DE69102506T2

DE69102506T2 - Vorrichtung und Verfahren zum Prägen.

Info

Publication number: DE69102506T2
Application number: DE69102506T
Authority: DE
Inventors: James E Godwin
Original assignee: Gencorp Inc
Current assignee: Aerojet Rocketdyne Holdings Inc
Priority date: 1990-07-29
Filing date: 1991-01-30
Publication date: 1995-01-19
Anticipated expiration: 2011-01-31
Also published as: CA2035664A1; AU618696B1; JPH04226738A; EP0469694B1; NZ236954A; KR930004050B1; US5181981A; KR920002307A; EP0469694A3; DE69102506D1; EP0469694A2; JPH07119057B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Prägen, insbesondere eine Vorrichtung, die verwendet wird, um ein thermoplastisches prägbares Material vor dem Kontakt mit einer Prägewalze vorzuwärmen.
Nach dem Stand der Technik ist es wohlbekannt, solches Material von einer Heiztrommel hinunter zwischen einem Paar Heizstrahler in einen Walzenspalt laufen zu lassen, der zwischen einer Prägewalze und einer Stütz- oder Bettwalze gebildet wird. Es ist festgestellt worden, daß sich unter der Materialbahn an der Oberfläche der Heiztrommel Luft oder gasförmige Dämpfe ansammeln, wenn das Material erwärmt wird. Die Ansammlung eines solchen Dampfs bildet unter der Bahn Blasen, die das gleichmäßige Erwärmen des Materials durch die Heiztrommel und Heizstrahler stören, was geringere Prägetiefen verursacht, die als Prägestreifen bezeichnet werden.
Darüberhinaus kann, sobald ein Vinylprodukt auf den Erweichungspunkt zum Prägen erwärmt wurde, jede Änderung der Spannung in der Bahn eine Verzerrung des Materials verursachen. Diese Verzerrung ist besonders schlecht bei geometrischen Mustern, die gerade Linien und Konfigurationen aufweisen müssen. Heiztrommeln müssen groß genug sein, um eine ausreichende Verweilzeit zur angemessenen Wärmeübertragung auf das Material zu garantieren. Jedoch führt die Verwendung einer größeren Trommel zu weiteren Problemen aufgrund von Massenträgheit und bei der Geschwindigkeitssteuerung. Winzige Geschwindigkeitsschwankungen können die Spannung ändern, was zu einer Verzerrung des Materials führt.
Außerdem kann auch die Temperatur einer Heiztrommel von einem Ende zum anderen variieren, was ein Temperaturdifferential im Material verursacht, das wiederum eine Schwankung beim Prägen des Materials verursacht, was zu einem/einer unannehmbaren Erscheinungsbild und Beschaffenheit des fertigen Produkts führt.
Die US-PS-3,950,480 betrifft ein Verfahren zum Prägen von Kunststoffmaterial ohne die Verwendung einer Heiztrommel. Stattdessen wird ein Paar Heißluftheizvorrichtungen 14,15 verwendet, um als einziges Mittel zum Erwärmen des Materials zum Prägen Heißluftströme auf gegenüberliegende Seiten des Materials zu richten. Bei einigen Materialien ist vorstellbar, daß die Erwärmungszone zwischen den Heizvorrichtungen ziemlich langgestreckt sein muß, um das Material richtig zu erwärmen. Auch müßten die Heißluftströme sorgfältig gesteuert werden, um das Material nicht ungünstig zu verzerren, wenn es von den Luftströmen getroffen wird.
Die US-PS-4,556,378 betrifft ein Paar nebeneinander angeordnete drehbare Scheiben 2,3, wobei die erste Scheibe 2, auf die das Material trifft, ein Umfangsband trägt, das verwendet wird, um das Material vorzuwärmen, bevor es die zweite, die Formscheibe 3 berührt. Man kann sich vorstellen, daß die Rotationsschwindigkeiten der beiden Scheiben sorgfältig gesteuert werden müssen, um eine Verzerrung des Materials zu verhindern.
Die US-PS-2,776,451 offenbart ein Prägesystem, bei dem ein erwärmter, perforierter Metallförderer (eine Drehtrommel und wahlweise auch ein Metallträgerband) das Material zum Prägewalzenspalt fördert. Wieder muß die Geschwindigkeit des Förderers sorgfältig gesteuert werden, um das Verzerren des Materials zu verhindern.
Die Erfindung betrifft die Schaffung einer Prägevorrichtung, bei der eines oder mehrere dieser Probleme ausgeschaltet oder wesentlich verringert wird/werden.
Kurz gesagt besteht die Erfindung in einer Vorrichtung und einem damit verbundenen Verfahren zum Prägen eines erwärmten Thermoplastmaterials, wie eines Vinyls mit Gewebe- oder Papierverstärkung auf der Rückseite.
Die Vorrichtung umfaßt eine perforierte, feststehende Platte, die zu einem Walzenspalt hinunter gekrümmt ist, der zwischen der Prägewalze und der Stützwalze ausgebildet ist, sodaß das Material gleitend auf der Platte getragen wird. Es ist eine Einrichtung zum Erwärmen der Platte, und vorzugsweise der Außenfläche des Materials vorgesehen, die weiter von der Platte entfernt ist als die Unterseite oder Verstärkung des die Platte berührenden Materials. Eine Gewebe- oder Papierverstärkung des Vinyls sollte, wenn sie verwendet wird, wegen der Instabilität eines solchen Rückens oder Substrats nicht den hohen Temperaturen ausgesetzt sein, denen das Vinyl ausgesetzt ist.

Beschreibung der Zeichnung

Die folgende Beschreibung einer Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung besser verstanden werden, die eine schematische Zeichnung einer/eines Prägevorrichtung und -systems ist.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnung

Eine Bahn 5 aus einem geeigneten Thermoplastmaterial mit Gewebe- oder Papierverstärkung wird von einer Anordnung aus Antriebswalzen 7 von einer Abgabe- oder Zufuhrwalze 6 heruntergezogen und um eine Spannwalze 8 geführt, um auf einer angrenzenden feststehenden Platte 9 gleitend getragen zu werden, die so konstruiert iSt, daß sie die Thermoplastbahn 5 zum Prägen und darauffolgenden Abkühlen in einen Walzenspalt 10 leitet, der zwischen einer Prägewalze 11 und einer Stütz- oder Bettwalze 12 mit horizontalen Achsen ausgebildet ist.
Die feststehende Platte 9 besteht aus rostfreiem Stahl und hat eine solche Größe, daß sie an die Breite der Thermoplastbahn und die Wegstrecke angepaßt ist, die die Bahn 5 zurücklegen muß, um die Bahn zum Prägen entsprechend zu erwärmen. Die Platte 9 ist perforiert, um der Notwendigkeit zu entsprechen, daß Luft oder gasförmige Dämpfe, die während der Erwärmung der Bahn 5 erzeugt werden, entweichen können. Die Platte 9 ist in einem im wesentlichen gleichmäßigen Bogen nach unten gekrümmt, wobei das Einlaßende 13 der Platte 9 gegenüber der Horizontalen etwas im Winkel nach unten und das Abgabeende 14 der Platte 9 beinahe vertikal angeordnet ist, um die Bahn 5 in den Walzenspalt 10 zwischen der Prägewalze 11 und der Stützwalze 12 hinunter zu lenken, die so angetrieben wird, daß die Bahn 5 von der Platte 9 in den Walzenspalt 10 gezogen wird. Die Bahn gelangt über den kurzen Abstand vom Plattenende 14 direkt nach unten in den Walzenspalt 10.
Eine Anzahl untereinander gleicher Heizbänder 15 ist quer an der Unterseite 16 der Platte 9 befestigt, um die Platte 9 zu erwärmen, die wiederum die Thermoplastbahn 5 erwärmt. Eine Vielzahl von Infrarotheizvorrichtungen 17-20 ist in gleichmäßigem Abstand oberhalb der Plattenoberfläche angeordnet, um die Bahn von oben her zu erwärmen, während sie zwischen den Infrarotheizvorrichtungen 17-20 und der Platte 9 hindurchgeht. Jeder geeignete fnfrarotwärmesensor 21 kann angrenzend am Abgabeende 14 der Platte 9 angeordnet sein, um die Temperatur der Bahn 5 zu überwachen, und sendet Signale zu einer Steuerung 22, die den Betrieb der Infrarotheizvorrichtungen 17-20 automatisch steuert. Die Erwärmung kann auch, wenn gewünscht, nicht automatisch, sondern manuell gesteuert werden.
Somit ist eine Prägevorrichtung beschrieben worden, bei der eine einzige perforierte Platte aus rostfreiem Stahl eingesetzt wird, die das Entweichen der während des Erwärmungszyklus erzeugten gasförmigen Produkte zuläßt, wodurch die Verzerrung des Thermoplastmaterials verhindert wird. Die relative Bewegung zwischen der Platte und dem Material, wenn sich das Material über die fixierte Platte bewegt, trägt zum Entweichen der gasförmigen Produkte bei. Die Form, Position und glatte Außenfläche der Platte ermöglicht es dem Material, sich mit wenig oder ohne Widerstand darüberzubewegen. Die Platte sorgt für die Abstützung des erwärmten Materials, was eine Verzerrung des Materials durch sein Eigengewicht verhindert, und ist so konstruiert, daß sie das Material in die Oeffnung des Walzenspalts zwischen der Präge- und der Stützwalze führt. Es kann gesagt werden, daß die Platte das Material dazu bringt, sich in einer Abwärtsrichtung zur Prägewalze hin zu bewegen, anders als bei der US-PS-2,776,451, die das Bewegen des Materials in einer Aufwärtsrichtung vor der Abwärtsbewegung lehrt.
Die Eintritts- und Austrittsabschnitte können, wenn sie sich der Horizontalen bzw. Vertikalen nähern, diese Ausrichtungen erreichen oder sich nur zu ihnen hin krürnmen, ohne sie zu erreichen.
Die Anordnung mit erwärmter Platte ist besonders gut für Vinylprodukte geeignet, die Stabilität und Festigkeit verlieren, wenn sie während des Prägevorgangs erwärmt werden. Die Vinylprodukte können auf der Platte bis zu einem Erweichungspunkt zum Prägen erwärmt und gestützt in den Walzenspalt zwischen der Präge- und der Stützrolle geführt werden. Auf diese Weise kann die Spannung auf ein Minimum reduziert werden, was Verzerrung verhindert. Das gilt besonders für Wandverkleidungen in Vinylkonstruktion.

Claims

GENCORP INC.

1. Prägevorrichtung umfassend drehbare Präge- und Stützwalzen (11,12), die einen Walzenspalt (10) bilden, sowie eine Einrichtung, mit der eine Bahn aus thermoplastischem Material an einer Erwärmungsvorrichtung vorbei und in den Walzenspalt (10) transportiert wird,

dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmungseinrichtung eine gekrümmte erwärmbare perforierte Platte (9) umfaßt, die oberhalb des Walzenspalts (10) angeordnet und so befestigt ist, daß sie im Betrieb eine Bahn aus dem genannten Material gleitbar abstützt, und von einer im allgemeinen senkrechten Austrittsposition (14) oberhalb des Walzenspalts (10) nach oben und von der Senkrechten weg zu einem Eintrittsabschnitt (13) gekrümmt ist, der sich der Horizontalen nähert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Erwärmungseinrichtung weiters zumindest eine Heizvorrichtung (17-20) umfaßt, die im Abstand über der Plattenoberfläche angeordnet ist, um einer sich entlang dieser Oberfläche bewegenden Materialbahn zusätzliche Wärme zuzuführen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die zumindest eine Heizvorrichtung über der Platte (9) eine oder mehrere Infrarotheizvorrichtungen (17-20) umfaßt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Platte (9) mit einer Reihe von elektrischen Heizbändern (15) an ihrer Unterseite (16) erwärmbar ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Platte (9) aus rostfreiem Stahl besteht.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Einrichtung zum Antreiben einer Materialbahn eine Einrichtung zum rotierenden Antreiben der Stützwalze (12) umfaßt.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Einrichtung zum Antreiben einer Materialbahn über der Platte (9) angeordnete Antriebswalzen (7) umfaßt.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die eine Spannwalze (8) zum Angriff an einer genannten Bahn aus thermoplastischem Material stromaufwärts vom Eingang (13) der Platte (9) umfaßt.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Gleitoberfläche der Platte (9) vom Eingang (13) zum Ausgang (14) hin einen im wesentlichen kontinuierlichen Bogen bildet.

10. Verfahren zum Prägen einer thermoplastisches Material enthaltenden Bahn (5), bei dem die Bahn (5) erwärmt und kontinuierlich durch einen Walzenspalt (10) geführt wird, der von einer Prägewalze (11) und einer Stützwalze (12) gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß

die Bahn (5) erwärmt wird, indem sie über die Oberfläche einer feststehenden erwärmten Platte (9) gleiten gelassen wird, welche die Bahn (5) abstützt, während sie gleitet, die gleichmäßig von einer Seite des Walzenspalts (10) her zu einem im allgemeinen nach abwärts gerichteten Ausgangsabschnitt (14) über dem Walzenspalt (10) nach unten gekrümmt ist und Perforationen zum Entweichen von Gas aus dem Bereich zwischen der Platte (9) und der Bahn (S) aufweist.

11. Verfahren nach Anspruch 10, bei der die Bahn (5) anfänglich an einem im allgemeinen horizontalen Eingangsabschnitt (13) davon auf die Platte (9) trifft.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, bei dem das thermoplastische Material ein thermoplastisches Material vom Vinyltyp ist.

13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem die Bahn (5) eine Gewebe- oder eine Papierverstärkung auf der Rückseite aufweist.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, welches darin besteht, aus der Bahn (5) eine Wandverkleidung herzustellen.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, bei dem von zumindest einer Heizvorrichtung (17-20), die im Abstand über der Oberfläche der Platte (9) angeordnet ist, Wärme auf die Bahn (5) abgegeben wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, bei dem die Bahn (5) kontinuierlich von über der Platte (9) angeordneten Antriebswalzen (7) angetrieben wird.