DE1919121A1

DE1919121A1 - Vorrichtung zum wahlweisen oertlichen Erhitzen oder Kuehlen von Kunststoffmaterial

Info

Publication number: DE1919121A1
Application number: DE19691919121
Authority: DE
Inventors: Ignell Rolf Lennart
Original assignee: Tetra Pak Rausing and Co KG
Current assignee: Tetra Pak GmbH and Co
Priority date: 1968-05-20
Filing date: 1969-04-15
Publication date: 1970-01-22
Also published as: SE317494B; NL6906902A; BE731339A; GB1211178A; FR2008856A1; CH508469A

Description

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19191

RIG 286-125

Telolou 44 3^55

As/Hbr.

Tetra Pak Rausing & Co. KG, 6203 Ho ohne im/Hai η, Frankfurter citr.

Vorrichtung zum wahlweisen örtlichen Erhitzen oder Kühlen von

Kunststoffmaterial

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sum wahlweieen örtlichen JSräitsen q<S<ss* Kühlen t,ia«s Bereich»» eine* we.reeufortenden ebenen₉ blatt», bahn- oder streifeiförmigen Material*, beispielsweiet eines Blattes aus Thermoplast.

Das plastische Formen von thermoplastischem Material, das in Form eines Blattes, einer Bahn oder einee Streifens vorliegt, stellt einen in der Kunststofftechnik häufig vorzunehmenden Arbeitsgang vor und erfordert das Erhitzen des Werkstückes aus thermoplastischem Material auf die Erweichungstemperatur und anschließendes Strecken oder Pressen in die gewünschte Form· Eia übliches Formverfahren ist das Tiefziehen, bei dem ein erhitzter Kunststoffsilo*, häufig unter Terwendung von Vakuum oder Druck, gestreckt und veranlaßt wird, sich schmiegend an die Wandung eines Formhohlraumea ansulegen.

Es ist jedoch bei diesem Tiefziehverfahren schwierig, die Wanddicke des fertigen Erzeugnisses ©inzustellen, und wenn einige Teil® das Materials einer wesentlich höheren Zugspannung un- ,

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terworfen werden als andere, ergeben sich leicht Schwierigkeiten, da die Wanddicke derjenigen Teile, die der hohen Zugspannung unterworfen wurden, sehr gering ausfällt.

Eine Möglichkeit, dieses Problem zu vermeiden, besteht in der Verwendung von Material mit ungleichförmiger Dicke, d.h. von blatt- oder streifenförmigem Material, das in denjenigen Bereichen, die der größten Zugspannung ausgesetzt werden sollen, dicker ist. Ein solches M; terial ist jedoch kostspielig und schwer herzustellen, und bei diesem Verfahren ist es auch erforderlich, das vorbereitete Material in die Eormen mit richtigem Sitz einzulegen, damit das gewünschte Ergebnis erzielt wird.

Ein anderes, besseres Verfahren, das Problem zu lösen, besteht darin, daß äae au ziehende Material unterschiedlich stark erhitzt wird, land bei diesem Verfahren werden diejenigen Abschnitte, die gewöhnlich viel bu dünn ausfallen, in geringerem Maß erhitzt al« die sie umgebenden feile· Ba diejenigen Teile des luiistafoffBatertals_f die ** «eisten erhitst werden, sich leichter strecken lassen als die Teile, die in geringerem Maß ar« hitet worden sind, besteht die Möglichkeit» durch Anwendung des gezielten Erhitzens die Verteilung der Materialdicke in dem tiefgezogenen Gegenstand zu regulieren.

Die bisher vorgeschlagenen Vorrichtungen zum gezielten Erhitzen, bestellen aus Heizplatten mit unterschiedlichen Oberflächentemperatüren oder aus Sätsen von Heizelementen von durchwegs unterschiedlichen Temperaturen und Formen, di© der Reihe nach gegen einen und denselben Abschnitt des Kunststoffmaterials gepreßt werden, so dai durch ihre kombinierte Wirkung die gewünschte Temperaturverteilung erseugt werden kann.

Vorrichtungen der soeben beschriebenen Art sind kompliziert

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im Gebrauch und erfordern umfangsreiche Regeleinrichtungen. Bei der Herstellung derartiger Komponenten, bei denen eine große Materialdicke im mittleren Abschnitt konzentriert sein soll, wie dies bei Oberteilen von Kunststoffflaschen oder Kunststoffbehältern mit Kappen oder zentral aufgesetzten Deckeln der Fall ist, besteht die Schwierigkeit gezielten Erhitzens des zu formenden Materials in solcher Weise, da.3 der zentrale Abschnitt in geringerem Maß als die Kantenteile-erhitzt wird. In diesen Fällen kann eine erheblioh einfachere "Vorrichtung für das gezielte Erhitzen verwendet werden, und es besteht natürlich auch die Möglichkeit, das Material zunächst auf eine gleichförmige Temperatur zu erhitzen, die höher ist als erforderlich und anschließend diejenigen Abschnitte zu kühlen, die während des Herstellungsverfahrens weniger hoch erhitzt sein müssen.

Die Erfindung befait sich mit einer vereinfachten Vorrichtung für das gezielte Erhitzen o.ier Kühlen eines FiIr.es aus Kunststüffcaierial rr.it. einer Bearueitar.^sflache mit line::, zentralen Abschnitt, der in g«r4ngereui Kaie erhitzt werden soll als dip ihn u:.;ge.V erden Abschnitte, urn . die Erfiniur_£r ist gekennzeichnet durch einen piizförmigen wärmeleitfähigen Körper, der mit seinem Schaft in wärmeleitender Verbindung rr.it einer Wärmequelle oder mit einer Kühlvorrichtung steht; und dessen-Arbeitsfläche, die aus dem "Pilzkppf" besteht, gegen das zu kühlende oder zu erhitzende Material anpreßbar ist, so daß sie diesein Wärme zuführt oder entzieht. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann der wärmeleitende Körper Kantenabachnitte von nach außen zu abnehmender Dicke aufweisen, indem beispielsweise seine Arbeitsfläche leicht konvex gekrümmt ist.

In der schematischen Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung beispielsweise dargestellt.

Fig. 1 ist ein Schnitt durch den wärmeleitfähigen Körper.

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Fig. 2 ist eine Ternperaturverteilungskurve.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird davon ausgegangen, daß das zu behandelnde Material in Form eines Streifens aus thermoplastischem Material vorliegt und daß das Material vorher auf eine Temperatur gebracht worden ist, die die für den Formvorgang erforderliche Temperatur überschreitet, so daß die Vorrichtung dem Werkstück Wärme entziehen muß und der wärmeleitfähige-Körper infolgedessen als Kühlkörper dient. Es besteht natürlich auch die Möglichkeit, wie oben angedeutet, die Vorrichtung gemäß der Erfindung als Keizeinheit zu verwenden, jedoch besteht in diesem Fall der Nachteil, daß diejenigen Abschnitte, die am meisten erhitzt werden sollen, d.h. die Kantenabschnitte, von kalten Abschnitten umgeben sind, was zu einem unerwünschten Kühlen der Kantenzone der zu bearbeitenden Fläche führt.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung (Fig. 1) weist einen wärraeieitfähigen körper 1 aus Metall in der Form eines "Pilzes" mit einem "Stiel" 3 und einem "Pilzkopf" mit Kantenabschnitten 2 von auswärts abnehmender Dicke und mit einer geringfügig konvexen Fläche 4 auf. Der wärmeleitfähige Körper 1 ist mit seinern "Stiel" oder Schaft 3 an einer Metallplatte befestigt, in der Kanäle 6 für ein Kühl- bzw. Heizmedium gebildet sind. Der Körper 1 ist in vertikaler Richtung bewegbar und gegen ein unter der Vorrichtung angeordnetes Blatt oder einem Streifen 7 aus thermoplastischem Material anpreßbar.

Das Verfahren wird unter Verwendung d>er Vorrichtung in der folgenden Weise .durchgeführt: Ein Streifen 7 aus Thermoplast, der von vornherein auf eine Temperatur T^ (Fig. 2) erhitzt worden ist, die die für das Formverfahren erforderliche Temperatur T^ überschreitet, wird unter den wärmeleitfähigen Körper bewegt und anschließend wird der Körper 1 gesenkt und gegen

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den Streifen angepreßt. Wenn die Arbeitsfläche 4 des Körpers mit dem Streifen 7 in Berührung gelangt, wird dem Streifen 7 von dem Körper 1 Wärme entzogen. Die dem Streifen 7 entzogene Wärme wird durch den Schaft oder den "Stiel" 3 des Körpers 1 der Metallplatte 5 zugeführt, die über die Kühlkanäle 6 gekühlt wird und die im Vergleich zu dem Körper 1 eine große Masse hat. Dank der Tatsache, daß die den verschiedenen Teilen des Streifens aus Kunststoff 7 entzogene Wärme Leitungswege von unterschiedlicher Länge zurücklegen muß, und außerdem Abschnitte von unterschiedlichem leitfähigem Querschnitt durchqueren muß, wird der mittlere Teil des Streifens 7, der sich unmittelbar unter dem "Stiel" 3 des wärmeleitfähigen Körpers befindet, am stärksten gekühlt, während der Wärmeentzug mit Hilfe der ftickenverminderten äußeren Abschnitte 2 des Körpers 1 weniger wirksam erfolgt. Das beschriebene Verhalten hat den Erfolg, daß der Streifen 7 nach einer gewissen Zeitspanne der Berührung (ca. nach 0,1 bis 1 s, je nach Qualität des Kunststoffes, Streifendicke, Kühlleistung des wärmeleitf ähigen Körpers 1 usw.), eine Temperaturverteilung gemä-ß Fig. 2 aufweist, indem der mittlere Abschnitt in einem höheren Maß gekühlt wird als die Kantenabschnitte.

Wenn der Streifen 7 mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung behandelt wird, erhält er eine gezielte Temperaturverteilung, die so gewählt ist, daß sie dem durchzuführenden Verfahren angepaßt ist, und dies bedeutet, daß das durch den Formvorgang erzeugte Produkt die gewünschte Verteilung der Materialdicke aufweist.

Da der erhitzte Kunststoffstreifen 7 plastisch formbar ist, besteht die Gefahr, daß der wärmeleitende Körper 1 auf dem Kunststoffstreifen 7 einen Eindruck hinterläßt, wenn der Körper 1 gegen den Streifen gedrückt wird. Eine solche Verformung des KunststoffStreifens 7 durch den Körper 1 ist jedoch uner-

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wünscht, und zur Vermeidung der scharf begrenzten Verformung im Bereich des Randes des Körpers 1 wird die Arbeitsfläche 4 des wärmeleitfähigen Körpers 1 konvex ausgebildet, und dies hat zur Folge, da.3 der Berührungsdruck und infolgedessen auch die Verformung gegen die Kanten hin abnimmt und da3 der Gesamtdruck in solcher V/eise eingestellt wird, daß entlang der Kante des Körpers 1, wenn überhaupt, so doch nur ein geringfügiger Eindruck erzeugt wird.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung hat sich als einfach und im Betrieb als äußerst verlässlich erwiesen, ihre Zuverlässigkeit ist sehr hoch. Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Vorrichtung zum Kühlen eines vorher erhitzten Streifens benutzt, jedoch kann die Vorrichtung auch als Berührungs-Heizvorrichtung verwendet werden. Es ist außerdem offensichtlich, da.3 der wärmeleitende Körper nicht die oben beschriebene Form eines festen Drehkörpers zu haben braucht, sondern ohne Abweichen vom Erfindungsgedanken auch in Form eines Quadrates, Rechteckes oder in einer anderen geeigneten Form ausgebildet sein kann. Die Form des Körpers 1 ist natürlich du^oh die Form des Gegenstandes bestimmt, der aus dem mit .. --i. ,/orrichtung zu bearbeitenden Materialstreifen hergestellt werden soll.

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■Patentansprüche-—7 —

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Claims

Patentansprüche

Vorrichtung zum gezielten Erhitzen oder Kühlen einer Fläche eines ebenen blatt-, bahn- oder streifenförmigen Körpers aus beispielsweise Thermoplast, gekennzeichnet durch einen pilzförmigen wärmeleitenden Körper, dessen "Stiel" in wärmeleitender Verbindung mit einer Heizquelle oder einer Kühleinrichtung steht und dessen Arbeitsfläche, die aus dem "Pilzkopf" des pilzförmigen Körpers besteht, gegen das zu kühlende oder zu erhitzende Material für die Zufuhr von Wärme zu diesem bzw. für -ien Wärmeentzug von diesem anpre:."ibar ist.

Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der wärr^eit'i t'T.iie Körper Kantenabschnitte von nach au den zu verminderter Dicke aufweist.

oder 2
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ,gekennzeichnet, daß die Arbeitsfläche des wärmeleitfähigen Körpers geringfügig konvex ausgebildet ist.

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