DE69217870T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Giessen von Kunststoffverbundmaterial - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Maschine zum Gießen von Kunststoffverbundmaterial, das ein aufgeschäumtes Kunststoffmaterial in Kombination mit einem steifen Kunststoffmaterial enthält, z.B. aufgeschäumtes Polystyrol in Verbindung mit steifen Polystyrolplatten.
• Der Begriff "steif" in der vorliegenden Beschreibung ist relativ zu sehen, d.h. um ein Material zu beschreiben, das allgemein eine höhere Steifigkeitscharakteristik zeigt als diejenige des Kunststoffmaterials, mit dem das steife Material verbunden ist; demzufolge ist unter diesen Begriff auch ein dünnes Plattenmaterial zu verstehen.
• Um diese Materialien zu vergießen, die Dampf benötigen, der aufgebracht werden muß, um ein Sintern des aufgeschäumten Kunststoffmaterials und ein gleichzeitiges Anhaften an dem steifen Material zu bewirken, ist bereits aus der italienischen Patentschrift Nr. 1 185 507 (und außerdem aus der DE-A- 3604175 und der GB-A-1447110) die Verwendung einer Form bekannt, die aus zwei Halbformen besteht, die zwischen sich einen Formhohlraum definieren, der geeignet ist, beide Matenahen aufzunehmen, von denen eines, d.h. das steifere Plattenmaterial, zunächst vorgeformt wird, wobei es nur mit der unteren Halbform in Kontakt steht, und das andere Material anschließend durch einen Sinterschritt in der geschlossenen Form auf das erste aufgebracht wird.
• Bei dieser Technik wird das steife plattenförmige Kunststoffmaterial an seinen äußeren Rändern festgehalten und im heißen Zustand verformt, und zwar zunächst aufgrund des Versatzes der entsprechenden Halbform unter der Ebene, in der das Plattenmaterial erstreckt ist, wobei anschließend das Material durch Erzeugung eines Unterdrucks zwischen der Halbform und dem Material genau an die Halbform angepaßt wird.
• Anschließend wird die obere Halbform abgesenkt und in den resultierenden Hohlraum wird das aufgeschäumte Kunststoffmaterial unter stoßweiser Beaufschlagung durch Dampf und abwechselnden Dampfbeaufschlagungsschritten und Evakuierungs- oder Druckabsenkungsschritten gegossen, um dem aufgeschäumten Material auch in den dem steiferen Material benachbarten Bereichen Gelegenheit zum Sintern zu geben, wodurch eine wirkungsvolle Verbindung der beiden Materialien untereinander bewirkt wird.
• Das Verfahren und die Einrichtung gemäß dem Stand der Technik haben den Vorteil, daß der Gießprozeß mittels einer einzelnen Form bestehend aus zwei Halbformen ausgeführt werden kann, die relativ zueinander beweglich sind, da dies aus konstruktiver Sicht vorteilhaft ist.
• Leider sind diese ungeeignet, wenn man ein Verbundmaterial herstellen möchte, das aus einen steifen Plattenmaterial auf beiden oder mehreren gegenüberliegenden Oberflächen des aufgeschäumten Kunststoffmaterials besteht.
• Andererseits wächst der Bedarf an der Herstellung von Verbundmaterialien, die aus steiferem Plattenmaterial an den Außenseiten bestehen, und zwar sowohl, weil eine solche Struktur den resultierenden Gegenstand mit einer größeren Festigkeit ausstattet, als auch aufgrund der beträchtlich erweiterten Möglichkeiten hinsichtlich Verwendung und Vielfalt der herstellbaren Gegenstände.
• Tatsächlich verleiht eine Außenfläche aus einem solchen Material dem fertigen Gegenstand Eigenschaften wie Undurchlässigkeit, Härte und Schlagfestigkeit neben einem gefälligerem Äußeren und der Waschbarkeit, eine Eigenschaft, die im Gegensatz dazu aufgeschäumtes Polystyrol selbstverständlich nicht aufweist. Derzeit muß z.B. auf dem Verpackungssektor, wo aufgeschäumtes Polystyrol aufgrund seiner Eigenschaften eines geringen Gewichts, der Isolationsfähigkeit, der Gießbarkeit und der geringen Kosten weite Anwendung findet, das Material nach Gebrauch zumeist als Abfall behandelt werden, da es Beschädigungen aufweist und nicht wiederverwendet werden kann, was offenkundig Probleme hinsichtlich Entsorgung und Umweltbelastung zur Folge hat. Im Gegensatz dazu könnte das Material mit steifer, glatter und kompakter Oberfläche an seinen Außenseiten wiederverwendet werden. In jedem Fall könnten viele Gegenstände hergestellt werden, die zur Zeit aus anderen Materialien und mit teuereren Verfahren und Maschinen produziert werden müssen.
• Das technische Problem, auf das die vorliegende Erfindung abzielt, ist genau die Beseitigung der Nachteile und Einschränkungen, die die Verfahren und Anlagen nach dem Stand der Technik zeigen, indem ein Verfahren und eine Maschine bereitgestellt werden, die es möglich machen, Gegenstände aus Kunststoffmaterial mit Oberflächen aus einem steiferen Material auf mindestens zwei entgegengerichteten Flächen nach einfacheren Verfahrensweisen und mittels einfacherer Anlagen herzustellen.
• Im Rahmen dieser Zielsetzung stellt die Erfindung des weiteren ein Verfahren und eine Maschine bereit, die es möglich machen, weggeworfenes steifes Material rückzugewinnen und wiederzuverwenden, um so Probleme hinsichtlich Entsorgung und Umweltbelastung zu vermeiden.
• Zur Verwirklichung dieses Ziels wird gemäß der Erfindung ein Verfahren zum Gießen von Kunststoffverbundmaterial vorgeschlagen, das aufgeschäumtes Kunststoffmaterial in Kombination mit steifem Kunststoffmaterial enthält, bei dem das steife Kunststoffmaterial zunächst vorgeformt und das aufgeschäumte Kunststoffmaterial mittels stoßartig aufgebrachtem Dampf auf das steife Material gegossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt des vorzuformenden steifen Materials von dem als Ausgangsmaterial verwendeten steifen Material während des Vorformungsschritts abgetrennt wird, und daß das vorgeformte Material in der Halbform für die Vorformung zum Gießschritt transportiert wird, und nach dem Gießschritt zurück zur Vorformungsstation gebracht wird, in der auf dem aufgeschäumten Kunststoffmaterial ein weiterer Abschnitt aus steifem Kunststoffmaterial einer Vorformung unterzogen wird, wobei der weitere Abschnitt des steifen Kunststoffmaterials gleichzeitig von dem steifen Ausgangsmaterial abgeschnitten wird, und der weitere Abschnitt anschließend im heißen Zustand mit dem aufgeschäumten Kunststoffmaterial verbunden wird, wobei das bei den Vorformungsschritten anfallende Abfallmaterial bei jedem Vorformungsschritt in die Rückgewinnungsstation geschickt wird, bevor die Halbform für die Vorformung zur Vorformungsstation zurückgebracht wird.
• Für die Durchführung des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Maschine für das Gießen von Kunststoffverbundmaterialien vorgeschlagen, wobei diese Maschine umfaßt: eine Vorformungsform zur Vorformung eines steifen Kunststoffmaterials und eine Gießform zum Gießen eines aufgeschäumten Kunststoffmaterials, eine Fördereinrichtung für die Zuführung des steifen Kunststoffmaterials in die Vorformungsform, und eine Fördereinrichtung für die Überführung des aufgeschäumten Kunststoffmaterials in die Gießform, sowie eine Einrichtung zur stoßartigen Aufbringung von Dampf auf die Gießform, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Gießform Einrichtungen verbunden sind, um den vorzuformenden Materialabschnitt abzutrennen, wobei die Abtrenneinrichtungen gleichzeitig mit der Gießform arbeiten, und daß sich beide Formen eine einzelne Halbform teilen, die zwischen der Vorformungsstation und der Gießstation beweglich hin- und herwechselt, wobei die Fördereinrichtung für die Zuführung des steifen Kunststoffmaterials während einem der Schritte des Gießens und der Bewegung der Halbform angesteuert werden kann.
• Durch ein Verfahren und eine Maschine gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine einwandfreie Vorformung eines ersten steifen Materials erzielt, indem ein Unterdruck in der Vorformungs-Halbform erzeugt wird, und der Aufbau ist gegenüber einer Maschine, die mit getrennten Vorformungs- und Gießformen ausgestattet ist, vereinfacht, da gemäß der vorliegenden Erfindung eine einzelne Halbform bereitgestellt wird, die von der Vorformungsstation, in der der erste Abschnitt des steifen Materials vorgeformt wird, zu der Gießstation verfährt, und anschließend für den folgenden Vorformungsschritt und die thermische Aushärtung des anderen Abschnitts aus steifem Material zurückkehrt, wobei nur diese Halbform bewegt werden muß.
• Da diese Halbform nur mit dem vorgeformten Materialabschnitt zur Gießstation verfahren wird, der daher von dem zugeführten Material abgetrennt ist, kann der Abfall nutzbringend in die Rückgewinnungsstation gebracht werden, ohne daß der Abfall irgendeine Verunreinigung durch Schmiermittel, Formtrennmittel, Schaumperlen oder andere Substanzen erfährt, und der Abfall daher wiederverwendbar ist. Außerdem wird der Vorgang des Abfallabschnitts nach dem Auswurf des geformten Teils aus der Maschine vermieden. Da das geformte aufgeschäumte Material eine gewisse Elastizität beibehält, kann das Aufbringen der Platte aus steifem Material auf das aufgeschäumte Material mittels derselben Form erfolgen, in der das steife Material vorgeformt wurde, bevor das Gießen des aufgeschäumten Materials durchgeführt wird, wobei die letztendliche Verbindung der Platte aus steifem Material bei hoher Temperatur in der gleichen Form stattfindet, in der zuerst das aufgeschäumte Material gegossen wurde. Auf diese Weise wird ein einfacherer Aufbau erzielt.
• Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden umfassenden Beschreibung dieser Erfindung klar, die sich auf ein bevorzugtes, jedoch nicht ausschließliches Ausführungsbeispiel bezieht, das beispielhaft in den beigefügten Zeichnungen wiedergegeben ist; es zeigen:
• Fig. 1 einen Seitenriß einer erfindungsgemäßen Maschine;
• Fig. 2 eine schematische Draufsicht der gleichen Maschine, wobei der Klarheit halber einige Teile weggelassen sind;
• Fig. 3 eine Vorderansicht eines Abschnitts der Maschine der vorigen Figuren, die nur die Vorformungsform zeigt;
• Fig. 4 eine Seitenansicht eines Abschnitts der Maschine in einem vergrößerten Maßstab, die den Bereich der Vorformungs- und Gießform zeigt;
• Fig. 5a, 5b und 5c Ansichten in einem gegenüber den vorigen Figuren vergrößerten Maßstab, die einen Abschnitt der Vorformungsforn in verschiedenen Schritten des Funktionsablaufs wiedergeben;
• Fig. 6 ein Blockdiagramm des zentralen Steuerteils zur Steuerung der erforderlichen Operationen für das Formen eines Gegenstands aus Kunststoffverbundmaterial;
• Fig. 7 - 18 schematische Darstellungen der aufeinanderfolgenden Operationsschritte für die Erzeugung eines Gegenstands aus Kunststoffverbundmaterial mit miteinander verbundenen Platten an gegenüberliegenden Seiten mittels des Verfahrens und der Maschine gemäß der vorliegenden Erfindung.
• Zunächst wird gemäß Fig. 1 - 3 eine Maschine für das Gießen von Kunststoffverbundmaterial wie einem aufgeschäumten Kunststoffmaterial, insbesondere aufgeschäumtem Polystyrol, in Verbindung mit einem steifen Kunststoffmaterial, insbesondere einem steifen Polystyrol in Plattenform, im wesentlichen mit einer Vorformungsstation 1, in der das steife Kunststoffmaterial 2 vorgeformt wird, einer Gießstation 3, in der das aufgeschäumte Kunststoffmaterial auf das vorgeformte Material aufgebracht wird, einer Station 4, in der das steife Material 2 zu der Vorformungsstation 1 gefördert wird, und einer Fördereinrichtung 5 zur Förderung des geformten Kunststoffmaterials zu der Gießstation 3 bereitgestellt.
• Die Maschine ist des weiteren mit einer Auswerferstation 6 und, wenn das steife Kunststoffmaterial 2 dies erfordert, mit einer Vorwärmstation 7 versehen, die neben der Vorformungsstation 1 angeordnet ist.
• Was die Gießstation 3 anlangt, ist diese außerdem mit einer Zuführungseinrichtung 8 für die stoßartige Zuführung von Dampf ausgestattet, damit das geschäumte Kunststoffmaterial ein Sintern entsprechend einer allgemein bekannten Technik erfährt, die z.B. in der oben angeführten italienischen Patentschrift 1 185 507 offengelegt und dargestellt ist, und verfügt außerdem über eine Zuführungseinrichtung 9 für die Zufuhr eines Kühlmittels.
• Die Zuführstation 4 umfaßt Zuführungseinrichtungen für die Zuführung von steifem Kunststoffmaterial 2, die im wesentlichen durch eine Vorratsrolle 10 gebildet wird, von der das Material abgewickelt wird, und durch eine Aufwickelrolle 11, auf die das Abfallmaterial 12 aufgewickelt wird, und wobei die Rolle 1 durch einen Antriebsmotor 13 intermittierend in Drehung versetzt wird, der durch eine zentrale Steuereinheit angesteuert wird, die schematisch dargestellt und mit dem Bezugszeichen 14 versehen ist (Fig. 6).
• Das Material 2 wird mindestens in der Vorformungsstation 1 durch eine Führungseinrichtung 15 geführt, und wird in Richtung des Pfeiles F1 weitertransportiert.
• Die Vorwärmstation 7 wird vorzugsweise durch einen Vorwärmer 16 gebildet, insbesondere einen Infrarot-Strahlungsvorwärmer, der aufgelagert und quer (Pfeile F2 in Fig. 2) zur Bewegungsrichtung des Endlosmaterials 2 durch einen Führungskörper 17 zwischen einer Betriebsposition über dem Material 2 (deren Lage durch die durchgezogenen Linien in Fig. 2 dargestellt ist) und einer abgesetzten Ruheposition neben derselben (die Ruheposition ist durch die gestrichelten Linien in Fig. 2 dargestellt) hin- und hergeführt wird. Selbstverständlich werden die Anzahl der Heizelemente 18 und/oder deren Leistung und/oder die Verweildauer des Vorwärmers 16 über dem Material 2 in Abhängigkeit vom jeweiligen Material und den Vorwärmanforderungen gewählt. Die Bewegung des Vorwärmers 16 wird z.B. mittels einer motorischen Antriebseinrichtung 19 und einem Antriebsriemen 20 erreicht, der an einem Punkt mit dem Vorwärmer verbunden ist und um eine feststehende Achse zurückgeführt ist, die in der Anordnung 17 gehaltert ist. Die motorische Antriebseinrichtung 19 wird ebenfalls von der zentralen Steuereinheit 14 gesteuert.
• Die Vorformungsstation 1 und die Gießstation 3 bestehen im wesentlichen aus einer Vielzahl von vertikalen Aufständerungen 21, die auf einer flachen Grundplatte 22 verankert und im Abstand voneinander angeordnet sind, auf denen Führungsbüchsen 23 gleiten können, an denen wiederum eine waagrechte Trägerplatte 24 befestigt ist, die demzufolge in vertikaler Richtung angehoben oder abgesenkt werden kann, z.B. mittels Kniehebelmechanismen, die allgemein durch 25 bezeichnet sind, und die ihre paarweise Betätigung durch eine entsprechende motorische Anstriebseinrichtung 26 erhalten, die ebenfalls von der zentralen Steuereinheit 14 gesteuert wird.
• Auf der Trägerplatte 24 ist ein horizontal beweglicher Schlitten 27 angeordnet, der in Richtung des Pfeils F3 gleiten kann, d.h. bei der hierin dargelegten beispielhaften Verwirklichung im wesentlichen senkrecht zur Richtung F1 der Vorschubbewegung des steifen Materials 2, wobei der Schlitten 27 eine Länge hat, die im wesentlichen der Längserstreckung der beiden Stationen 1 und 3 in horizontaler Richtung entspricht. Der Schlitten 27 wird durch eine motorische Antriebseinrichtung 28 mittels eines Antriebsriemens 29 bewegt, der an einer Stelle mit dem Schlitten 27 verbunden ist und über eine feste Achse 30 zurückgeführt wird, wobei der Schlitten 27 entlang Längsführungen 31 geführt wird, die zwischen den beiden Reihen der Aufständerungen 21 auf der Trägerplatte 24 befestigt sind und in gleitenden Eingriff mit entsprechenden Führungsstücken 32 des Schlittens 27 stehen.
• An seiner linken Seite (Fig. 1) trägt der Schlitten 27 eine Vorformungs-Halbform 33, und auf seiner rechten Seite trägt der Schlitten eine gegebenenfalls gefederte (d.h. durch die Federn 35) Aufnahmefläche 34, die ausgeführt ist, um die gegossenen Gegenstände P aufzunehmen. Die Vorformungs-Halbform 33 in der Vorformungsstation 1 kann mit einer Gegenform 36 zusammenarbeiten, die bei der hierin beschriebenen beispielhaften Verwirklichung mittels der Büchsen 37, die entlang den Aufständerungen 21 gleiten, in vertikaler Richtung beweglich ausgeführt ist, die aber ebensogut stationär ausgeführt sein kann. Die Konfiguration der einander gegenüberstehenden Formhohlräume der Halbform 33 und der Gegenform 36 ist derart, daß diese in ihrer Vorformungsposition, d.h., wenn die Vorformungsform geschlossen ist, einen Vorformungs-Formhohlraum entsprechend der Form bilden, die dem Endprodukt P zu verleihen ist. Die Gegenforn 36 kann z.B. durch hydraulische Stellelemente bewegt werden, die aus einer Zylinder/Kolbenstangeneinheit 38 bestehen, wobei deren Zylinder an einem Querträger 39 der Vorformungsstation 1 angelenkt ist, und deren Kolbenstange integral mit der Gegenform 36 verbunden ist. Die Betätigung wird durch die zentrale Steuereinheit 14 gesteuert. Die Halbform 33 kann mit Temperaturregelsystemen und mit Systemen zur Aufbringung eines Unterdrucks auf den Formhohlraum über geeignet angeordnete Kanäle ausgeführt werden.
• An der Gegenform 36 sind Einrichtungen zum Abtrennen oder Abschneiden angebracht, die in den Fig. 5a, 5b, 5c klarer erkennbar sind, und die durch die Schneidblätter 40 gebildet werden, die angeordnet sind, um den jeweils vorzuformenden Abschnitt von dem steifen Material 2 abzutrennen, indem dieser bei jedem Vorformungsschritt am Umfang abgeschnitten wird, wie dies aus dem folgenden deutlicher hervorgeht. In der Halbform 33 sind die Kanäle 33a erkennbar, die es möglich machen, in einer allgemein bekannten Weise einen Unterdruck auf den Formhohlraum der Halbform 33 aufzubringen.
• Die Gießstation 3 wird durch eine stationäre oder bewegliche Halbform 41 in einer allgemein bekannten Ausführung gebildet, um aufgeschäumte Kunststoffmaterialien mittels stoßartig aufgebrachtem Dampf zu vergießen, wie dies z.B. in der bereits weiter oben angeführten italienischen Patentschrift 1 185 507 dargelegt ist. Demgemäß sind in den Zeichnungen nur einige typische Elemente einer solchen Form allgemein angedeutet, wie z.B. die Einspritzkanäle 42 für die Einbringung des Materials 43, die mit einem Vorratsbehälter 44 verbunden sind, in dem das zu vergießende Material vorgehalten wird, die Kanäle 8 zur Versorgung mit Dampf, und die Kühlkanäle 9, die zu Sprühdüsen 45 führen. Außerdem sind jedoch auch eine Kondensatableiteinrichtung und eine Einrichtung zur Erzeugung eines Unterdrucks in dem Formhohlraum bereitgestellt. Das Bezugszeichen 46 bezeichnet den Hohlraum, der in Verbindung mit dem Hohlraum, der durch die Vorformungs-Halbform 33 gebildet wird, den Formhohlraum für das Kunststoffverbundmaterial bildet. Die Form enthält außerdem Auswerfer, die allgemein bekannt und daher nicht detailliert dargestellt sind, um die gegossenen Gegenstände P aus der Form auszuwerfen.
• Seitlich an der Gießstation 3 ist die Auswerferstation 6 angeordnet, die im wesentlichen ein Auswerfelement 47, das beispielsweise auf pneumatischem Weg durch eine Zylinder/Kolbenstangeneinheit 48 betätigt wird, die durch die zentrale Steuereinheit 14 gesteuert wird, und dieses in einer Richtung senkrecht zur Bewegungsrichtung des Schlittens 27 bewegt, und ein Transportband 49 oder eine andere Transportvorrichtung umfaßt.
• Das Transportband 49 befindet sich mit seinem oberen Trum auf der gleichen Höhe wie die Aufnahmeplatte 34 (in der angehobenen Position des Schlittens 27), auf der sich auch das Auswerfelement 47 bewegt, so daß das Transportband 49 die gegossenen Teile P von der Platte 34 übernimmt und sie in einer Richtung parallel zur Vorschubrichtung des Materials 2 zu einer Sammelvorrichtung transportiert, die in den Zeichnungen nicht dargestellt ist. Das Transportband 49 läuft um eine Walze 50 und wird synchron zum Auswerfelement 47 intermittierend durch eine motorische Antriebseinrichtung 51 betätigt.
• Wie in Fig. 6 schematisch dargestellt, werden alle vorbeschriebenen Betätigungselemente, die Bewegungen der verschiedenen beweglichen Elemente der Maschine bewirken, durch eine zentrale Steuereinheit 14 nach einer vorgegebenen Sequenz gesteuert, die im folgenden unter Bezug auf die Fig. 7 - 18 genauer beschrieben wird.
• Der erste Schritt bei der Durchführung des Gießens von Verbundmaterial umfaßt die Vorlage eines ersten Abschnitts des steifen Kunststoffmaterials 2 für den Vorformungsvorgang. Hierfür wird das bandförmig vorliegende Material 2 um einen Schritt vorwärtsgeschoben und bei Bedarf unter dem Vorwärmer 16 in seiner Verarbeitungsposition für eine voreingestellte Zeit vorgewärmt, nach deren Ablauf die Vorwärmeinrichtung in ihre Ruhestellung zurückgezogen wird.
• Fig. 7 zeigt schematisch die Situation, wie sie kurz vor dem Vorformungsvorgang vorliegt.
• Während des nächsten Schritts gelangt das Material 2 in seine Vorformungsposition innerhalb der Vorformungsform 1. Die zentrale Steuereinheit 14 steuert simultan die motorische Antriebseinrichtung 26 und die Hydraulikeinrichtung 38 an, und die beiden Halbformen 33 und 36 werden in eine Position gebracht, die im wesentlichen mit der Ebene des Materials 2 (Fig. 8) übereinstimmt. Das letztere wird entsprechend dem Formhohlraum der Halbform 33 verformt, indem in diesem durch die Kanäle 33a ein Unterdruck erzeugt wird, wobei gleichzeitig der vorgeformte Abschnitt 2a von dem Bandmaterial 2 entlang einer Umfangslinie durch die Schneidblätter 40 (Fig. 5a) abgeschnitten wird. Das Abfallmaterial 12 verbleibt als zusammenhängendes Band und wird im Zuge der nachfolgenden Schritte des Vorschubs des Materials 2 auf der Rolle 11 aufgewickelt und kann durch geeignete Verfahren nutzbringend wiederverwertet werden.
• Während der Vorformung befindet sich der vorher fertiggestellte gegossene Gegenstand P in der Gießform 3, wobei er in der oberen Halbform 41 gehalten wird.
• Nachdem der Schritt der Vorformung des steifen Materials 2 abgeschlossen ist, wird durch die zentrale Steuerungseinheit 14 der Befehl zur Öffnungsbewegung der Halbformen 33 und 36 gegeben, wobei gleichzeitig die Auswerfer angesteuert werden, um den fertigen Gegenstand P aus der Halbform 41 auszuwerfen. Wenn der Schlitten 27 anschließend abgesenkt wird, verbleibt der vorgeformte Abschnitt 2a auf der Halbform 33, während der Gegenstand P aus der Gegenform 41 freigegeben wird und auf der Aufnahmeplatte 34 verbleibt (Fig. 9).
• Wenn der Schlitten 27 seine unterste Position erreicht, wird durch die zentrale Steuereinheit 14 die motorische Antriebseinrichtung 28 aktiviert, die veranlaßt, daß der Schlitten 27 in den Fig. 7 - 18 nach rechts bewegt wird, wodurch die Halbform 33 mit dem darin befindlichen vorgeformten Teil unter die Halbform 41 und die Aufnahmeplatte 34 zur Auswerferstation gebracht werden (Fig. 10).
• Nunmehr sendet die zentrale Steuereinheit den Befehl zur Aufwärtsbewegung des Schlittens 27, so daß die Halbformen 33 und 41 in gegenseitigen Kontakt kommen, um den Formhohlraum für das aufgeschäumte Kunststoffmaterial entsprechend der bekannten Technik zu bilden, bei der das Gießen durch Einspritzen des Materials durch die Einspritzkanäle 42 in den Formhohlraum erfolgt, worauf stoßartig Dampf entsprechend einem Impulsmuster in die Halbform 41 eingebracht wird, um ein Sintern des Materials zu bewirken, und um es gleichzeitig mit dem steifen Material 2a zu verbinden, wobei simultan das Auswerfelement 47 angesteuert wird, um das bereits fertiggestellte Teil P auf das auswerferseitige Transportband 49 zu bringen (Fig. 11).
• Wenn der Gießschritt abgeschlossen ist, wird der Schlitten 27 nach unten verfahren, wodurch die Öffnung der Form 3 sowie die Ausformung des soeben gegossenen Teils 5 veranlaßt werden, und zwar derart, daß das Teil 5 danach z.B. durch einen Unterdruck auf der unteren Halbform 33 gehalten wird (Fig. 12). Das Zurückhalten des Teils 5 auf der unteren Form 33 kann vorteilhaft sein, um die Kühlungsmaßnahmen abzuschließen, während die Halbform 33 in ihre Vorformungsposition (Fig. 13) zurückbewegt wird, wo die Aufbringung des steifen Materials auch auf der Seite des Teils 5 stattfindet, die der Seite gegenuberliegt, auf die bereits das steife Plattenmaterial 2a aufgebracht ist. Zwischenzeitlich wurde auch das Bandmaterial 2 um einen Schritt weiterbewegt.
• Anschließend wird der Schlitten 27 in Aufwärtsrichtung verfahren, und die Gegenform 36 wird in Abwärtsrichtung verfahren, und die Vorformung einer Platte des steifen Materials 2 auf dem aufgeschäumten Material wird durchgeführt, indem beide Halbformen 33 und 36 in geschlossenen Kontakt miteinander gebracht werden (Fig. 14). Die Ausbildung der Hohlräume in den beiden Halbformen 33 und 36 macht es möglich, die neue Platte aus steifem Material 2 ideal vorzuformen, wobei das Material gleichzeitig am Umfang abgeschnitten wird (Fig. 5c). Die Gegenform 36 ist nicht unbedingt erforderlich, nur das Vorhandensein der Schneideinrichtung 40 ist unabdingbar. Im Fall ohne eine Gegenform 36 ist es bei dem bereits vorhandenen gegossenen aufgeschäumten Material nicht möglich, daß das Material 2 einwandfrei am gesamten gegossenen aufgeschäumten Material anhaftet, es ist jedoch immer möglich, eine Vorformung durchzuführen, durch die dem Material 2 eine Form verliehen wird, die der Form der Oberseite des Teils 5 nahekommt, da über die am Umfang angeordneten Kanäle 33a ein Unterdruck in der Halbform 33 (Fig. 5b) erzeugt wird. Das Material 2 wird durch die Schneidblätter 40 am Umfang abgeschnitten. Das Material 2 kann selbstverständlich vorgewärmt werden.
• Das Teil 5 mit dem vorgeformten Plattenmaterial 2b wird nun auf der unteren Halbform 33 belassen (Fig. 15) und in die Gießstation 3 zurückgebracht (Fig. 16). Die Gießform wird nun geschlossen (Fig. 17) und Dampf auf der Seite der Platte 2b in diese eingeleitet. Auf diese Weise wird die Hochtemperaturverbindung der Platte 2b mit dem aufgeschäumten Material auf der gesamten Ober- und Umfangsfläche des aufgeschäumten Materials erreicht, da der Hohlraum der Halbform 41 der Form der Ober- und Seitenfläche des zuvor gegossenen aufgeschäumten Materials entspricht, und da das aufgeschäumte Material eine gewisse Elastizität aufweist und die Platte 2b eine begrenzte Dicke hat, wird eine vollkommene Anhaftung an allen Punkten erreicht.
• Die Dampftemperatur kann Z.B 110ºC betragen, und der Schritt für die Einleitung des Dampfes für das vollkommene Haften beider Materialien kann einige Sekunden betragen. Vor dem erneuten Öffnen der Form 3 kann die Zwischenschaltung eines Kühlschrittes angebracht sein.
• Nun wird die Gießform 3 durch Absenken des Schlittens 27 zusammen mit der Halbform 33 geöffnet, wobei das fertiggestellte Teil P auf geeignete Weise in der oberen Halbform 41 gehalten wird, z.B. mittels eines Unterdrucks (Fig. 18). Während dieses Schritts kann die Abkühlung abgeschlossen werden, oder, wenn diese Abkühlung nicht bereits bei noch geschlossener Form begonnen wurde, kann die Abkühlung zum jetzigen Zeitpunkt erfolgen.
• Der Schlitten 27 wird nun in seine Position für die aufeinanderfolgende Vorformung von Teilen gebracht. Zwischenzeitlich wurde auch das steife Bandmaterial 2 um einen Schritt weiterbewegt.
• Man erkennt, daß die Maschine nun in einer Position ist, in der sie für eine weitere Vorformungs- und Gießoperation bereit ist, so daß der oben beschriebene Zyklus wiederholt werden kann.
• Vorteilhaft wird für die Erzielung eines Gegenstands, der einander entgegengerichtete harte und glatte Oberflächen hat, eine einzelne Halbform verwendet, die versetzt werden kann, um mit einer Gieß-Halbform (und ggf. mit einer Vorformungs- Halbform) verbunden zu werden, wobei die Formung des ersten Abschnitts aus steifem Material stattfindet, wenn dieser vom Vorratsband abgeschnitten ist, während der zweite Abschnitt, der ebenfalls von dem Vorratsband abgeschnitten ist, unter hoher Temperatur auf das bereits geformte Material aufgebracht wird, wobei eine ideale und dauerhafte Anhaftung erzielt wird.
• Das verbleibende Material wird in keiner Weise irgendwelchen Umformungen oder Maßnahmen unterzogen, durch die es beeinträchtigt werden könnte und nicht länger wiederverwendbar oder rückgewinnbar wäre. Ein Umdrehen des Teils mit der Oberseite nach unten, um zwei Platten aus steifem Material auf einander entgegengerichteten Seiten desselben aufzubringen, ist nicht mehr erforderlich. Die besondere Anordnung der Formen im Hinblick auf die Zuführ- und Auswerfoperationen führt zu einer besonders zweckmäßigen Maschine mit geringen Gesamtabmessungen. Es ist anzumerken, daß die gleichen Ergebnisse auch ohne die Halbform 36 erzielt werden können, wodurch die Maschine weiter vereinfacht wird. Da das vorgeformte Material stets auf der gleichen Halbform zu der Gießstation gebracht wird, sind keine zusätzlichen Einrichtungen erforderlich, um das Material zwischen der Vorformungs- und der Gießstation zu transferieren, und für die Wiedergewinnung des Abfallmaterials sind die Vorschubeinrichtungen für das Vorschubmaterial ausreichend. Das Verfahren und die Maschine gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglichen es des weiteren, Verbundmaterialien zu gießen, bei denen das steife Material eine sehr geringe Dicke aufweisen kann.
• Die Maschine ist auch für das gleichzeitige Gießen einer Vielzahl unterschiedlicher Teile geeignet, oder sie kann in einfacher Weise für diesen Zweck angepaßt werden.
• Selbstverständlich sind auch Modifikationen und Varianten außer den weiter oben hierin genannten möglich. Zum Beipiel könnte das Anheben des Schlittens 27 auf hydraulische Weise erfolgen. Das Auswerfelement 47 könnte geringfügig vor dem Gießschritt aktiviert werden (durch Anordnung des Auswerfelements 47 und des Transportbandes 49 auf der Höhe des Schlittens 27 in seiner abgesenkten Position). Die Zuführung des steifen Materials 2 und/oder das Auswerfen der fertiggestellten Teile P könnte(n) ebenfalls zusammen mit den Formen 1 und 3 erfolgen. Die Bewegung des Schlittens 27 könnte auch mittels eines Systems aus Zahnstange und Ritzel erfolgen. Es wäre auch möglich, die Anordnung der Halbformen 33, 36 und 41 in dem Sinn zu vertauschen, daß die horizontal bewegliche Halbform oberhalb der anderen beiden Halbformen angeordnet werden kann.

Claims (17)

1. Verfahren zum Gießen von Kunststoff-Verbundmaterial, das aufgeschäumtes Kunststoffmaterial in Kombination mit hartem Kunststoffmaterial (2) enthält, bei dem das harte Material (2) zuerst vorgefomt und das aufgeschäumte Kunststoffmaterial (43) mit dem harten Material (2) mittels stoßartig aufgebrachtem Dampf geformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abschnitt (2a) von hartem Material (2), der vorgefomt werden muß, von dem harten Material (2), das als Ausgangsmaterial für einen Vorformungsschritt verwendet wird, abgeschnitten wird, und daß das vorgeformte Material zu einem Gießschritt in der Halbform (33) für die Vorformung transportiert wird, und nach dem Gießschritt zurück zur Vorformungsstation (1) gebracht wird, in der auf dem aufgeschäumten Kunststoffmaterial (43) ein weiterer Abschnitt (26) aus hartem Kunststoffmaterial (2) einer Vorformung unterzogen wird, wobei der weitere Abschnitt des harten Kunststoffmaterials (2) gleichzeitig von dem harten Ausgangsmaterial abgeschnitten wird, und der weitere Abschnitt anschließend im heißen Zustand mit dem aufgeschäumten Kunststoffmaterial (43) verbunden wird, wobei das bei den Vorformungsschritten anfallende Abfallmaterial (12) bei jedem Vorformungsschritt in die Rückgewinnungsstation (11) geschickt wird, bevor die Halbform (33) für die Vorformung zur Vorformungsstation (1) zurückgebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das harte Kunststoffmaterial (2) als Endlosmaterial zugeführt wird und als Endlosmaterial zurückgewonnen wird, nachdem die vorzuformenden Abschnitte (2a, 2b) ausgeschnitten wurden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das harte Kunststoffmaterial (2) und das Abfallmaterial (12) in einer anderen Richtung (F1) als der Richtung (F3) des Transports der Halbform (33) für die Vorformung zwischen dem Vorformungsschritt und dem Gießschritt weitertransportiert werden, wobei die Richtungen vorzugsweise senkrecht zueinander sind.

4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das aufgeschäumte Formteil (43) auf dem harten Material (2a) auf der gleichen Halbform (33) für die Vorformung zur Vorformungsstation (1) zurückgebracht wird.

5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Abschnitt (2b) des harten Kunststoffmaterials (2) auf dem aufgeschäumten Kunststoffmaterial (43) vorgeformt wird und mittels Dampf in einer Gießform (41) erhitzt wird, um sich vollständig mit dem aufgeschäumten Kunststoffmaterial zu verbinden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Dampf mit einer Temperatur im Bereich vön 110ºC für einen Zeitraum von einigen Sekunden aufgebracht wird.

7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die fertigen Formteile in der Gießposition gehalten werden, während die Halbform (33) für die Vorformung für den Beginn eines neuen Vorformungs- und Gießzyklus zur Vorformungsstation (1) zurückgebracht wird.

8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein fertiggestelltes Formteil aus einer Gießposition freigegeben wird, nachdem die Vorformung eines nachfolgendes Teils ausgeführt worden ist.

9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Formteil in eine Auswerferstation (6) gebracht wird, während ein nachfolgendes vorgeformtes Teil in die Gießstation (3) gebracht wird.

10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das harte Kunststoffmaterial (2) vor den Vorformungsschritten vorgewärmt wird.

11. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorformungsschritt für das harte Material mindestens teilweise mittels Unterdruck erfolgt.

12. Maschine zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Maschine eine Form (33, 36) für die Vorformung eines harten Kunststoffmaterials (2) und eine Gießform (33, 41) zur Formgebung eines aufgeschäumten Kunststoffmaterials (43), Fördereinrichtungen (10, 11) zur Förderung des harten Kunststoffmaterials (2) zur Form (33, 36) für die Vorformung und Fördereinrichtungen (5, 42) zur Förderung des aufgeschäumten Kunststoffmaterials (43) zur Gießform (33, 41) sowie eine Einrichtung (8) zur Aufbringung von Dampf in stoßartigen Aufbringungsschritten auf die Gießform (33, 41) umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Form (33, 36) für die Vorformung eine Einrichtung (40) zum Abschneiden des vorzuformenden Materialabschnitts verbunden ist, wobei die Einrichtung (40) zum Abschneiden gleichzeitig mit der Form (36) für die Vorformung arbeitet, und daß beide Formen eine einzige Halbform benutzen, die wechselweise zwischen der Vorformungsstation (1) und der Gießstation (3) verfahrbar ist, wobei die Fördereinrichtung (10, 11) zur Förderung des harten Kunststoffmaterials (2) während einem der Gießschritte und den Schritten zum Verfahren der Halbform betätigt werden kann.

13. Maschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Form für die Vorformung mit einer Einrichtung (40) zum Ausschneiden versehen ist, um bei jedem Vorformungsschritt den vorgeformten Abschnitt (2a, 2b) des harten Kunststoffmaterials (2) aus dem aufgegebenen Material auszuschneiden.

14. Maschine nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß diese mit einer Vorrichtung (7) zum Vorwärmen an der Form (33, 36) für die Vorformung ausgerüstet ist.

15. Maschine nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß diese mit einer Einrichtung (33a) zum Aufbringen von Unterdruck an der Form (33) für die Vorformung ausgerüstet ist.

16. Maschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Form (33, 36) für die Vorformung eine Gegenform (36) umfaßt, die mit einem Hohlraum (46) versehen ist, der einem Hohlraum einer Gegenform der Gießform (33, 41) entspricht.

17. Artikel aus Kunststoff-Verbundmaterial, der mittels des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 erhalten wurde, dadurch gekennzeichnet, daß dieser ein aufgeschäumtes Kunststoffmaterial (43) enthält, das zwischen Schalen aus hartem Kunststoffmaterial (2a, 2b) eingebettet ist, die auf einander gegenüberliegenden Seiten des Artikels aufgebracht sind.