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Verfahren und Vorrichtung zum Formen eines nichtebenen Gegenstandes
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Formen eines nichtebenen
Gegenstandes, der einen Schaumkunststoffkörper und eine mit diesem verbundene, thermoplastische
Haut besitzt. Der Gegenstand wird vollständig aus üblichen Materialien in einer
zweiteiligen Form hergestellt, während diese geschlossen ist.
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Bei der Herstellung von verschiedenen nichtebenen Gegenständen aus
Schaumkunststoff ist es erwu~nscht, mit einer Seite des Gegenstandes eine relativ
dünne, zähe Kunststoffhaut zu verbinden. Der Schaumkunststoff hat die Vorteile der
Starrheit, des geringen Gewichtes, niedriger Kosten und einer guten Wärmeisolier-
und Stossdämpfungswirkung. Die Kunststoffhaut dagegen gewährleistet eine Einstichfestigkeit;
sie bildet eine leicht zu reinigende Fläche und kann gegebenenfalls dekorativ ausgestaltet
werden. Die Haut erhöht ferner infolge des durch sie erzielten schichtweisen Aufbaues
die mechanische Festigkeit des Gegenstandes. In einigen bekannten Verfahren zum
Herstellen derartiger Gegenstände wird die Haut auf einem Schzumkunststoffkörper
durch einen Spritz- oder Tauchvorgang gebildet. Die auf diese Weise gebildeten Häute
sind
relativ dünn und haben eine geringe Festigkeit. In anderen bekannten Anordnungen
werden der Schaumkunststoffkörper und eine thermoplastische Schale in getrennten
Formen hergestellt und wird die Schale dann mit Hilfe eines geeigneten Klebstoffes
mit dem Körper verklebt. Es ist ferner vorgeschlagen worden, derartige Gegenstände
in einer schrittweise arbeitenden Forsmaschine herzustellen, die gegebenenfalls
mit einem Revolverkopf versehen ist und in der mehrere Formen von einer Arbeitsstation
zu einer anderen vorwärtsbewegt werden. Die Bildung des Schaumstoffkörpers und der
thermoplastischen Schale sowie die erforderlichen Klebe- und Härtevorgänge werden
in verschiedenen Stationen durchgeführt. Eine derartige Maschine ist aufwendig,
weil eine grosse Anzahl von Formhohlräumen erforderlich sind und weil zum Transport
der Formen komplizierte Mechanismen benötigt werden. Ferner müssen die verschiedenen
Anschlussleitungen mit Hilfe von genau arbeitenden Folgesteuereinrichtungen von
den Formen getrennt und wieder mit ihnen verbunden werden, wenn sich diese in verschiedenen
Arbeitsstationen befinden.
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In weiteren bekannten Verfahren werden die beiden Materialien thermisch
miteinander verbunden, doch hat sich diese Arbeitsweise in der Praxis nicht bewährt;
daher verwendet man Klebstoff. Dieser wird auf den Schaumstoffkörper oder auf die
Haut gesprüht, wobei der in die Luft und auf benachbarte Flächen gelangende Klebstoff
verlorengeht, weil er nicht wirtschaftlich zurückgewonnen werden kann.
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Für die bekannten Formverfahren werden aufwendige Maschinen und mehrere
Formen benötigt, wodurch die Produktionskosten des Gegenstandes beträchtlich erhöht
werden, so dass diese unwirtschaftlich werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren
zum Herstellen eines nichtebenen Schaumkunststoffgegenstandes, mit dem auf einer
Seite eine thermoplastische Haut verbunden ist, und eine automatische Vorrichtung
zum Formen eines solchen Gegenstandes zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens erfindungsgemäss dadurch
gelöst, dass die Vakuumverformung der Haut und das Schäumen des Körpers nacheinander
in einer einzigen geschlossenen, ortsfest gehaltenen Form durchgeführt werden.
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Dabei wird bevorzugt,- dass der nichtebene Gegenstand mit einer vakuumverformten
Kunststoffhaut mit einem Körper aus Schaumpolystyrol verbunden wird.
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Vorzugsweise wird erfindungsgemäss auf ein thermoplastisches Blatt
bzw. einen Bogen oder eine Folie ein Bindemittel bzw.
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Klebstoff in einem genau vorherbestimmten Muster aufgetragen.
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Das Schäumen des Kunststoffkörpers, das Warmverformen (oder Vakuumverformen)
der Kunststoffhaut entsprechend der Aussenform des Körpers und das Verbinden der
Haut mit dem Körper werden automatisch in einem Formhohlraum ausgeführt, der zwischen
zwei geschlossenen, zueinander komplementären Formteilen ausgebildet ist, die in
einer einfachen ortsfesten Formmaschine eingespannt sind. Dieser Hohlraum wird erst
nach der Fertigstellung des Gegenstandes geöffnet. Durch diese Anordnung werden
die Kosten der Formmaschine herabgesetzt, werden manuelle Arbeitsvorgänge überflüssig
und wird ein relativ kurzes Arbei#tsspiel erhalten, so dass ein Gegenstand mit geringen
Kosten hergestellt werden kann.
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In dem erfindungsgemässen Verfahren wird eine vorerhitzte und auf
einer Seite mit einem vorherbestimmten Klebstoffmuster versehene thermoplastische
Materialbahn zwischen zwei normalerweise offenen, zueinander komplementären Formteilen
angeordnet,
die ebene Abquetschflächen besitzen, zwischen denen die Materialbahn bei geschlossenen
Formteilen eingespannt ist. Dann wird die Materialbahn durch Vakuumverformung der
Innenform eines der Formteile angepasst, worauf Schaumkunststoffperlen in den Formhohlraum
eingebracht werden, der zwischen dem anderen Formteil und der klebstoffüberzogenen
Fläche der Materialbahn vorhanden ist. Die Perlen werden dann zu einem einstückigen
Körper miteinander verschmolzen, mit dem der verformte Teil der Materialbahn verbunden
wird. Nach einem Kühlvorgang werden die Formteile voneinander getrennt und wird
der fertige Gegenstand der Vorrichtung entnommen.
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Der ganze Vorgang zur Herstellung des Gegenstandes wird bei geschlossenen
Formteilen automatisch durchgeführt.
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In einer automatischen Vorrichtung zum Herstellen des einleitend angegebenen
Gegenstandes und zur Durchführung des Verfahrens wird Bindemittel bzw. Klebstoff
in einem vorherbestimmten Muster auf eine thermoplastische Materialbahn aufgetragen,
die zwischen zwei offenen Formteilen hindurchbewegt wird, und bei geschlossenen
Formteilen werden die Vakuumverformung der Schale und das Schäumen des Polystyrols
durchgeführt.
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Vorteilhaft ist die Vorrichtung gekennzeichnet durch einen ersten
und einen zweiten Formteil, die normalerweise offen sind und zueinander komplementäre
Formhohlraumbegrenzungsplatten besitzen, welche bei geschlossener Form einen Formhohlraum
bilden, durch eine Einrichtung zum Auftragen von Bindemittel bzw. Klebstoff in einem
vorherbestimmten Muster auf eine Fläche eines relativ dünnen, vakuumverformbaren
Materials, durch eine Einrichtung zum Erhitzen des mit dem Klebstoffmuster versehenen
Materials, durch eine Einrichtung zum automatischen Bewegen des Materials in eine
Stellung, in welcher das Klebstoffmuster zentral zwischen den Formteilen und im
Abstand von der Hohlraumbegrenzungsplatte des ersten Formteils angeordnet ist, durch
eine Einrichtung zum Schließen
und Öffnen der Form, durch eine Einrichtung
zum Vakuumverformen des Materials derart, dass es an die Formhohlraumbegrenzungsplatte
des ersten Formteils angeformt wird, durch eine Einrichtung zum Füllen des Formhohlraums
mit einem schäumbaren Kunststoff, durch eine Einrichtung zum Verschmelzen des schäumbaren
Materials zu einem einstückigen Körper, der mit dem vakuumverformten Teil des mit
dem Muster versehenen Materials verbunden ist, durch eine Einrichtung zum Kühlen
der Formteile und durch eine Einrichtung zum Entformen des fertigen Gegenstandes.
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Gemäss einer zweckmässigen Ausgestaltung ist dabei eine Einrichtung
zum Abstützen und Führen einer Materialbahn aus vakuumverformbaren Material vorgesehen,
der die Einrichtung zum Auftragen von Bindemittel bzw. Klebstoff zugeordnet ist
und die eine Einrichtung zum Bewegen der Materialbahn in eine bestimmte Stellung
bezüglich eines Musters zu den Formteilen aufweist.
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Die Vorrichtung besitzt ferner zweckmässig eine Einrichtung zum Beaufschlagen
der einander entgegengesetzten Flächen des fertigen Gegenstandes mit Druckluft,
während die Formteile voneinander wegbewegt werden.
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Gemäss einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung besitzt die Vorrichtung
eine Einrichtung zum Halten der Formhohlraumbegrenzungsplatte des ersten Formteils
auf einer vorherbestimmten Temperatur, die unter dem Erweichungspunkt der Materialbahn
liegt.
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Weiterhin sieht eine besondere Ausgestaltung der Vorrichtung vor,
dass die Formteile einander zugekehrte Abquetschflächen besitzen und an einer dieser
Abquetschflächen ein Schneidmesser befestigt ist, dessen geometrische Form der dea-Klebstoffmusters
auf
der Materialbahn ähnlich, aber grösser ist als das genannte Muster, wobei das Schneidmesser
eine unterbrochene Schneide besitzt, die sich von der Abquetschfläche weg über eine
Strecke erstreckt, die grösser ist als die Dicke des vakuumverformten Teils der
Materialbahn, und eine Einrichtung vorgesehen ist, die bewirkt, dass das Schneidmesser
den genannten Teil der Materialbahn durchschneidet, wenn die Formteile zueinander
hin bewegt werden.
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Die vorstehend angegebenen und weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung
gehen aus der nachstehenden Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen hervor.
In diesen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, die jedoch nicht
auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt ist.
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In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile.
Es zeigen s Fig. 1 s schematisch eine erfindungsgemässe Vorrichtung, wobei die beiden
Formteile im Querschnitt in ihrer offenen Normalstellung dargestellt sind; Fig.
2 s in einer Draufsicht in kleinerem Maßstab in einer Teildarstellung die im Abstand
voneinander angeordneten Klebstoffmuster auf der thermoplastischen Materialbahn;
Fig. 3 s in einer ähnlichen Schnittdarstellung wie in Fig. 1 einen Teil der Vorrichtung
mit zu der Materialbahn hin bewegten Formteilen;
Fig. 4 : in einer
der Fig. 3 entsprechenden Darstellung die Formteile in einer Stellung zum Füllen
der Form, sowie die Form der Kunststoffbahn nach der Vakuumverformung; Fig. 5 :
in grösserem Maßstab in einer Teildarstellung im Schnitt die Anordnung zum Schneiden
der Materialbahn; Fig. 6 : in einer Draufsicht in kleinerem Maßstab in einer Teildarstellung
die Kunststoffbahn nach dem Schneiden mittels der Schneidanordnung; Fig. 7 : in
einer ähnlichen Darstellung wie in Fig. 4 den fertigen Gegenstand und die in die
offene Stellung zurückgestellten Formteile; Fig. 8 : schematisch das Rohrleitungs-
und Steuerungssystem.
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Fig. 1 zeigt eine Abhaspel 10 mit einer Rolle 11, die von einer thermoplastischen
Materialbahn 12 gebildet wird. Aus dieser Materialbahn soll die Haut oder Auskleidung
des Gegenstandes hergestellt werden. Die Materialbahn wird zwischen die normalerweise
offenen, zueinander komplementären Formteile 13 und 14 mittels eines Bahntransportmechanismus
bewegt, der zwei endlose parallele Gliederketten 15 besitzt, die mit aufwärtsgerichteten
Zähnen 16 versehen sind.
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In Fig. 1 sind eine dieser Ketten und eine dieser Zahnreihen dargestellt.
Die Gliederketten sind um die Kettenräder 17, 18 und 19 sowie um zusätzliche Kettenräder
herumgeführt, die die Kettenbahn endlos schliessen. Die Ketten sind so geführt,
dass sie die Bewegung der Formteile und anderer beweglicher
Teile
der Vorrichtung nicht behindern. Der Abstand zwischen den beiden Gliederketten ist
kleiner als die Breite der Materialbahn 12. Die Zähne der Ketten durchstechen die
Randteile der Materialbahn. Die Ketten werden von einem üblichen, nichtgezeigten
Schrittschaltantrieb derart angetrieben, dass für jedes Arbeitsspiel der Vorrichtung
eine vorherbestimmte Länge der Materialbahn zu den Formteilen hin vorwärtsbewegt
wird.
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Während die Materialbahn 12 zu den Formteilen hin vorwärtsbewegt wird,
durchwandert sie eine übliche einseitig wirkende Klebstoffauftragvorrichtung 22,
der im Anilinfarbendruck verwendeten Art. Diese Klebstoffauftragvorrichtung 22 besitzt
eine obere Druckwalze 23 und dient zum Auftragen eines geeigneten Klebstoffes oder
Bindemittels auf die Unterseite der Materialbahn in Form von in Abständen voneinander
angeordneten Mustern. Dies ist aus der Draufsicht in Fig. 2 ersichtlich.
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In dem vorliegenden Fall ist der herzustellende Gegenstand beispielsweise
ein kreisförmiges Becken, das aus Schaumpolystyrol besteht und mit dessen Oberseite
eine Kuiiststoffhaut verbunden ist. Das Klebstoffmuster besteht aus einer Reihe
von in Abständen voneinander angeordneten Kreisen 24, Fig. 2, von denen jeder mit
einem durchmessergrösseren Kreis 25 konzentrisch ist, der den Umfang des fertigen
Beckens darstellt.
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Der Grund für diese Beziehung wird nachstehend erläutert.
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In Fig. 2 ist gezeigt, wie die Materialbahn auf den Zähnen 16, 16'
der Gliederketten 15, 15' aufgepfählt ist.
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Gemäss Fig. 1 ist ferner ein üblicher Heizstrahler 26 vorgesehen,
an dem vorbei oder durch den hindurch die Materialbahn 12 wandert, so dass sie erweicht
und durch Verdampfen des flüssigen Lösungsmittels des selbstklebenden oder wärmeaktivierbaren
Klebstoffes dieser getrocknet wird. Die Formteile 13 und 14 werden von den Formträgerplatten
einer liegenden,
doppelseitigen Formmaschine getragen und werden
von den hydraulisch betätigten Kolben 27 und 28 zueinander hin und voneinander weg
bewegt. Der einen Stempel bildende Formteil 13 ist auf einer Formträgerplatte 29
montiert, die auf dem Kolben 27 aufgeschraubt ist. Der Stempel 13 besitzt eine Rückwandplatte
30 und eine vorspringende Formhohlraumbegrenzungsplatte 31, die eine Stempelkammer
32 begrenzt und mit einer ebenen, kreisförmigen Abquetschfläche 33 versehen ist.
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In dieser Abquetschfläche ist ein kreisförmiges Schneidmesser 35 eingesetzt,
das aus gehärtetem Stahl besteht und um ein Maß vorsteht, das etwas grösser ist
als die Dicke der geformten und zu zerschneidenden Materialbahn; siehe auch die
vergrösserte Teildarstellung im Schnitt in Fig. 5. Das Messer ist an mehreren Stellen
eingekerbt. Beispielsweise kann gemäss der Draufsicht in Fig. 6 der Rand des Schneidmessers
an vier Stellen eingekerbt sein, so dass nach dem Durchschneiden der Materialbahn
12 mittels des Messers die vier nicht durchschnittenen Teile 37 den abgeschnittenen
kreisförmigen Rohling 36 noch mit der Materialbahn 12 verbinden. Bei der nachfolgenden
Bewegung der Materialbahn wird daher der fertige Gegenstand aus dem Bereich der
Form mitgenommen; dies wird nachstehend ausführlicher beschrieben.
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Mit Hilfe von üblichen, biegsamen Schläuchen, die an die Formteile
angeschlossen sind, -werden Wasser und Luft in die Stempelkammer 32 eingeleitet
und aus ihr abgeführt. Die Zuleitungen sind durch die Pfeile W und A schematisch
angedeutet. Mit der Stempelkammer stehen ferner eine übliche Saugleitung und eine
Abströmleitung in Verbindung, die durch die Pfeile V und D dargestellt sind. Die
Formhohlraumbegrenzungsplatte des Stempels ist mit mehreren, im Durchmesser kleinen
Sauglöchern 38 ausgebildet, die bewirken, dass die Materialbahn während der Vakuumverformung
gegen die Formhohlraumbegrenzungsplatte gesaugt wird. In der Formhohlraumbegrenzungsplatte
sind ferner miteinander verbundene Kanäle 39
vorgesehen, durch
die hindurch ein Strömungsmittel umgewälzt wird, dessen Temperatur mit Hilfe einer
üblichen Formtemperatursteuereinrichtung gesteuert wird und das zur genauen Steuerung
der Temperatur der Form und der vakuumverformten Materialbahn dient.
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Der die Matrize bildende Formteil 14 ist allgemein ähnlich ausgebildet
und besitzt eine Matrizenkammer 40, an'die eine Dampfleitung, eine Wasserleitung,
eine Luftleitung, eine Saugleitung und eine Abströmleitung angeschlossen sind.
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Diese Leitungen sind durch die Pfeile S, W, A, V bzw. D schematisch
dargestellt. Die Formhohlraumbegrenzungsplatte 41 der Matrize ist zu der Formhohlraumbegrenzungsplatte
des Stempels 13 komplementär und fluchtet mit ihr und ist mit einer Abquetschfläche
42 versehen. Es ist eine übliche automatische Fülleinrichtung vorgesehen, die dazu
dient, vorgeschäumte Polystyrolperlen mittels einer Düse 43 in den Formhohlraum
einzubringen, der von den in der Füllstellung befindlichen, geschlossenen Formteilen
gebildet wird. Die Hohlraumbegrenzungsplatte 41 ist mit Öffnungen 44 versehen, deren
Zweck nachstehend beschrieben wird.
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Im richtigen Zeitpunkt während des Arbeitsspiels insbesondere wenn
die vorerhitzte Materialbahn 12 so weit vorwärtsbewegt worden ist, dass ein kreisförmiges
Muster des aufgetragenen Klebstoffes zwischen den Formteilen zentriert ist, werden
diese zueinander hin in die Formfüllstellung bewegt. Während dieser Bewegung der
Formteile wird die vorerhitzte Materialbahn etwas durchgebogen und gedehnt, wie
dies in Fig. 3 gezeigt ist, in der die Formteile knapp vor ihrer Schließstellung
dargestellt sind. Wenn sich die Formteile in die in Fig. 4 gezeigte Formfüllstellung
bewegen, wird die Stempelkammer 32 evakuiert, so dass der im Inneren der Form befindliche
Teil 12' der Materialbahn durch eine Vakuumverformung an die Formhohlraumbegrenzungsplatte
31 angeformt wird.
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Die Temperatur der mit dem vakuumverformten Teil 121 der Materialbahn
in Berührung stehenden Formhohlraumbegrenzungsplatte 31 wird auf einem solchen Wert
gehalten, dass dieser Teil der Materialbahn in seiner endgültigen Form fixiert,
aber auf einer Temperatur gehalten wird, die zum thermischen Verkleben der Schaumstoffperlen
mit diesem Teil genügt. Danach werden durch die Düse 43 ~vorgeschäumte Polystyrolperlen
in den Formhohlraum eingebracht. Wenn dieser mit Perlen gefüllt ist, führt man durch
die Anschlussleitung S Dampf in die Matrizenkammer 40. Unter der Wirkung der Erhitzung
der Form und des durch die Löcher 44 in den Formhohlraum eintretenden Dampfes verschmelzen
die Polystyrolperlen zu einem einstückigen Körper, der unter derWirkung des von
den miteinander verschmelzenden, aufschäumenden Perlen ausgeübten Druckes mit dem
Klebstoff verklebt. Dann wird durch die Stempel- und die Matrizenkammer Kühlwasser
geleitet, so dass die Formteile abgekühlt werden und der geschäumte Körper erstarrt.
Danach werden die Formteile ein kleines Stück zueinander hin bewegt, so dass das
kreisförmige Messer 35 die Materialbahn durchschneiden kann. Nun werden durch den
Rückzug der Kolben 27 und 28 die Formteile voneinander getrennt #(siehe Fig. 7),
und wird in die Stempel- und die Matrizenkammer Druckluft eingeleitet, so dass die
verformte Materialbahn und der Schaumstoffkörper von beiden Formhohlraumbegrenzungsplatten
abgestreift werden. Jetzt sind die Materialbahn und das fertige Verbundbecken an
den Gliederketten zwischen den offenen Formteilen aufgehängt. Dann folgt das nächste
Arbeitsspiel.
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Zu diesem Zweck bewegt der Schrittschaltantrieb die Materialbahn so
weit vorwärts, dass sich das nächste kreisförmige Klebstoffmuster zwischen den offenen
Formteilen befindet, während das noch mit der Materialbahn verbundene, fertige Becken
aus dem Bereich der Form herausbewegt wird. Das noch in der Materialbahn festgehaltene,
fertige Becken wird dann in eine
Materialbahn-Abtrennstation oder
in eine übliche, nicht gezeigte Ausstanzmaschine bewegt, in welcher mit Hilfe von
gehärteten Stahlwerkzeugen das Becken aus der Materialbahn herausgeschnitten wird
und dann gestapelt oder nachbehandelt, beispielsweise mit einer dekorativen Markierung
versehen oder gebördelt werden kann. Das überschüssige Bahnmaterial wird von den
Gliederketten abgestreift und kann in eine Mühle eingebracht werden, in der es zerkleinert
wird, so dass es dann erneut zur Herstellung einer Materialbahn stranggepresst werden
kann. Da die vorgeschäumten Perlen in einen begrenzten Formhohlraum eingebracht
werden und der Klebstoff genau in einem vorherbestimmten Muster auf die Materialbahn
aufgetragen wird, haftet an der restlichen Materialbahn, die zur Wiederverwendung
aufgemahlen wird, kein Schaum oder Klebstoff, so dass das Bahnmaterial sehr wirtschaftlich
zurückgewonnen werden kann, ohne dass ein Abfallgemisch anfällt.
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Es sei nun die Fig. 8 betrachtet, in welcher die Rohrleitungen und
Steuereinrichtungen schematisch dargestellt sind.
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Zum Vorbereiten der Vorrichtung für den automatischen Betrieb schliesst
die Bedienungsperson Handstartschalter 50, so dass ein Befehlssignalgeber 51 eine
Spannung an die Leiter 52 anlegt. Dadurch wird ein üblicher, sperrzahnradgetriebener
und mit sich wiederholenden Arbeitsspielen arbeitender Linear-Schrittschaltantrieb
54 in Betrieb gesetzt.
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Gleichzeitig werden über die Leitungen 53 und 66 Spannungen an den
Heizstrahler 26 und die Hydraulikpumpe 70 angelegt.
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Der Sperrzahnradantrieb treibt das Kettenrad 17 an, so dass die Gliederkette
16 die Materialbahn 12 über eine vorherbestimmte Strecke durch die Klebstoff-Auftragvorrichtung
22 bewegt, in welcher der Klebstoff in Form eines kreisförmigen Musters auf die
Materialbahn aufgetragen wird. Wenn der mit Klebstoff versehene Teil der'Materialbahn
sich den normalerweise offenen Formteilen 13 und 14 nähert, kann die Bedienungsperson
durch Antippen des Startschalters bewirken, dass
dieser überzogene
Teil der Materialbahn zwischen den Formteilen zentriert wird. Danach wird der Automatik-Startschalter
55 geschlossen, so dass der automatische Betrieb der Vorrichtung beginnt. Der Schalter
55 bleibt geschlossen, bis er von der Bedienungsperson zurückgestellt wird. Jetzt
steuert der Befehlssignalgeber den Betrieb der Vorrichtung in der nachstehend beschriebenen
Arbeitsvorgangsfolge, wobei bis auf das Abströmventil 81 alle Steuerventile normalerweise
geschlossen sind. Ferner sind die Hydraulikventile 72 und 76 normalerweise offen,
damit die Formteile in der gezeigten offenen Stellung gehalten werden.
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1. Der Befehlssignalgeber legt weiter über die Leiter 53 und 68 Spannungen
an den Heizstrahler 26 und die Pumpe 88 an. In der schematischen Fig. 8 ist der
Heizstrahler 26 von der Materialbahn 12 entfernt gezeichnet, doch versteht es sich,
dass in der praktischen Ausführungsform der Vorrichtung der Heizstrahler in der
Nähe der Materialbahn und der Formteile angeordnet ist. Die Pumpe 88 wälzt erhitztes
Strömungsmittel aus dem Behälter 89 über die Vorlaufleitung 91, die miteinander
verbundenen Kanäle in der Formhohlraumbegrenzungsplatte 13 des Stempels und die
Rücklaufleitung 90 um. Der Temperaturregler 92 bewirkt, dass das umgewälzte Strömungsmittel
auf einer vorherbestimmten Temperatur gehalten wird, die niedriger ist als der Erweichungspunkt
des jeweiligen Bahnmaterials. Infolgedessen erstarrt die vakuumverformte Materialbahn,
wenn sie mit der Formhohlraumbegrenzungsplatte in Berührung kommt. Andererseits
ist die Temperatur des Strömungsmittels so hoch, dass sie das Anhaften der Schaumstoffperlen
an dem Klebstoffüberzug der Materialbahn unterstützt.
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Gleichzeitig mit dem Anlegen der Spannung an die Leiter 53 und 68
legt der Steuersignalgeber eine Spannung an die
Leiter 57 und 58
an. Die an den Leiter 58 angelegte Spannung bewirkt ein Schliessen der normalerweise
offenen Magnetventile 72 und 76. Die an den Leiter 57 angelegte Spannung bewirkt
ein Öffnen der Magnetventile 60 und 61, so dass die Kolben 27 und 28 die Formteile
zueinander hin in die Formfüllstellung bewegen, In der üblichen Weise haben in der
Formfüllstellung der Formteile deren Abquetschflächen einen vorherbestimmten Abstand
von 0,38-1,52 mm voneinander. Dieser Spalt genügt für einen Abzug von Luft und Dampf
aus dem Formhohlraum, ist aber zu eng für ein Entweichen von Schaumstoffperlen oder
Schaumstoffteilchen aus dem Formhohlraum.
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2. Wenn sich die Formteile in der Formfüllstellung befinden, wird
an die Leiter 62 und 63 eine Spannung angelegt, die bewirkt, dass die Vakuumpumpe
64 in Betrieb gesetzt und das Magnetventil 65 geöffnet wird. Infolgedessen wird
die vorerhitzte Materialbahn durch Vakuumverformung an die Formhohlraumbegrenzungsfläche
des Stempels 13 angeformt.
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3. Nach Durchführung der Vakuumverformung wird die Spannung von dem
Leiter 63 abgeschaltet und an den Leiter 67 gelegt, so dass das elektromagnetisch
betätigte Düsenventil 69 geöffnet und die Luftpumpe 71 eingeschaltet wird, die bewirkt,
dass vorgeschäumte Perlen in den Formhohlraum eingebracht werden. In dem Formhohlraum
eingeschlossene Luft und überschüssige Perlenförderluft werden von den eintretenden
Perlen verdrängt und entweichen durch den schmalen Spalt zwischen den Abquetschflächen
der Formteile.
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Die Einrichtung zum Einbringen der Perlen ist hier nur schematisch
dargestellt, doch versteht es sich für den Fachmann, dass ein übliches Perleneinbringsystem
einen Innenkolben besitzt, dessen Stirnfläche normalerweise mit der Innenwandung
des Formhohlraums bündig ist.
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Während des Füllens des Formhohlraumes ist der Kolben zurückgezogen,
damit die Perlen in den Formhohlraum rieseln können. Wenn das Füllen des Formhohlraumes
beendet ist, wird der Kolben vorgeschoben, wobei er noch in der Düse befindliche
Perlen aus dieser herausschiebt. Infolgedessen hat der Schaumstofflcörper eine glatte,
ebene Fläche, die nur von den Wandungen des Formhohlraumes und der Stirnfläche des
Kolbens geformt worden ist.
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4. Nach einem vorherbestimmten Zeitraum, der zum vollständigen Füllen
des Formhohlraumes genügt, wird die Spannung von dem Leiter 67 abgeschaltet, so
dass die Pumpe 71 ausgeschaltet und das Düsenventil 69 geschlossen wird.
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5. Jetzt wird an den Leiter 73 eine Spannung angelegt, die bewirkt,
dass das Dampfventil 75 geöffnet wird, so dass hochgespannter Trockendampf durch
die Matrizenkammer 40 umgewälzt wird. Nach einer vorherbestimmten Zeit, die zum
Austreiben von kondensierter Feuchtigkeit aus der Matrizenkammer in die Abströmleitung
genügt, wird an den Leiter 78 eine Spannung angelegt, die bewirkt, dass das normalerweise
offene Magnetventil 81 geschlossen wird, so dass der Dampfdruck so stark ansteigt,
dass er die Temperatur der Formhohlraumbegrenzungsplatte erhöht und Direktdampfstrahlen
aus den Dampflöchern 44 austreten, die in der Formhohlraumbegrenzungsplatte der
Matrize 14 ausgebildet sind. Der Dampf vermischt sich mit den vorgeschäumten Perlen
in dem Formhohlraum, so dass diese Perlen miteinander zu dem Schaumstoffkörper des
Beckens verschmelzen, wobei dieser Schaumstoffkörper gegen die klebstoffüberzogene
und vakuumverformte Materialbahn gedrückt wird und mit ihr verklebt.
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6. Nach einem vorherbestimmten Zeitraum werden die Spannungen von
den Leitern 73 und 78 abgeschaltet, so dass das
Dampfventil 75
geschlossen und das Abströmventil 81 geöffnet und dadurch die Matrizenkammer 40
von dem Druck des in ihr befindlichen Dampfes entlastet wird. Nach einer vorherbestimmten
Zeit, die so gewählt ist, dass der Schaumstoffkörper keinen Wärmeschock erfährt,
wird an den Leiter 77 eine Spannung angelegt, die bewirkt, dass das Magnetventil
79 geöffnet und die Wasserpumpe 80 in Betrieb gesetzt wird. Jetzt fliesst Kühlwasser
durch die Stempel- und die Matrizenkammer und durch die Abströmleitung. Wenn die
Formteile eine gewisse Zeit gekühlt worden sind, wird der Kühlvorgang durch Wegnehmen
der Spannung von dem Leiter 77 beendet.
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7. Jetzt ist der Formvorgang beendet. An den Leiter 95 wird eine Spannung
angelegt, die bewirkt, dass ein Hochdruckteil der Hydraulikpumpe in Betrieb genommen
wird und dadurch die Formteile 13 und 14 ganz geschlossen werden.
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Bei dieser Bewegung der Formteile durchschneidet das kreisförmige
Schneidmesser das Bahnmaterial.
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8. Dann wird an die Leiter 78 und 83 kurzzeitig eine Spannung angelegt.
Die an den Leiter 78 angelegte Spannung bewirkt das Schliessen des Abströmventils
81. Die an den Leiter 83 angelegte Spannung bewirkt das Öffnen des Druckluftventils
84 und das Inbetriebsetzen der Luftpumpe 86.
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Jetzt wird in die Stempel- und die Matrizenkammer Druckluft geblasen,
wodurch die Ablösung der verformten Materialbahn und des Schaumstoffkörpers von
den entsprechenden Hohlraumbegrenzungsflächen unterstützt wird.
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9. Gleichzeitig wird die Spannung von dem Leiter 57 abgeschaltet,
so dass die Hydraulikventile 60 und 61 geschlossen werden, und wird an den Leiter
58 eine Spannung
angelegt, die bewirkt, dass die Hydraulikventile
72 und 76 öffnen und infolgedessen die Kolben zurückgezogen und die Formteile in
ihre offene Normalstellung zurückgestellt werden.
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10. Wenn sich die Formteile in ihrer Offenstellung befinden, wird
an den Leiter 52 wieder eine Spannung angelegt, die bewirkt, dass der Schrittschaltantrieb
54 einen Schaltschritt ausführt, so dass die Materialbahn über eine Strecke vorwärtsbewegt
wird, die dem Längsabstand zwischen den kreisförmigen Klebstoffmustern entspricht,
die von der Auftragevorrichtung 22 auf die Materialbahn aufgetragen werden. Durch
diese Längsbewegung der Materialbahn gelangt der nächste klebstoffüberzogene Teil
in eine Stellung, in der er zwischen den Formteilen zentriert ist, und wird gleichzeitig
das fertige Becken aus dem Bereich der Form heraustransportiert. Jetzt wiederholt
sich das automatische Arbeitsspiel.
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Die beschriebene Vorrichtung stellt eine kontinuierlich und mit sich
wiederholenden Arbeitsspielen arbeitende, wirtschaftliche Anordnung zum Herstellen
von nichtebenen Schaumstoffprodukten dar, mit denen auf einer Seite eine thermoplastische
Haut verbunden ist. Die thermoplastische Haut kann mit der anderen Seite des Gegenstandes
verbunden werden, wenn man die Stellungen der Formhohlraumbegrenzungsplatten auswechselt,
sofern eine geeignete Einführungsöffnung für die Düse zum Einbringen der Perlen
vorhanden und jene Formhohlraumbegrenzungsplatte, an die die Materialbahn durch
Vakuumverformung angeformt wird, mit Kanälen zur Temperatursteuerung versehen ist.
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Natürlich ist es nicht notwendig, dass die Bahn beispielsweise mittels
des dargestellten Heizstrahlers vorerhitzt wird, ehe der mit dem Klebstoffmuster
versehene Teil der
Materialbahn zwischen die Formhohlraumbegrenzungsplatten
bewegt wird. Man kann diesen Teil der Materialbahn auch erhitzen, wenn er auf der
Abquetschfläche einer Formhohlraumbegrenzungsplatte oder zwischen den Abquetschflächen
beider Formteile eingespannt ist, wobei man in diesem Fall den zu erhitzenden Teil
der Materialbahn mit einem Heizmedium, wie Dampf, Luft oder einem anderen Strömungsmittel
beaufschlagt. Bei ganz geschlossener Form wird dann die erweichte Materialbahn durch
Warmverformung an die gewünschte Hohlraumbegrenzungsfläche angeformt, indem man
die eine Seite der Materialbahn mit Luft, Dampf und/oder einem anderen Strömungsmittel
druckbeaufschlagt und auf die entgegengesetzte Seite der Materialbahn ein Vakuum
einwirken lässt.
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Vorstehend wurden das Verfahren und die Vorrichtung speziell anhand
der Herstellung des Beckenkörpers aus vorgeschäumten Polystyrolperlen erläutert,
doch versteht es sich, dass die Perlen nicht vorgeschäumt zu sein brauchen und dass
man im Rahmen der Erfindung auch andere schäumbare Kunststoffe verwenden kann, beispielsweise
Schaumpolyurethan. Man kann auch die Haut aus verschiedenen vakuumverformbaren Kunststoffen
herstellen, beispielsweise aus stranggepresstem Schaumpolystyrol, Polystyrol von
hoher oder mittlerer Schlagzähigkeit, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Kunststoffen (ABS)
und dergleichen, orientiertem Polystyrol, Kunststoffen auf der Basis von Acetat,
Vinyl, Polypropylen, Polyäthylen usw., sowie Materialien auf Cellulosegrundlage,
wie dehnbarem oder Krepppapier und den neuartigen warmverformbaren harzgebundenen
Vliesstoffen. Für den Fachmann versteht es sich ferner, dass das Material für die
Haut der Formmaschine in Form der beschriebenen endlosen Materialbahn oder in Form
von einzelnen Blättern zugeführt werden kann, die auf endlose Gliederketten aufgegeben
werden, die mit aufwärtsgerichteten Zähnen oder anderen Festhalteeinrichtungen versehen
sind.