DE4328963A1 - Herstellung von Tiefziehprodukten aus Kunststoff - Google Patents
Herstellung von Tiefziehprodukten aus KunststoffInfo
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- B29C51/00—Shaping by thermoforming, i.e. shaping sheets or sheet like preforms after heating, e.g. shaping sheets in matched moulds or by deep-drawing; Apparatus therefor
- B29C51/26—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C51/42—Heating or cooling
- B29C51/427—Cooling of the material with a fluid blast
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur
Herstellung von Kunststoffprodukten mittels Tiefziehen des
thermoplastischen Kunststoffes.
Tiefziehteile aus Kunststoff wie z. B. Joghurtbecher werden aus
einer erweichten thermoplastischen Kunststoffolie hergestellt,
die mittels eines Vorreckkolbens muldenartig in eine Matrize
gedrückt und anschließend mittels Preßluft vollständig in die
Matrize gepreßt wird. Nach seiner Ausformung verbleibt das
Kunststoffprodukt so lange in der Matrize, bis durch Abkühlung
die notwendige Formstabilität zur Entnahme des Produktes
erreicht ist. Insbesondere dickwandige Bereiche und solche mit
Materialanhäufung an den Kantenstellen erfordern längere
Abkühlzeiten und tragen somit zur Erhöhung der Zyklusdauer bei.
Aufgabe vorliegender Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren
und eine Vorrichtung anzugeben, mittels derer die Zykluszeit
bei der Herstellung von Tiefziehprodukten aus Kunststoff bei
gleichbleibender oder verbesserter Qualität der
Kunststoffprodukte herabgesetzt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
zumindest ein Teil des Kunststoffs nach seiner Ausformung in
der Matrize mittels eines Kühlmediums gekühlt wird.
Eine entsprechende Vorrichtung zum Tiefziehen thermoplastischer
Kunststoffe mit einem Vorreckkolben, der den folienartigen
thermoplastischen Kunststoff in eine Matrize eindrückt, wird
erfindungsgemäß dergestalt ausgeführt, daß die Hubstange des
Vorreckkolbens eine Hohlbohrung aufweist, die über eine Leitung
mit einem Vorratsbehälter für ein Kühlmedium verbunden ist, und
die durch den Vorreckkolben oder oberhalb desselbigen über
Austrittsöffnungen nach außen geführt ist.
Erfindungsgemäß wird durch die Kühlung des in der Matrize
befindlichen Kunststofformteils die Zykluszeit beträchtlich
herabgesetzt, ohne daß die Qualität der Tiefziehteile
irgendwelche Einbußen aufweist. Die Einrichtung zur Kühlung ist
erfindungsgemäß in die Tiefziehanlage integriert, so daß
separate zusätzlich zu bewegende Teile entfallen. Zusätzliche
mechanische Bauelemente könnten andernfalls den durch die
Kühlung erzielten Zeitgewinn wieder aufheben und zudem die
Kosten erhöhen.
Erfindungsgemäß ist die Hubstange des Vorreckkolbens
hohlgebohrt. Die Hohlbohrung endet in Austrittsöffnungen im
Vorreckkolben oder oberhalb desselbigen, durch die ein
Kühlmedium nach außen strömen kann. Das austretende Kältemittel
kühlt zumindest einen Teil des ausgeformten Tiefziehproduktes.
Als Kältemittel lassen sich tiefkalte Flüssigkeiten oder
verflüssigte tiefsiedende Gase, wie Stickstoff, Argon,
Kohlendioxid etc., einsetzen.
Als besonders geeignet erweist sich die Verwendung von
Kohlendioxid als Kühlmedium. Das Kohlendioxid wird vorteilhaft
in flüssiger Form unter Druck bei Umgebungstemperatur in einem
Vorratsbehälter gespeichert und von dort in die Hohlbohrung der
Hubstange des Vorreckkolbens geleitet. Durch Austrittsöffnungen
am Vorreckkolben oder darüber, an die in diesem Fall
Entspannungsdüsen angebracht sind, tritt das Kohlendioxid ins
Freie. Aufgrund der Entspannung entstehen Trockenschnee und
Kohlendioxidgas bei Temperaturen von nahezu -80°C. Bis zu den
Entspannungsdüsen kann das Kohlendioxid bei Raumtemperatur
gefördert werden. Das Gas/Schnee-Gemisch kühlt zumindest einen
Teil des noch warmen plastischen Kunststoffproduktes ab. Der
Trockenschnee sublimiert durch Aufnahme der Wärme, ohne
Rückstände auf dem Produkt zu hinterlassen. Die Kälte des
verflüssigten Kohlendioxids entsteht erst beim Austritt der
Flüssigkeit aus der Entspannungsdüse, womit der Vorteil
entsteht, daß die Hubstange selbst nicht auf tiefe Temperaturen
abgekühlt wird, wodurch Verzug, Versprödung und Vereisung
auftreten könnten. Die Menge an aus dem Vorreckkolben
austretendem Kühlmittel läßt sich mittels der Taktung eines
Magnetventils und Art und Anzahl der Entspannungsdüsen einfach
steuern.
Das Kühlmedium wird mit Vorteil gezielt auf Kunststoffbereiche
mit Materialanhäufung aufgebracht. Derartige
Materialanhäufungen bestehen an den dickwandigen Bereichen
sowie an den Kanten des Kunststoffproduktes. Diese kritischen
Stellen lassen sich direkt durch Aufbringen des Kühlmediums
kühlen. Dazu werden die Austrittsöffnungen am Vorreckkolben
oder darüber in einer Höhe angebracht, die den Bereichen mit
Materialanhäufung des Tiefziehproduktes entsprechen.
Weitere vorteilhafte Varianten bei der Ausgestaltung der Düsen
können darin bestehen, daß der Düsenaustritt schlitzartig
geformt ist. Der Kühlmittel-Strahl wird dadurch flach
aufgefächert, wodurch ein größeres Segment des in der Matrize
befindlichen Kunststoffes mit Kältemittel überdeckt wird.
Außerdem können die Düsen tangential endend ausgeführt sein.
Dadurch entsteht in der Kunststofform eine Drallströmung, die
die Kühlwirkung verbessert. Schließlich können in der Nähe der
Düsen Leitbleche am Vorreckkolben oder oberhalb desselbigen
angebracht sein. Durch die Leitbleche wird zusätzlich eine
stärkere Konzentration des Kühlmittel s auf die kritischen
Stellen der Kunststofform erzielt.
Im folgenden sollen anhand der einzigen Zeichnung das
erfindungsgemäße Verfahren und Vorrichtung näher erläutert
werden.
In der Zeichnung ist schematisch eine Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Anlage zum Tiefziehen thermoplastischer
Kunststoffe dargestellt. Der Vorreckkolben 7 ist an einer
auf- und abbeweglichen Hubstange 3 befestigt. Bei einer
Abwärtsbewegung der Hubstange 3 taucht der Vorreckkolben 7 ein
Stück in das Innere der Matrize 9. Erfindungsgemäß weist die
Hubstange 3 eine Hohlbohrung 10 auf, die über Leitung 1 mit
einem Vorratsbehälter für ein Kühlmedium verbunden ist. Der
Zustrom des Kühlmediums läßt sich über ein Magnetventil 2, das
von einer Steuerleitung 11 angesteuert wird, steuern. Im
Freistich des Gewindes für den Vorreckkolben 7 befinden sich
erfindungsgemäß mehrere Austrittsöffnungen 5, die von der
Hohlbohrung 10 nach außen führen. An diese Austrittsöffnungen 5
sind Düsen 12 angebracht. Außerdem sind Leitbleche 4 und 6
ober- und unterhalb der Düsen 12 befestigt, um eine gerichtete
Strömung des aus den Düsen 12 austretenden Kühlmediums zu
erreichen.
Mit dieser erfindungsgemäßen Vorrichtung läßt sich das
Tiefziehprodukt 8 nach seiner Ausformung in der Matrize 9
optimal kühlen. Eine von einem Wärmestrahler erhitzte
thermoplastische Kunststoffolie wird über der Matrize 9
plaziert, worauf sich der Vorreckkolben 7 senkt und die Folie
ein Stück weit in die Matrize eindrückt. Der Vorreckkolben 7
verbleibt in dieser Position und der Raum zwischen Hubstange 3
und Matrize 9 wird luftdicht abgeschlossen. Aus Düsen
austretende Preßluft strömt am Vorreckkolben 7 vorbei und preßt
die Kunststoffmulde vom Vorreckkolben 7 weg und vollständig in
die Matrize 9 hinein. Der Druck in diesem Bereich liegt in der
Größenordnung von 6 bar.
Erfindungsgemäß wird nunmehr zumindest ein Teil des
Tiefziehproduktes 8 nach seiner Ausformung in der Matrize 9
mittels eines Kühlmediums gekühlt. Dazu wird nach Entlüftung
des abgeschlossenen Raumes flüssiges Kohlendioxid über die
Leitung 1 bei geöffnetem Ventil 2 in die Hohlbohrung 10 der
Hubstange 3 eingeleitet und zum Vorreckkolben 7 geführt. Dort
tritt das Kohlendioxid aus gleichmäßig über den Umfang
verteilten Düsen 12 aus und entspannt sich. Das entstehende
Schnee/Gas-Gemisch trifft dann auf den oberen Bereich des
Tiefziehproduktes 8. Aufgrund der Materialanhäufung an den
Kanten im oberen Bereich ist in erster Linie dort die Kühlung
von Wichtigkeit. Ein Teil des dort auftreffenden
Kohlendioxidschnees fällt in den unteren Bereich des
Tiefziehproduktes 8 und kühlt dort den Boden und die unteren
Knickstellen. Der etwa -80°C kalte Kohlendioxidschnee
sublimiert rasch durch Aufnahme der Wärmeenergie des
Tiefziehproduktes 8 und hinterläßt keine Rückstände. Das
Tiefziehprodukt 8 kann früher als bisher aus der Matrize 9
entnommen werden, da es durch die Kühlung in kürzerer Zeit die
notwendige Formstabilität erlangt. Vor der Entnahme des
Tiefziehproduktes 8 wird der Vorreckkolben 7 wieder aus der
Matrize 9 entfernt, und der Zyklus kann von neuem beginnen.
Durch die Leitbleche 4 und 6 wird eine stärkere Konzentration
des Schnee/Gas-Gemisches auf den dickwandigeren oberen Teil des
Tiefziehproduktes 8 bewirkt. Die etwa 3 bis 5 gleichmäßig über
den Umfang verteilten Düsen 12 sind schlitzartig ausgebildet
und tangential zum Vorreckkolben geführt, so daß im oberen
Bereich der Matrize zwischen den Leitblechen 4 und 6 eine
Drallströmung entsteht. Diese Drallströmung trägt zu einem
verbesserten Wärmeübergang bei.
Erfindungsgemäßes Verfahren und Vorrichtung verkürzen die
Zyklusdauer bei der Herstellung von Tiefziehprodukten
erheblich. Dadurch kommt es zu einer Produktionssteigerung ohne
den Einsatz von aufwendigen Zusatzeinrichtungen.
Claims (9)
1. Verfahren zur Herstellung von Kunststoffprodukten mittels
Tiefziehen von thermoplastischem Kunststoff, dadurch
gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil des Kunststoffs nach
seiner Ausformung mittels eines Kühlmediums gekühlt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als
Kühlmedium Kohlendioxid verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei
Umgebungstemperatur verflüssigtes Kohlendioxid entspannt
und als Kühlmedium verwendet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß das Kühlmedium gezielt auf
Kunststoffbereiche mit Materialanhäufung aufgebracht wird.
5. Vorrichtung zum Tiefziehen thermoplastischen Kunststoffs
mit einem Vorreckkolben, der folienartigen
thermoplastischen Kunststoff in eine Matrize eindrückt,
dadurch gekennzeichnet, daß die Hubstange (3) des
Vorreckkolbens (7) eine Hohlbohrung (10) aufweist, die über
eine Leitung (1) mit einem Vorratsbehälter für ein
Kühlmedium verbunden ist, und die durch den Vorreckkolben
(7) oder oberhalb desselbigen über Austrittsöffnungen (5)
nach außen geführt ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an
den Austrittsöffnungen (5) Düsen (12) angebracht sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
der Düsenaustritt schlitzartig geformt ist.
8. Vorrichtung nach einem der beiden Ansprüche 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (12) tangential
endend ausgeführt sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß in der Nähe der Düsen (12) oder der
Austrittsöffnungen (5) Leitbleche (4, 6) am Vorreckkolben
(7) oder oberhalb desselbigen angebracht sind.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934328963 DE4328963A1 (de) | 1993-08-27 | 1993-08-27 | Herstellung von Tiefziehprodukten aus Kunststoff |
CH251094A CH688616A5 (de) | 1993-08-27 | 1994-08-15 | Herstellung von Tiefziehprodukten aus Kunststoff. |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934328963 DE4328963A1 (de) | 1993-08-27 | 1993-08-27 | Herstellung von Tiefziehprodukten aus Kunststoff |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4328963A1 true DE4328963A1 (de) | 1995-03-02 |
Family
ID=6496237
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19934328963 Withdrawn DE4328963A1 (de) | 1993-08-27 | 1993-08-27 | Herstellung von Tiefziehprodukten aus Kunststoff |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
CH (1) | CH688616A5 (de) |
DE (1) | DE4328963A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19726768C2 (de) * | 1997-06-24 | 2002-10-24 | Illig Maschinenbau Adolf | Verfahren zum Kühlen eines Behälters aus thermoplastischem Kunststoff und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
US7390454B2 (en) * | 2004-08-19 | 2008-06-24 | General Motors Corporation | Thermoforming process for producing class “A” finish, high gloss automotive exterior parts |
-
1993
- 1993-08-27 DE DE19934328963 patent/DE4328963A1/de not_active Withdrawn
-
1994
- 1994-08-15 CH CH251094A patent/CH688616A5/de not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19726768C2 (de) * | 1997-06-24 | 2002-10-24 | Illig Maschinenbau Adolf | Verfahren zum Kühlen eines Behälters aus thermoplastischem Kunststoff und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
US7390454B2 (en) * | 2004-08-19 | 2008-06-24 | General Motors Corporation | Thermoforming process for producing class “A” finish, high gloss automotive exterior parts |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CH688616A5 (de) | 1997-12-15 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: LINDE GAS AG, 82049 HOELLRIEGELSKREUTH, DE SAMATEC |