PL181611B1

PL181611B1 - Sposób wytwarzania otwartych pojemników i urzadzeniedo wytwarzania otwartych pojemników PL PL

Info

Publication number: PL181611B1
Application number: PL97328371A
Authority: PL
Inventors: Jean-Claude Rolle; Kurt Sjoedin
Original assignee: Convenience Food Sys Bv
Priority date: 1996-02-07
Filing date: 1997-01-31
Publication date: 2001-08-31
Also published as: DE69701856T2; ES2148925T3; KR19990082335A; ATE192377T1; EP0879126A1; PL328371A1; DE69701856D1; JP2000504639A; AU1597997A; WO1997028942A1; CA2245703C; CA2245703A1; DK0879126T3; EP0879126B1; US6203751B1

Abstract

1 Sposób wytwarzania otwartych pojemników, z plaskich arkuszy ma- tenalu nadajacego sie do ksztaltowania termicznego, zlozonego z materialu piankowego lub zawierajacego co najmniej jedna w arstw e takiego materialu, w którym to sposobie, za pom oca matrycy z w nek a i stem pla, poddaje sie roz- ciaganiu arkusz materialu um ieszczony nad otworem wneki i posiadajacy tem perature w yzsza od swej temperatury plastyfikacji, przy czym podczas ru- chu stempla w kierunku do matrycy i do polozenia koncow ego we wnece m a- trycy zm niejsza sie cisnienie po co najmniej jednej stronie arkusza materialu, az do wartosci dostatecznie malej do rozprezenia materialu piankowego, uzy- skanej gdy stempel osiaga lub wlasnie osiagnal swe polozenie koncowe we w nece matrycy, nastepnie to zm niejszone cisnienie utrzym uje sie, az tem pera- tura arkusza materialu spadnie ponizej temperatury plastyfikacji materialu piankowego, znam ienny tym , ze arkusz materialu (4) um ieszczony nad w neka matrycy (2) w stepnie rozciaga sie w kierunku do tej wneki za pomoca róznicy cisnienia pomiedzy strona arkusza materialu (4) zwrócona do stempla (1), a strona arkusza materialu (4) zw rócona do matrycy (2), przy czym roz- ciaganie to prowadzi sie do zetkniecia sie powierzchni czolowej stem pla (1) przemieszczajacego sie w kierunku m atrycy (2) z arkuszem m aterialu (4) wewnatrz wneki matrycy (2) 8 Urzadzenie do wytw arzania otwartych pojem ników , z plaskich arku- szy materialu nadajacego sie do ksztaltow ania termicznego, majace stempel z powierzchnia czolowa i m atryce z wneka, przy czym stempel jest ruchomy od polozenia poczatkowego w pewnej odleglosci od matrycy do polozenia kon- cowego we wnece matrycy, zas stempel i matryca posiadaja kanaly zakonczo- ne dyszami skierowanymi ku szczelinie pomiedzy stem plem a matryca, które to kanaly m aja rozlaczalne polaczenia z przestrzenia o zm niejszonym cisnie- niu, znam ienne tym , ze kanaly (6) matrycy (2) m a ja rozlaczalne polaczenie z otaczajaca atm osfera (73), przy czym to rozlaczalne polaczenie oraz rozlacza- lne polaczenie pomiedzy kanalami (6) m atrycy (2) a przestrzenia (72) o zmniejszonym cisnieniu posiadaja wspólny, selektyw ny przelacznik (7) sprzezony z czujnikiem polozenia stem pla (1) w zgledem matrycy (2) F IG . 1 PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania otwartych pojemników i urządzenie do wytwarzania otwartych pojemników, z płaskich arkuszy materiału nadającego się do kształtowania termicznego.

Z opisu US nr 5362436 jest znany sposób wytwarzania otwartych pojemników, takich jak kubki i tace, z płaskich arkuszy materiału nadającego się do kształtowania termicznego, złożonego z materiału piankowego lub zawierającego co najmniej jedną warstwę takiego materiału. Materiał ogrzewa się do temperatury, w której nadąje się on do termicznego kształtowania i w tej temperaturze poddaje się go rozciąganiu lub głębokiemu tłoczeniu, zazwyczaj przez współdziałanie stempla i matrycy, ruchomych względem siebie. Proces może być wspomagany przez różnicę ciśnienia pomiędzy dwiema stronami arkusza materiału. Rozciąganie jest połączone z rozprężaniem podciśnieniowym piankowego materiału.

Pojemnik wytworzony przez rozciąganie arkusza materiału o równomiernej grubości będzie miał grubość ścianki, która nie jest równomierna, ale zmienia się pomiędzy grubością, która jest zasadniczo taka sama jak pierwotna grubość arkusza materiału w obszarach, gdzie ten materiał był rozciągany tylko nieznacznie, a znacznie zmniejszoną grubością w obszarach, gdzie materiał był silnie rozciągany. Obszary o zmniejszonej grubości ścianki są usytuowane różnie na gotowym pojemniku, zależnie do tego, czy podstawowym elementem kształtującym jest stempel czy matryca lub czy kształtowanie odbywa się głównie za pomocą różnicy ciśnienia. W procesie kształtowania, którym podstawowym elementem kształtującym jest stempel, ścianka boczna pojemnika jest cienka, zaś dno ma, w większym lub mniejszym stopniu, pierwotną grubość materiału. Jest to spowodowane tym, że powierzchnia czołowa stempla wchodzi w kontakt z materiałem, kiedy nie jest on jeszcze odkształcony, i hamuje suwliwy ruch materiału w obszarze stykowym, a przez to przeciwstawia się rozciąganiu w tym obszarze. Jeżeli głównym czynnikiem kształtującym jest różnica ciśnienia (mniejsze ciśnienie po stronie matrycy), ścianka boczna wytworzonego pojemnika ma większą grubość niż dno.

Jest znane, że płaski arkusz materiału piankowego lub przedmioty wykonane z takiego materiału można rozprężać, w celu zwiększenia grubości ich ścianki. Takie rozprężanie uzyskuje się przez ponowne ogrzewanie materiału do temperatury, w której nadąje się on do termicznego kształtowania, a następnie przykładanie zmniejszonego ciśnienia do co najmniej jednej z jego powierzchni. Na skutek podciśnienia otaczającego materiał i uplastycznionego stanu materiału, wypełnione gazem pory pianki rozszerzają się, przez co zwiększa się grubość tego materiału. W celu stabilizowania pianki w jej stanie rozprężonym, materiał jest schładzany przed ustabilizowaniem ciśnienia otoczenia.

Rozprężone obszary płaskiego materiału lub ścianki pojemnika mają odpowiednio, w porównaniu z ich stanem nie rozprężonym, zwiększoną grubość i zmniejszoną gęstość. Z tego powodu obszary te zwykle mają większą wytrzymałość na wyboczenie, to znaczy są sztywniejsze i twardsze przy zginaniu lub przy próbie wyboczenia w porównaniu ze stanem pierwotnym, nie rozprężonym.

Z opisów US nr 3846526 i JP nr 60192615 jest znany sposób i urządzenie do wytwarzania otwartych poj emników na drodze rozciągania lub głębokiego tłoczenia, po którym następuj e etap

181 611 rozprężania. W etapie rozprężania ściankę boczną rozpręża się w celu zapewnienia lepszej izolacji (US nr 3846526) albo gómąkrawędź ścianki bocznej rozpręża się w celu wytworzenia pogrubionego obszaru kołnierzowego, by ułatwić ustawianie takich pojemników w stos przez umieszczenie ich jednego w drugim. Rozprężanie prowadzi się pomiędzy etapem rozciągania a etapem chłodzenia tak, że materiał poj emnika nie wymaga powtórnego ogrzania dla etapu rozprężania.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu wytwarzania otwartych pojemników z dnem i ścianką boczną (lub ściankami bocznymi) z arkusza materiału nadającego się do kształtowania termicznego, zwykle mającego jednakową grubość, który to arkusz jest wykonany z nadającego się do rozprężania materiału piankowego lub zawiera co najmniej jedną warstwę takiego materiału, który to sposób umożliwiałby wytwarzanie pojemników mających ścianki o wystarczających właściwościach mechanicznych (takich jak np. wytrzymałość na wyboczenie), przy minimalnym ciężarze pojemnika i minimalnym czasie trwania cyklu jego wytwarzania. Celem wynalazku jest również opracowanie odpowiedniego urządzenia do wytwarzania pojemników.

Sposób wytwarzania otwartych pojemników z płaskich arkuszy materiału nadającego się do kształtowania termicznego, złożonego z materiału piankowego lub zawierającego co najmniej jedną warstwę takiego materiału, w którym to sposobie, za pomocą matrycy z wnęką i stempla, poddaje się rozciąganiu arkusz materiału umieszczony nad otworem wnęki i posiadający temperaturę wyższą od swej temperatury plastyfikacji, przy czym podczas ruchu stempla w kierunku do matrycy i do położenia końcowego we wnęce matrycy zmniejsża się ciśnienie po co najmniej jednej stronie arkusza materiału, aż do wartości dostatecznie małej do rozprężenia materiału piankowego, uzyskanej gdy stempel osiąga lub właśnie osiągnął swe położenie końcowe we wnęce matrycy, następnie to zmniejszone ciśnienie utrzymuje się, aż temperatura arkusza materiału spadnie poniżej temperatury plastyfikacji materiału piankowego, według wynalazku charakteryzuje się tym, że arkusz materiału umieszczony nad wnęką matrycy wstępnie rozciąga się w kierunku do tej wnęki za pomocą różnicy ciśnienia pomiędzy stroną arkusza materiału zwróconą do stempla a stroną arkusza materiału zwróconą do matrycy, przy czym rozciąganie to prowadzi się do zetknięcia się powierzchni czołowej stempla przemieszczaj ącego się w kierunku matrycy z arkuszem materiału wewnątrz wnęki matrycy.

Ciśnienie zmniejsza się, korzystnie, po stronie arkusza materiału zwróconej do matrycy, albo po obu stronach arkusza materiału.

Korzystnie, podczas wstępnego rozciągania arkusza materiału ciśnienie po stronie arkusza materiału zwróconej do stempla zwiększa się, natomiast ciśnienie po stronie arkusza materiału zwróconej do matrycy utrzymuje się zasadniczo równe ciśnieniu otoczenia.

W szczególności, ciśnienie po stronie arkusza materiału zwróconej do stempla zwiększa się przez tłoczenie sprężonego powietrze poprzez dysze usytuowane przynajmniej na powierzchni stempla.

Ewentualnie, ciśnienie po stronie arkusza materiału zwróconej do stempla zwiększa się przez umieszczenie szczelnego elementu zamykającego wokół poruszającego się stempla.

Korzystnie, podczas wstępnego rozciągania arkusza materiału ciśnienie po stronie arkusza materiału zwróconej do matrycy zmniejsza się przez usuwanie powietrza z wnęki, natomiast ciśnienie po stronie arkusza materiału zwróconej do stempla utrzymuje się jako zasadniczo równe ciśnieniu otoczenia.

W położeniu końcowym stempla we wnęce matrycy, korzystnie pozostawia się szczelinę pomiędzy matrycą a stemplem co najmniej tak szeroką, jak grubość poddawanego rozciąganiu arkusza materiału przed rozprężeniem, lecz nie szerszą niż grubość poddawanego wytłaczaniu arkusza materiału w stanie maksymalnego rozprężenia.

Urządzenie do wytwarzania otwartych pojemników z płaskich arkuszy materiału nadającego się do kształtowani termicznego, mające stempel z powierzchnią czołową i matrycę z wnęką, przy czym stempel jest ruchomy od położenia początkowego w pewnej odległości od matrycy do położenia końcowego we wnęce matrycy, zaś stempel i matryca posiadająkanały zakończone dyszami skierowanymi ku szczelinie pomiędzy stemplem a matrycą, które to kanały mają rozłączalne połączenia z przestrzenią o zmniejszonym ciśnieniu, według wynalazku charakte181 611 ryzuje się tym, że kanały matrycy mają rozłączalne połączenie z otaczającą atmosferą, przy czym to rozłączalne połączenie oraz rozłączalne połączenie pomiędzy kanałami matrycy a przestrzenią o zmniejszonym ciśnieniu posiadają wspólny, selektywny przełącznik sprzężony z czujnikiem położenia stempla względem matrycy.

Kanały stempla mają, korzystnie, rozłączalne połączenie ze źródłem sprężonego powietrza, przy czym to połączenie oraz rozłączalne połączenie pomiędzy kanałami stempla a przestrzenią o zmniejszonym ciśnieniu posiadają wspólny, selektywny przełącznik sprzężony z czujnikiem położenia stempla względem matrycy.

Kanały matrycy mają, w szczególności, rozłączalne połączenie ze źródłem sprężonego powietrza.

Sposób według wynalazku jest zwykle przeprowadzany w cyklach, przy czym w każdym cyklu z jednego fragmentu wstęgi materiału wytwarza się jeden pojemnik lub wiele pojemników. Przykładowa kolejność operacji składających się na jeden cykl jest następująca:

- umieszczenie wstęgi materiału pomiędzy stemplem a matrycą;

- mocowanie materiału do matrycy, wokół wnęki w tej matrycy;

- przemieszczanie stempla w kierunku matrycy i do wnęki matrycy, a równocześnie wstępne rozciąganie materiału, przez poddanie go działaniu różnicy ciśnienia (mniejsze ciśnienie po stronie zwróconej do matrycy) tak, że powierzchnia czołowa stempla dochodzi do styku z wstępnie rozciągniętym materiałem wewnątrz wnęki matrycy;

- poddawanie materiału rozciąganiu, przez dalsze przemieszanie stempla z jego powierzchnią czołową w styku z materiałem do położenia końcowego we wnęce matrycy i, podczas tego dalszego przemieszczania stempla, rozpoczęcie zmniejszania ciśnienia po co najmniej jednej stronie materiału tak, że ciśnienie wystarczająco małe dla rozprężania materiału piankowego osiągane jest wtedy, gdy stempel osiągnie swe położenie końcowe lub bardzo krótko po tym;

- pozostawianie ukształtowanego pojemnika do ochłodzenia do temperatury poniżej temperatury kształtowania termicznego, z utrzymywaniem stempla i matrycy w tym samym położeniu i z utrzymywaniem ciśnienia po co najmniej jednej stronie materiału na wartości zmniejszonej, w celu rozprężania materiału piankowego;

- wyrównywanie ciśnienia, usuwanie mocowania ukształtowanego pojemnika i wyjmowanie tego pojemnika przez oddalanie stempla i matrycy od siebie;

- przemieszczanie wstęgi materiału, w celu usunięcia ukształtowanego pojemnika spomiędzy stempla i matrycy, i umieszczenia dalszego fragmentu wstęgi materiału pomiędzy stemplem a matrycą.

Mocowanie materiału przed kształtowaniem termicznym nie jest konieczne. Jeżeli materiał nie jest zamocowany, może być ciągniony z obszarów wokół wnęki do tej wnęki. Jeżeli nie jest to możliwe do przyjęcia, materiał musi być mocowany do matrycy wokół wnęki w tej matrycy, zanim rozpocznie się wstępne rozciąganie. Mocowanie materiału może być realizowane za pomocą odpowiedniego elementu wokół każdej wnęki, albo wokół wielu wnęk.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania, na rysunku, na którym: fig. 1 przedstawia kolejność operacji składających się na jeden cykl, przez pokazanie kolejnych położeń elementów urządzenia oraz materiału lub ukształtowanego pojemnika; fig. 2a przedstawia odległość pomiędzy powierzchnią czołową stempla a dnem wnęki matrycy, w kolejnych operacjach; fig. 2b przedstawia objętość wnęki matrycy zamkniętą przez materiał, w kolejnych operacjach; fig. 2c przedstawia ciśnienie po stronie materiału zwróconej do stempla, w kolejnych operacjach; fig. 2d przedstawia ciśnienie po stronie materiału zwróconej do matrycy, w kolejnych operacjach; fig. 2e przedstawia temperaturę materiału, w kolejnych operacjach; fig. 3 przedstawia schematycznie stempel i matrycę oraz szczelinę pomiędzy nimi, do wytwarzania kubka, zaś fig. 4 przedstawia kubek wytworzony sposobem według wynalazku.

Figura 1 przedstawia, w schematycznym przekroju, sześć kolejnych położeń, od (a) do (f), elementów urządzenia oraz materiału lub ukształtowanego pojemnika podczas jednego cyklu przykładu wykonania sposobu według wynalazku. Pokazane: stempel 1, matryca 2 i element zaciskowy 3 są częścią zasadniczo znanego urządzenia do rozciągania, które zawiera również

181 611 ramę, zespoły napędowe do przemieszczania części składowych względem siebie, zespół sterowania napędów w skoordynowany sposób, środki do ustawiania położenia i przesuwania materiału 4 pomiędzy cyklami kształtowania oraz elementy do regulowanego zmieniania ciśnienia po obu stronach materiału 4. Inne części urządzenia do wytłaczania nie są pokazane na fig. 1.

Położenie (a) jest położeniem początkowym. Stempel 1 i matryca 2 są usytuowane współosiowo i w pewnym odstępie od siebie, przy czym wnęka matrycy 2 jest zwrócona do powierzchni czołowej stempla 1. Materiał 4 jest usytuowany pomiędzy stemplem 1 a matrycą 2, w pewnej odległości od każdej z tych części. Element zaciskowy 3 znajduje się w położeniu spoczynkowym, po stronie stempla 1 od materiału 4, i w pewnej odległości od tego materiału 4.

Pierwszą operacją I jest mocowanie materiału 4 pomiędzy pierścieniowym elementem zaciskowym 3, usytuowanym po stronie materiału 4 zwróconej do stempla 1, a pierścieniową krawędzią wokół otworu wnęki matrycy 2. Położenie (b) jest położeniem po zamocowaniu.

Drugą operacją II jest wstępne rozciąganie materiału 4, to znaczy rozciąganie tego materiału 4 do wnęki matrycy 2, przez utworzenie różnicy ciśnienia pomiędzy obiema stronami materiału 4 (mniejsze ciśnienie po stronie stempla 1). Podczas wstępnego rozciągania, stempel 1 przemieszcza się do wnęki matrycy 2 tak, że powierzchnia czołowa stempla 1 styka się z wstępnie rozciągniętym materiałem 4 wewnątrz wnęki matrycy 2. Położenie (c) jest położeniem tuż przed zetknięciem pomiędzy stemplem 1 a wstępnie rozciągniętym materiałem 4.

Trzecią operacjąllljest rozciąganie wstępnie rozciągniętego materiału 4, w celu ukształtowania pojemnika, przez przemieszczanie stempla 1, podczas gdy jego powierzchnia czołowa jest w styku z materiałem 4, aż do położenia końcowego wewnątrz wnęki matrycy 2. Podczas tej operacji ΙΠ, po co najmniej jednej stronie materiału 4 ciśnienie jest zmniejszone tak, że osiąga wartość (ciśnienie rozszerzania), która jest dostatecznie mała dla rozszerzania się co najmniej jednej piankowej warstwy materiału 4, kiedy stempel 1 osiąga swoje położenie końcowe lub zaraz po tym. Położenie (d) jest położeniem końcowym stempla 1.

Czwartą operacją IV jest rozszerzanie pianki w materiale 4 i chłodzenie ukształtowanego poj emnika, przy czym j est utrzymywane ciśnienie rozszerzania, a położenie stempla 1, matrycy 2 i elementu zaciskowego 3 nie jest zmieniane, to znaczy jest nadal położeniem (d).

Piątą operacją V jest wyjmowanie ukształtowanego pojemnika z matrycy 2 przez wyprowadzenie stempla 1 z wnęki, przy czym osiąga się położenie (e). Podczas tej piątej operacji pojemnik lub pojemniki ukształtowane w tym cyklu mogąbyć oddzielone od wstęgi i od siebie przez wykrawanie. Oddzielenie może być również przeprowadzone później.

Szóstą operacją VI jest likwidacja mocowania i wreszcie całkowite wyjęcie ukształtowanego pojemnika przez przemieszczenie elementu zaciskowego 3 do położenia spoczynkowego i przez przemieszczenie matrycy 2 do położenia początkowego; położenie (f).

-Siódmąoperacją VII jest przemieszczenie wstęgi tak, że utworzony pojemnik jest usuwany spomiędzy stempla 1 i matrycy 2, zaś dalszy fragment płaskiego materiału 4 jest ustawiany do następnego cyklu wytwarzania; położenie (a).

Figury 2a - 2e przedstawiają przebieg głównych parametrów, dla przykładu wykonania sposobu według wynalazku, w kolejnych operacjach składających się na jeden cykl.

U góry na fig. 2a - 2e zaznaczono kolejność operacji w taki sam sposób jak na fig. 1 (I: mocowanie, II: wstępne rozciąganie; ΠΙ: rozciąganie; IV: rozprężanie i chłodzenie; V i VI: usuwanie zamocowania i wyjmowanie z matrycy; VII: przemieszczanie do przodu).

Odległość pomiędzy powierzchnią czołową stempla 1 a dnem wnęki matrycy 2 oraz objętość wnęki matrycy 2 zamknięta przez materiał 4, pokazane na fig. 2a i 2b, są zależne tylko od położenia stempla 1, matrycy 2 i materiału 4, to znaczy są widoczne również na fig. 1. Na fig. 2a początkowe położenie materiału oznacza położenie materiału 4 przed wstępnym rozciąganiem. Objętość wnęki matrycy 2 zamknięta przez materiał, przedstawiona na fig. 2b, zmienia się pomiędzy objętością odpowiadającą początkowemu (płaskiemu) położeniu materiału 4 a minimalną objętością, odpowiadającą objętości szczeliny 5 pomiędzy stemplem 1 a matrycą 2 w położeniu końcowym stempla 1 we wnęce matrycy 2.

181 611

Na figurach 2c i 2d są przedstawione ciśnienia po obu stronach materiału 4. Są one ciśnieniami otoczenia dla mocowania (operacja I). Gdy materiał 4 zostanie już zamocowany do wstępnego rozciągania (operacja II), pomiędzy obiema stronami materiału 4 tworzona jest różnica ciśnień, przy czym ciśnienie po stronie matrycy 2 jest mniejsze niż ciśnienie po stronie stempla 1. Ta różnica ciśnienia powinna być dostosowana do wytrzymałości rozciąganego materiału 4.

Różnica ciśnienia w operacji i wstępnego rozciągania może być uzyskana (jak zaznaczono liniami ciągłymi) przez zwiększenie ciśnienia po stronie stempla 1 i utrzymywanie ciśnienia po stronie matrycy 2 zasadniczo bez zmian. Zwiększenie ciśnienia po stronie stempla 1 uzyskuje się albo przez wdmuchiwanie sprężonego powietrza z dysz usytuowanych, np. w powierzchni czołowej stempla 1. Ewentualnie, zwiększenie ciśnienia po stronie stempla 1 uzyskuje się przez zamknięcie przestrzeni wokół stempla 1 za pomocą odpowiedniego elementu zamykającego 31, pokazanego na fig. 1, np. przymocowanego do elementu zaciskowego 3 tak, że poruszający się stempel 1 zmniejsza objętość pomiędzy materiałem 4 a elementem zamykającym 31, zwiększając tak ciśnienie. Zwiększenie ciśnienia po stronie stempla 1 uzyskuje się również przez połączenie wyżej wymienionych dwóch sposobów. Strona materiału 4 zwrócona do matrycy 2 może być otwarta do otoczenia tak, że ciśnienie po tej stronie pozostaje równe ciśnieniu otoczenia.

Jeżeli strona materiału 4 zwrócona do matrycy 2 jest zamknięta, ciśnienie wzrasta po tej stronie również na skutek zmniejszenia objętości tak, że w celu utrzymania niezbędnej różnicy ciśnienia, ciśnienie po stronie stempla 1 powinno być odpowiednio regulowane (górne linie przerywane obrazują przebieg tych dwóch ciśnień).

Zamiast zwiększania ciśnienia po stronie materiału 4 zwróconej do stempla 1 i utrzymywania zasadniczo stałego ciśnienia po stronie matrycy 2, jak opisano powyżej, różnicę ciśnienia konieczną do wstępnego rozciągania można uzyskać również przez utrzymywanie ciśnienia po stronie stempla 1 zasadniczo równego ciśnieniu otoczenia (brak elementu zamykającego 31) i przez zmniejszenie ciśnienia po stronie matrycy 2 przez aktywne usuwanie powietrza z wnęki matrycy 2 (dolne Unie przerywane obrazują przebieg tych dwóch ciśnień).

Gdy tylko powierzchnia czołowa poruszającego się stempla 1 zetknie się ze wstępnie rozciągniętym materiałem 4, wówczas wstępne rozciąganie zostaje zakończone, a rozpoczyna się rozciąganie (operacja III). Oznacza to, że materiał 4 jest, głównie przez działanie poruszającego się stempla 1, rozciągany dalej we wnękę matrycy 2. Podczas tej fazy różnica ciśnienia pomiędzy obiema stronami materiału 4 jest stopniowo wyrównywana, a ciśnienie po obu stronach materiału 4 jest zmniejszane do ciśnienia, które jest wystarczająco małe dla rozszerzania się materiału piankowego. Możliwe jest również zmniejszenie ciśnienia tylko po jednej stronie, np. po stronie matrycy 2. .

Zmniejszenie ciśnienia jest regulowane tak, że ciśnienie rozprężania osiągane jest wtedy, gdy stempel 1 osiąga swe położenie końcowe we wnęce matrycy 2 (koniec rozciągania) lub bezpośrednio po tym.

Kiedy stempel 1 osiągnie już swe położenie końcowe i ustali się ciśnienie rozprężania, rozpoczyna się rozprężanie i chłodzenie (operacja IV). Ciśnienie rozprężania jest utrzymywane aż temperatura materiału 4 będzie wystarczająco niska, by materiał 4 był w stanie stałym, dostatecznie zapewniającym odporność na kurczenie się pod wpływem ciśnienia montażu. Następnie szczelina pomiędzy stemplem 1 a matrycą2 zostaje otworzona po obu stronach ukszałtowanego pojemnika, w celu wyrównania ciśnienia i ukształtowany pojemnik zostaje wyjęty lub zostaje odsunięty element zaciskowy 3 (operacje V i VI), przy czym wyjmowanie może być wspomagane przez krótkotrwałe zwiększenie ciśnienia po stronie stempla 1, matrycy 2 lub obu tych części.

Na figurze 2e przedstawiona temperatura materiału 4. Temperatura ta musi być powyżej temperatury plastyfikacji materiału 4 zanim rozpocznie się wstępne rozciąganie, a poniżej temperatury plastyfikacji zanim rozpocznie się wyjmowanie wytworzonego pojemnika i usuwanie elementu zaciskowego 3.

Aby osiągnąć taki przebieg temperatury, zwykle materiał jest podgrzewany przed wprowadzeniem pomiędzy stempel 1 i matrycę 2, do temperatury powyżej temperatury plastyfikacji materiału 4 i wystarczająco niskiej, by możliwe było bezpieczne manipulowanie tym materiałem 4.

181 611

Stempel 1 i matryca 2, lub co najmniej jedna z tych części, jest utrzymywana w stałej, podwyższonej temperaturze, poniżej temperatury plastyfikacji materiału 4. Początkowa temperatura materiału 4 i temperatura części urządzenia stykających się z materiałem 4 powinny być ustawione zgodnie z właściwościami termicznymi materiału 4 i z położeniem części urządzenia tak, aby temperatura materiału 4 była powyżej temperatury plastyfikacji tylko przez krótki okres czasu po osiągnięciu przez stempel 1 swego położenia końcowego we wnęce matrycy 2 i tak, by okres czasu niezbędny do chłodzenia ukształtowanego pojemnika po wytłoczeniu i rozprężaniu był zmniejszony do minimum.

Do wytwarzania pojemników z materiału złożonego z pianki polipropylenowej, stosuje się następujące parametry:

początkowa temperatura materiału: przynajmniej 160°C ciśnienie rozprężania: do 20,26 kPa

Przy stosowaniu sposobu według wynalazku jest możliwe wytwarzanie otwartych pojemników o kształtach wybieranych w bardzo szerokim zakresie i z doborem materiału oraz grubości ściany zgodnie z potrzebami, jeżeli odpowiednio wybierze się materiał 4, odpowiednio ukształtuje się wnękę matrycy 2 i odpowiednio będzie regulowany ruch stempla 1 i zmiany parametrów procesu.

Figura 3 przedstawia w przekroju, i w większej skali niż fig. 1, stempel 1 i matrycę 2, do realizacji sposobu według wynalazku. Względne położenie tych dwóch części odpowiada położeniu końcowemu (położenia (d) lub (e) na fig. 1). Szczelina 5 pomiędzy tymi dwiema częściami jest po wytłaczaniu i rozprężaniu przynajmniej częściowo wypełniona materiałem 4. Najczęściej kształt pojemnika wytwarzanego we wnęce matrycy 2 jest zgodny zasadniczo z kształtem tej szczeliny 5.

Szerokość szczeliny 5 (zasadniczo odpowiadająca grubości ścianki kształtowanego pojemnika) powinna być przewidziana z uwzględnieniem grubości i gęstości pierwotnego materiału 4, prędkości wytłaczania oraz wymagań, zwłaszcza mechanicznych i cieplnych, dotyczących kształtowanego pojemnika. Szczelina 5 będzie szersza niż grubość wytłaczanego materiału 4 bez rozprężania, a mniej szeroka niż grubość materiału 4 w stanie maksymalnie rozprężonym, która może być 4-10 razy zwiększa od grubości materiału 4 w stanie nie rozprężonym.

W celu regulowania ciśnienia po obu stronach materiału 4, stempel 1 i matryca 2 są wyposażone w system kanałów 6 z otwartymi końcami (dyszami) na ścianach szczeliny 5. Za pomocą co najmniej dwóch selektywnych przełączników 7,7', lub podobnych urządzeń nadających się do sterowania, po jednym po stronie stempla 1 i po stronie matrycy 2, kanały te sąselektywnie łączone ze źródłem 71 sprężonego powietrza, z przestrzenią72 o zmniejszonym ciśnieniu i/lub z otaczającą atmosferą 73. Sterowanie przełączników 7, 7' jest skoordynowane ze sterowaniem zespołów napędowych poruszających częściami urządzenia, aby uzyskać przykładowo przebieg ciśnienia przedstawiony na fig. 2c i 2d.

Figura 4 przedstawia otwarty pojemnik w przekroju, wykonany sposobem według wynalazku w przykładzie opisanym w nawiązaniu do fig. 1 i 2a-2e. Przekrój pojemnika jest zgodny z przekrojem szczeliny 5 pomiędzy stemplem 1 a matrycą 2 (fig. 3), niezależnie od końcowego skurczu termicznego. Pojemnik ma, korzystnie, równomierną grubość. Gdy materiał 4 jest rozciągany, podczas wstępnego rozciągania, głównie w swym obszarze środkowym (dno pojemnika) i podczas rozciągania w jego obszarze obwodowym (góra ścianki bocznej), gęstość materiału w kubku jest stosunkowo mała w obszarach oznaczonych przez L i stosunkowo duża w obszarach oznaczonych przez H. Dla osiągnięcia minimalnej zmiany gęstości, dokładne ustawienia parametrów sposobu trzeba ustalić za pomocą odpowiednich doświadczeń.

181 611

FIG. 4

181 611

CJ

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 eg? Cena 4,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób wytwarzania otwartych pojemników, z płaskich arkuszy materiału nadającego się do kształtowania termicznego, złożonego z materiału piankowego lub zawierającego co najmniej jedną warstwę takiego materiału, w którym to sposobie, za pomocą matrycy z wnękąi stempla, poddaje się rozciąganiu arkusz materiału umieszczony nad otworem wnęki i posiadający temperaturę wyższą od swej temperatury plastyfikacji, przy czym podczas ruchu stempla w kierunku do matrycy i do położenia końcowego we wnęce matrycy zmniejsza się ciśnienie po co najmniej jednej stronie arkusza materiału, aż do wartości dostatecznie małej do rozprężenia materiału piankowego, uzyskanej gdy stempel osiąga lub właśnie osiągnął swe położenie końcowe we wnęce matrycy, następnie to zmniejszone ciśnienie utrzymuje się, aż temperatura arkusza materiału spadnie poniżej temperatury plastyfikacji materiału piankowego, znamienny tym, że arkusz materiału (4) umieszczony nad wnęką matrycy (2) wstępnie rozciąga się w kierunku do tej wnęki za pomocą różnicy ciśnienia pomiędzy stroną arkusza materiału (4) zwróconą do stempla (1), a stroną arkusza materiału (4) zwróconą do matrycy (2), przy czym rozciąganie to prowadzi się do zetknięcia się powierzchni czołowej stempla (1) przemieszczającego się w kierunku matrycy (2) z arkuszem materiału (4) wewnątrz wnęki matrycy (2).
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ciśnienie zmniejsza się po stronie arkusza materiału (4) zwróconej do matrycy (2), albo po obu stronach arkusza materiału (4).
3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że podczas wstępnego rozciągania arkusza materiału (4) ciśnienie po stronie arkusza materiału (4) zwróconej do stempla (1) zwiększa się, natomiast ciśnienie po stronie arkusza materiału (4) zwróconej do matrycy (2) utrzymuje się zasadniczo równe ciśnieniu otoczenia.
4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że ciśnienie po stronie arkusza materiału (4) zwróconej do stempla (1) zwiększa się przez tłoczenie sprężonego powietrza poprzez dysze usytuowane przynajmniej na powierzchni stempla (1).
5. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że ciśnienie po stronie arkusza materiału (4) zwróconej do stempla (1) zwiększa się przez umieszczenie szczelnego elementu zamykającego (31) wokół poruszającego się stempla (1).
6. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że podczas wstępnego rozciągania arkusza materiału (4) ciśnienie po stronie arkusza materiału (4) zwróconej do matrycy (2) zmniejsza się przez usuwanie powietrza z wnęki, natomiast ciśnienie po stronię arkusza materiału (4) zwróconej do stempla (1) utrzymuje się jako zasadniczo równe ciśnieniu otoczenia.
7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w końcowym położeniu stempla (1) we wnęce matrycy (2) pozostawia się szczelinę (5) pomiędzy matrycą(2) a stemplem (1) co najmniej tak szeroką jak grubość poddawanego rozciąganiu arkusza materiału (4) przed rozprężeniem, lecz nie szersząniż grubość poddawanego rozciąganiu arkusza materiału (4) w stanie maksymalnego rozprężenia.
8. Urządzenie do wytwarzania otwartych pojemników, z płaskich arkuszy materiału nadającego się do kształtowania termicznego, mające stempel z powierzchnią czołową i matrycę z wnęką przy czym stempel jest ruchomy od położenia początkowego w pewnej odległości od matrycy do położenia końcowego we wnęce matrycy, zaś stempel i matryca posiadają kanały zakończone dyszami skierowanymi ku szczelinie pomiędzy stemplem a matrycą które to kanały mają rozłączalne połączenia z przestrzenią o zmniejszonym ciśnieniu, znamienne tym, że kanały (6) matrycy (2) mają rozłączalne połączenie z otaczającą atmosferą (73), przy czym to rozłączalne połączenie oraz rozłączalne połączenie pomiędzy kanałami (6) matrycy (2) a przestrzenią (72) o

181 611 zmniejszonym ciśnieniu posiadają wspólny, selektywny przełącznik (7) sprzężony z czujnikiem położenia stempla (1) względem matrycy (2).
9. Urządzenie według zastrz. 8, znamienne tym, że kanały (6) stempla (1) mająrozłączalne połączenie ze źródłem (71) sprężonego powietrza, przy czym to połączenie oraz rozłączalne połączenie pomiędzy kanałami (6) stempla (1) a przestrzenią (72) o zmniejszonym ciśnieniu posiadają wspólny, selektywny przełącznik (73 sprzężony z czujnikiem położenia stempla (1) względem matrycy (2).
10. Urządzenie według zastrz. 8 albo 9, znamienne tym, że kanały (6) matrycy (2) mają rozłączalne połączenie ze źródłem (71) sprężonego powietrza.

* * *