Temperatur der gesamten Heizzone geschlossen werden.

Ein weiterer Vorteil dieser Art von Temperaturregelung ergibt sich bei Plattenverformungsmaschinen, bei denen die Heizung fahrbar ausgebildet ist und die nach dem Erwärmen der Platte in eine Ausgangsstellung zurückfährt und dort während des Ausformens und Abkühlens des herzustellenden Teils verbleibt. Bekanntlich ist es möglich, eine Kunststoffplatte oder -folie zu Beginn des Aufheizens, wenn sie noch kalt ist, intensiver zu bestrahlen als kurz danach, wenn die Oberfläche bereits erwärmt ist und nur so viel Wärme zugeleitet werden darf, wie ins Innere der Platte abfließt.

Ausgehend von dieser Erkenntnis wird die Tempera tür der Heizelemente in der Ausgangslage auf einen höheren Wert als die normale Dauerheiztemperatur eingestellt, was über einen zweiten Regler erfolgt. Dadurch erfolgt eine intensive Beheizung bei Beginn der Erwärmung, die dann abnimmt, bis die Heizelemente ihre normale Temperatur erreicht haben.

Aufbau und Wirkungsweise der Heizung sind am Beispiel einer Plattenverformungsmaschine beschrieben, doch eignet sie sich grundsätzlich zum Einsatz bei allen Thermoformmaschinen. Es ist ferner als Beispiel ein keramischer Infrarotstrahler dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 einen keramischen Infrarotstrahler mit Thermoelement im Querschnitt.

F i g. 2 denselben Strahler in Längsansicht,

F i g. 3 den schematischen Aufbau einer Plattenverformungsmaschine.

Eine Plattenverformungsmaschine besteht im wesentlichen aus einem Gestell 1, einem festen Spannrahmen 2, einem beweglichen Spannrahmen 3 und einer Heizung 4. Von den Spannrahmen 2, 3 wird die Kunststoffplatte 5 aufgenommen und festgespannt. Die Heizung 4 ist horizontal bewegbar mittels nicht dargestellter Druckluftzylinder. Sie ist mit Heizelementen 6 ausgestattet, die die Kunststoffplatte 5 auf die zur Verformung erforderliche Temperatur aufheizen. Dabei kann es sich um keramische Infrarotstrahler, Quarzstrahler, Rohrheizkörper oder andere elektrisch beheizte EIemenie handeln. Eines oder mehrere der Heizelemente 6 ist nun mit einem Thermoelement 7 ausgestattet. Die

beiden Metalldrahte, die das Thermoelement 7 bilden, werden dabei an der Oberfläche des Heizelements 6 befestigt, was durch Kleben oder Kitten erfolgen kann. |n F i g. 1 und 2 ist am Beispiel eines keramischen Infrarotstrahlers 14 der Aufbau und die Befestigung des Thermoelements 7 dargestellt Bei anderen Heizelementen ist die Anbringung sinngemäß.

Keramische Infrarotstrahler 54 bestehen aus einem Keramikmantel 8, in den die Heizwendeln 9 eingebettet sind. Ober Anschlußleitungen U im Aufhänger 10, der zur Befestigung an entsprechend ausgebildeten Reflektoren der Heizung dient, erfolgt die Stromzufuhr. Durch ein Loch 12 in der Mitte des Aufhängers 10 werden die beiden M<. lalldrähte, die das Thermoelement 7 bilden, hindurchgeführt und mit der Oberfläche des Keramikmantels 8 verbunden, vorzugsweise in der Nähe einer Heizwendel 9. Das Thermoelement 7 steht mit einem Regler in Verbindung, der nun die Stromzufuhr zu den Heizelementen 6 bei Überschreitung einer bestimmten einstellbaren Temperatur unterbricht. Solche Regler gehören zum Stand der Technik, weshalb nicht näher auf ihre Wirkungsweise und ihren Aufbau eingegangen wird.

Der Einbau mehrerer mit einem Thermoelement 7 versehener Heizelemente 6 kann z. B. erforderlich sein, wenn die Heizung in verschiedene Heizzonen aufgeteilt ist, die entweder bei Formatverkleinerung teilweise abgeschaltet weraen oder bei denen es aus anderen Gründen vorteilhaft ist, wenn diese Zonen auf unterschiedliche Temperatur eingestellt werden können.

Diese Art der Temperaturregelung eignet sich bei Plattenverformungsmaschinen für eine Verbesserung derart, daß die Temperaturerfassung und -regelung der Heizelemente 6 jeder Heizzone über 2 Regler erfolgt, die in Abhängigkeit der Lage der Heizung wirksam sind. Der erste Regler jeder Htizzone erfaßt die Temperatur der Heizelemente 6, wenn sich die Heizung 4 über der Formstation befindet und hält sie beispielsweise auf 300⁰C. Steht die Heizung jedoch in ihrer Ausgangslage außerhalb der Formstation, so wird durch den zweiten Regler jeder Heizzone die Temperatur auf beispielsweise 500⁰C geregelt.

Mit dieser erhöhten Temperatur fährt die Heizung nun über die zu erwärmende Kunststoffplatte 5, wodurch zunächst eine rasche Aufheizung der Plattenoberfläche erreicht wird. Die erhöhte Temperatur von beispielsweise 500⁰C wird so gewählt, daß eine Überhitzung der Oberfläche während des Abkühlvorganges der Heizelemente 6 auf 300⁰C eben vermieden wird. Erst bei Unterschreiten der Temperatur von 300⁰C schaltet dann der erste Regler die Stromzufuhr wieder ein.

Das Aufheizen der Heizelemente von beispielsweise 300° C auf 500° C außerhalb der Formstation kann dadurch unterstützt und beschleunigt werden, daß die Heizung über einem starr angebrachten Reflektor 13 steht, dessen Oberfläche so ausgebildet ist, daß die von den Heizelementen 6 ausgesandte Strahlung zurückgeworfen wird. Dies bewirkt eine raschere Aufheizung der Heizelemente 6 bei gleichzeitiger Einsparung von Energiekosten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Leistungsregelbare Heizung zum Erwärmen von in Thermoformmaschinen zu verformenden thermoplastischen Kunststoffolien oder -platten, bestehend aus einer Vielzahl von gitterartigen, im Abstand von den Folien oder Platten angeordneter wärmeabstrahlenden Heizelementen, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von mit Heizwendeln (9) bestückten Heizelementen (6) an der Oberfläche mindestens eines Heizelementes ein Thermoelement (7) Regler ist, das über einen Regler die Stromzufuhr zu den Heizwendeln regelt

2. Heizung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren Heizzonen für jede Heizzone ein Heizelement (o) mit Thermoelement (7) und einem Regler vorhanden ist.

3. Heizung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen zweiten Regler pro Heizelement (6) mit eingebautem Thermoelement (7), wodurch es möglich ist, gleichzeitig zwei Heizelemente-Temperaturen pro Heizzone zu regeln.

4. Heizung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufheizen des Heizelementes durch einen Reflektor (13) unterstützt wird.