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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Formen von Kunst-
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stoffmaterial und insbesondere ein Verfahren, nach dem Kunststoffmaterial
in der Form eines Blatts bzw. einer Scheibe oder eines Films durch Hitze- und Druckbehandlung
in eine gewünschte Form gebracht wird.
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Solche Techniken der Kunststofformung sind grundsätzlich bekann. Im
Fall gewisser Materialien, wie weichem Polyamid zum Beispiel, ergibt sich jedoch
eine große Schwierigkeit, wenn man versucht, Artikel zu erzeugen, deren Form sehr
genau und mit hoher Präzision festgelegt sein muß; die Schwierigkeit beruht auf
unkontrollierbaren Deformationen, die nach dem Abkühlen auftreten. Aus diesem Grund
wurden Materialien wie Blatt- oder Filmmaterial aus weichem Polyamid, die für bestimmte
Anwendungen ideale physikalische Eigenschaften besitzen, bislang nicht für diese
Zwecke verwendet, da es nicht möglich war, die geformten Artikel in beliebiger Menge
herzustellen.
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Tatsächlich ist weiches Polyamidblatt oder -film aufgrund seiner physikalischen
Eigenschaften ideal für die Verwendung in Lautsprecherkalotten, insbesondere für
Mittel- und Hochfrequenzlautsprecher geeignet. Bei dieser Verwendung ist es jedoch
wesentlich, daß das Blatt oder der Film über die gesamte Kalotte eine exakt konstante
Dicke behält. Es hat sich bislang als unmöglich erwiesen, Lautsprecherkalotten aus
diesem Material aufzubauen, da nach dem Abkühlen des geformten Artikels, nachdem
dieser erhitzt und gepreßt wurde, die oben erwähnten unkontrollierbaren Deformationen
auftraten. Aus diesem Grund wurden Lautsprecherkalotten bislang aus Kalottenmembranen
aus Webmaterial hergestellt, die in einer üblichen Weise erhitzt und formgepreßt
wurden.
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Kalotten dieses Aufbaus müssen jedoch mit äußerster Vorsicht gehandhabt
werden, da selbst eine sehr leichte Beschädigung,
beispielsweise
als Ergebnis einer Kerbe bzw. eines Einschnitts zu akustischen Verlusten des fertigen
Lautsprechers führen kann, die abhängig von der Art der gewebten Kalottenkonstruktion
ganz erheblich sein können. Eine derartige Beschädigung kann der Kalotte bei der
Handhabung während der nachfolgenden Herstellungsstufen leicht zugefügt werden.
Wenn es daher erwünscht ist, vom Lautsprecher einen annehmbaren minimalen akustischen
Standard einer HiFi-Wiedergabe zu erzielen, muß bei der Herstellung und beim Einbau
dieser herkömmlichen Lautsprecherkalotten eine übermäßige Sorgfalt aufgebracht werden;
dies macht es schwierig, die gewünschten Standards oder Normen auf wirtschaftlicher
Basis zu erreichen. Aus diesem Grund würde die Verwendung einer Kunststofckalotte,
insbesondere aus weichem Polyamid, da dies günstige akustische Eigenschaften besitzt,
einige der mit bekannten gewebten Membranen verbundenen Schwierigkeiten überwinden.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zu schaffen, nach
dem ein Blatt oder Film aus Kunststoffmaterial wie weichem Polyamid mit hoher Präzision
in eine vorgegebene Form gebracht werden kann, wobei die unkontrollierbaren Deformationen
vermieden werden, die bislang immer beim Kühlen der geformten Artikel auftraten.
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Mit der Erfindung wird ein Verfahren zum Formen eines Films oder Blatts
bzw. einer Scheibe aus Kunststoffmaterial wie weichem Polyamid in eine gewählte
Form geschaffen, das folgende Schritts umfaßt: Vorwärmen des Films oder Blatts auf
eine Temperatur, bei der er bzw. es plastisch ist, Pressen des Films oder Blatts
in dif ausgewählte Form mit Hilfe von Preßwerkzeugen, Unterziehen des geformten
Blatts oder Films einem thermischem Schock und dann Entfernen des geformten Gegenstands
von der Preßwerkzeugen, wenn er gegenüber den bei diesem Entfernen auftretenden
mechanischen Beanspruchungen widerstandsfähig ist.
Das Entfernen
des geformten Gegenstands von den Preßwerkzeugen wird vorzugsweise mit Hilfe von
Druckluft ausgeführt, die durch innere Kanäle innerhalb der Werkzeuge zwischen den
Film bzw.
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den Gegenstand und die Werkzeuge geleitet wird.
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Der thermische Schock kann wenigstens zum Teil durch die Druckluft
hervorgerufen werden, deren Temperatur qeeignet gesteuert werden kann, um die gewünschte
Wirkung zu erzielen.
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Ein für die Ausführung des Verfahrens geeignetes Material ist ein
weiches Polyamidblatt bzw. ein weicher Polamidfilm, der unter dem Handelsnamen "Supronyl"
von der Firma Kalle hergestellt und vertrieben wird. Wenn dieses Material verwendet
wird, wird die Vorwärmung des Blatts oder Films vorzugsweise so durchgeführt, daß
die Temperatur des Blatts oder Films auf 162°C erhöht wird. Diese Temperatur ist
kritisch und sollte innerhalb # 1°C bis zu dem Moment gehalten werden, zu dem das
Blatt oder der Film in die Preßwerkzeuge eintritt. Diese können selbst auf die erforderliche
Temperatur von 162°C vorgewärmt sein oder diese Temperatur von aufeinanderfolgenden
Preßvorgängen annehmen, indem sie dem Blatt oder Film Hitze entziehen; in diesem
Fall werden die ersten paar Preßliqw eines Produktionslaufs nicht notwendigerweise
richtig geformt, da die Hitze des Blatts oder Films auf die Preßwerkzeuge übertragen
wird. Wenn die Preßwerkzeuge einmal die Arbeitstemperatur angenommen haben, kann
der Produktionslauf weitergehen, wobei die geformten Polyamidartikel mit konstant
genauer Form und Abmessungen hergestellt werden.
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Der Einfachheit halber soll im folgenden unter "Film"-Material ein
lamellares Material irgendeiner Form oder Dicke, gleich ob Streifen, Blatt bzw.
Scheibe oder Film verstanden werden.
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Der thermische Schock senkt vorzugsweise rasch die Temperatur des
geformten Films. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird
der
Film in Form eines lanqgestreckten Streifens, von dem der erforderliche Teil während
des Formvorgangs abgestanzt oder -geschnitten wird; den Preßwerkzeugen zuefhrt und
vorgewärmt.
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Die Steuerung oder Regelung der Temperatur während des Vorwärmens
des Films ist außerordentlich wichtig, da dieser exakt die richtige Temperatur innerhalb
enger Toleranzen aufweisen muß, wenn er in die Preßwerkzeuge eintritt. Eine Vorrichtung
zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens muß daher leicht regelbare Heizelemente
und genaue Fühler entlang der Bahn des Films von einer Filmvorratsrolle bis zu dem
Punkt, wo der Film in die Preßwerkzeuge eintritt, umfassen, so daß die Arbeit oder
Wirkung der Heizelemente entlang der Länge der Bahn des Films in einer solchen Weise
eingestellt werden kann, daß die Genauigkeit der Temperatur des Films, wenn er in
die Preßwerkzeuge eintritt; slchergestellt ist. Die Filmbahn kann von einer Vielzahl
von Keramikrollen gebildet werden, die von einer Vielzahl elektrischer Heizelemente,
die über die Länge der Bahn verteilt sind, erhitzt werden. Zusätzlich kann ein Heißluftgebläse
zur Erzeugung einer Menge Heißluft vorhanden sein, um die Temperatur des Films raschen
Xnderungen zu unterziehen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere anwendbar auf die
Herstellung von Lautsprecherkalotten. Zur Modifizierung der akustischen Eigenschaften
der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Lautsprecherkalotten kann
der Film einer Vorbehandlung in Form eines vorbereitenden Laminierungsschritts zur
Erzeugung eines Verbundfilms mit zwei oder mehr Schichten unterzogen werden. Der
vorbereitende Laminierungsschritt kann ausgeführt werden, indem zwei oder mehr monolithische
Filmschichten zusammengeschweißt werden, um beispielsweise einen Doppel- oder Dreifachfilm
zu schaffen. Das Schweißen kann mittels irgendwelcher geeigneter Mittel vorgenommen
werden, obwohl es sich herausgestellt hat, daß Ultraschall-Schweißtechniken für
die Anwendung bei weichem Polyamidfilm besonders geeignet sind.
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Die vorliegende Erfindung schließt auch eine Vorrichtung ein, mit
der ein Film aus Kunststoffmaterial wie weichem Polyamid in eine ausgewählte Form
gebracht werden kann, wobei die Vorrichtung eine Heizeinrichtung zum Erhitzen des
Films auf eine bestimmte Temperatur und Preßwerkzeuge aufweist, zwischen denen der
erhitzte Film durchläuft, und wobei die Preßwerkzeuge eine Einrichtung aufweisen,
um den geformten Gegenstand nach dem Pressen und vor dem Ausstoßen des geformten
Gegenstands aus den Preßwerkzeuqen einem thermischen Schock zu unterziehen.
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Die erfindung schließt außerdem eine Lautsprecherkalotte aus weichem
Polyamid wie dem unter dem Handelsnamen Supronyl vertriebenen ein, wenn diese nach
dem Verfahren oder der Vorrichtung der Erfindung hergestellt wurde.
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Die Erfindung wird nun im einzelnen anhand eines Beispiels unter Bezug
auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische
Umrißansicht einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
und Fig. 2 eine Schnittansicht der Preßwerkzeuge der Vorrichtung von Fig. 1.
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In Fig. 1 ist allgemein eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens gezeigt, bei dem ein Streifen eines Polyamidfilms (Suprony:1~-Film) genau
auf 162 0C + 1 0C erhitzt wird und der Film zwischen Preßwerkzeugen zu einer erforderlichen
Form gepreßt wird. Die Maschine oder Vorrichtung enthält einen Hauptkörper 16, an
dessen einem Ende sich eine Klammer 5' befindet, die eine Rolle 1 des Polyamidfilms
trägt. Die Rolle 1 wird von einem Filmzufuhrmotor 3 angetrieben, der mittels eines
Grenzschalters 2 gesteuert wird, damit sich eine freie Schleife 1' des Polyamidfilms
ausbilden kann.
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Der Hauptkörper 16 der Vorrichtung besitzt einen Heiztunnel 6, der
eine Vielzahl von Keramikwalzen 6' aufweist, welche die Filmbahn durch die Vorrichtung
begrenzen. Innerhalb des Hauptkörpers 16 der Vorrichtung befindet sich eine Vielzahl
elektrischer Heizelemente, die allgemein schentatisch mit der Hezugszahl 5 bezeichnet
sind und dazu dienen, die KeriiIiiikrollen auf die erforderliche Temperatur zu erwärmen.
Ein Gebläse 15 bläst von den Heizelementen 5 erhitzte Luft über die Kerainikrollen
6', um deren Temperatur zu steuern bzw. zu regeln.
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Der Polyamidfilm 1, bei dem es sich, wie angegeben, um einen Supronyl
-Film handelt, tritt am Einlaßende 4 des Heiztunnels 6 in diesen ein und überquert
dessen Länge, wobei seine Temperatur allmählich auf genau 1620C + 10 angehoben wurde,
wenn er den Heiztunnel verläßt und zwischen die Preßwerkzeuge 1o läuft. Die Preßwerkzeuge
werden zusammenbewegt, um aus dem Polyamidfilm die Kalotte zu pressen. Dann wird
der Film einem die Temperatur herabsetzenden thermischen Schock ausgesetzt.
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Die Preßwerkzeuge 1o schließen Schneidklingen zum Abtrennen der geformten
Kalotte vom Polyamidfilmstreifen ein. Die geformte Kalotte wird, wenn sich die Preßwerkzeuge
1o trennen, mit Hilfe von Druckluft aus diesen herausgeblasen. Die Druckluft kommt
von einem Druckluftzylinder 11 und läuft durch interne Kanäle innerhalb der Preßwerkzeuge
10. Der Abfallstreifen wird mittels eines pneumatischen Betätigungsglieds 12 auf
eine Rolle 13 gezogen.
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Die Temperatur des Films 1 wird, wenn er am Eingang 17 zu den Preßwerkzeugen
vcrbeiläuft, mit Hilfe eines Thermostatelements 7, das in Fig. 1 schematisch gezeigt
ist, festgestellt. Die Temperatur wird an einem Anzeiger 8, der un¢,ittelbar oberhalb
eines Ein/Aus-Schalters 9 auf einem Steuerpult 14 der Vorrichtung angeordnet ist,
angezeigt.
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In Fig. 2 sind die Preßwerkzeuge 1o genauer dargestellt. Sie enthalten
grundsätzlich ein festes oder Unterwerkzeug loa und ein bewegliches oder Oberwerkzeug
lob. Das Unterwerkzeug loa ist auf einer Basis 211 angebracht und besitzt eine Grundplatte
212, die einen Körper 213 trägt, welcher eine Hülse 214 beherbergt. Die Hülse 214
bestimmt die Lage eines Formblocks 216 mit einem Schaft und einem Kopf, in welch
letzterem sich eine Teilllalbkugelfläche 216a befindet, gegen die der zugeordnete
Formblock des Oberwerkzeugs lob den Polyamidfilm beim Betrieb des Werkzeugs preßt.
Der Formblock 216 besitzt eine zentrale, axiale Bohrung 216b, die über einen Teil
ihrer Länge mit einem Gewinde versehen ist, um eine Schraube 117 aufzunehmen, welche
den Formblock 216 auf der Grundplatte 212 hält. Die Bohrung 216b im Formblock 216
weist einen Ansatz 216c in der Form eines engen Kanals auf, der mit der konkaven
Teil-Halbkugelfläche oder -formfläche 216a des Formblocks 216 in Verbindung steht.
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Uber einen radialen Kanal 216d steht die innere Bohrung 216b auch
mit einer Ringnut 216e in Verbindung, welche den Schaft des Formblocks 216 umgibt.
Diese Ringnut steht mit einem radialen Durchlaß 218 in der Hülse 214 in Verbindung.
Dieser radiale Durchlaß ist seinerseits mit einer Ringnut 219 in der Außenfläche
der Hülse 214 verbunden. Die Hülse 214 besitzt auch eine axiale Nut 220, die mit
der Ringnut 219 und außerdem mit einem ringförmigen Absatz 221 auf der Innenfläche
des Körpers 213 in Verbindung steht. Dieser ringförmige Absatz 221 steht über einen
nicht gezeigten radialen Kanal mit einer nicht gezeigten Einlaßkupplung für eine
Druckluftleitung in Verbindung, die die Kupplung an den Druckluftzylinder 11 anschließt.
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Der Körper 213 ist von einem Kragen 215 umgeben, der mittels zweier
Einstellschrauben 116a, 116b festgesetzt ist. Die Einstellschrauben sind in die
Grundplatte 212 geschraubt und werden mittels jeweiliger Muttern 118a, 118b gehalten.
Die Einstellschrauben 116a und 116b stellen innerhalb der oeffnungen im Kragen
215
einen Gleitsitz her und sind von Federn 119a und 119b umgeben, die dazu dienen,
den Kraqen 215 an der Oberseite des Körpers 213 zu halten. Eine Finstellung der
Höhe des Kragens 215 kann durch geeignete Einstellen der Schrauben 116 und der Kontermuttern
118 erreicht werden.
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Das Oberwerkzeug lob ist auf aufrechten Säulen 222, die in der als
Träger dienenden Basis 211 befestigt sind, vertikal verschiebbar geführt. Der Arbeitsteil
des Oberwerkzeugs lob ist ein zylindrischer Formblock 217 mit einer konvexen Arbeitsfläche
217a, in der sich eine axiale Bohrung 217b befindet. Der zylindrische Formblock
217 ist innerhalb eines Trägers 18 gleitfähig aufgenommen. Der Träger 18 ist mit
Hilfe eines Kragens 19 am Werkzeugkörper 223 gesichert. Der Kragen 19 wird mittels
Bolzen 112a, 112b, die in den Werkzeugkörper 223 geschraubt sind, festgehalten.
Eine Druckfeder 113 hält den zylindrischen Formblock 217 in der untersten Stellung
und stützt sich an einem Gegendruckelement 111 ab, das fest am Werkzeugkörper 223
angebracht ist. Außerdem wirken Druckfedern114 zwischen dem Gegen druckelement 111
und dem Träger bzw. dem Werkzeughalter 18, um diesen fest gegen den Kragen 19 zu
drücken. Eine innere Trag-Pulse 224 mit einer radial nach innen gerichteten Lippe
an ihrem unteren Ende bildet eine Führung für das obere Ende des zylindrischen Formblocks
217 und legt dessen Lage in seiner untersten Stellung fest, und zwar aufgrund des
Zusammenwirkens der untersten Lippe mit einer radial nach außen gerichteten Lippe
am oberen Ende des zylindrischen Formblocks. Das Gegendruckelement besitzt ein mechanisches
Kupplungselement 115 zum Anschluß des Oberwerkzeugs lob an ein nicht gezeigtes hydraulisches
oder pneumatisches Betätigungsglied.
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Wenn beim Betrieb des Werkzeugs der Polyamidfilm zwischen das Unterwerkzeug
loa und das Oberwerkzeug lob gebracht wird, dann senkt das Betätigungsglied, das
auf die Kupplung 115 einwirkt, das Oberwerkzeug lob unter der Führung durch die
Säulen
222 nch unten auf das Unterwerkzeug loa, wobei der Polyamid
film #wischen der Patrize bzw. dem konvexen Formblock 217 und dem konkaven Formblock
216 gepreßt wird. Der Formblock 217 besitzt eine rinqfiSrmiae Messerschneide 217c,
die die konvexe Arbeitsfläche iunqibt und dazu dient, den erforderlichen Teil des
Polyamidfilms, der aus dem zwischen den Preßwerkzeugen durchlaufenden Filmstreifen
geformt wurde, abzutrennen.
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Wenn das OSerwerkzeuq loh abgesenkt wird: kommt der Träger oder Werkzeucvhalter
18 zuerst mit dem Körper 213 in Beruhrung und kann sich unter der Wirkung der Federn
114 zurückbewegen, wenn der Tragblock oder Werkzeugkörper 223 aufgrund der Wirkung
des Detatigungsglieds weiter abgesenkt wird, wobei die beiden Formblöcke 216, 217
in innigen Kontakt miteinander kommen.
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Der Druck dieses Kontakts wird von der Druckfeder 113 bestimmt, die
eine Verschiebung des Formblocks 217 in bezug auf die Hülse 224 und das Geqendruckelement
111 zuläßt. nei weiterem Niederdrücken des Werkzeugkörpers 223 tritt der Kragen
13 in eingriff mit dem Kragen 215, der aufgrund des Drucks des Oberwerkzeugs nachgeben
kann und die Federn 119a1 119b zusammendrückt.
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Danach wird Druckluft in den vom Absatz 221 gebildeten Ringkanal geführt,
die ihren Weg innerhalb des Unterwerkzeugszur öffnung 216c findet und von dort zwischen
die Formfläche 216a dieses Werkzeugs und den gepreßten Körper strömt. In ähnlicher
Weise besitzt das Oberwerkzeug eine Verbindung zwischen dem Durchlaß 217b im oberen
Formblock, dem Inneren dieses Formblocks, zwei radialen Kanälen 225 und einer Ringnut
226 im Gegendruckelement 111 zu einer nicht gezeigten Kupplung zum Druckluftzylinder
11. Wenn daher die Werkzeuge loa und lob getrennt werden, dient die zwischen die
Werkzeuge und den gepreßten Körper geführte Luft dazu, den geformten Körper aus
den Formen herauszublasen, um zu verhindern, daß er an der einen oder anderen Form
anhaftet.
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Ein thermischer Schock von dieser gekühlten Form stellt sicher, daß
der Körper, bevor er die Preßwerkzeuge verläßt, sich unter eine Temperatur abkühlt;
bei der Deformationen nach dem Kühlen auftreten; dadurch wird die Genauigkeit der
Form jedes gepreßten Körpers sichergestellt.
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