DE10253830A1

DE10253830A1 - Perforierte Folie und Verfahren sowie Vorrichtung zum Perforieren eines flächigen Materials

Info

Publication number: DE10253830A1
Application number: DE2002153830
Authority: DE
Inventors: Heinz BLÖMELING
Original assignee: Carcoustics Tech Center GmbH
Current assignee: Carcoustics Techconsult GmbH
Priority date: 2002-11-18
Filing date: 2002-11-18
Publication date: 2004-06-03

Abstract

Die Erfindung betrifft eine perforierte Folie, insbesondere eine perforierte Kunststoff- oder Aluminiumfolie, mit einer Dicke im Bereich von 0,5 und 1,0 mm und einer Vielzahl von flächig verteilt angeordneten Löchern. Die erfindungsgemäße Folie ist im Wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass die Löcher mit einer Dichte von mindestens 32 Löchern pro cm·2· in die Folie eingebracht sind und jeweils eine keil- oder pyramidenförmige Trichterkontur mit einem Lochdurchmesser an der engsten Stelle von maximal 1 mm aufweisen. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Perforieren einer Folie bzw. eines flächigen Materials, bei dem eine Vielzahl von Löchern gleichzeitig mittels eines heb- und senkbaren Werkzeugs in das Material eingebracht wird. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Vielzahl von Löchern gleichzeitig mittels eines heb- und senkbaren Werkzeuges in das Material eingebracht, wobei zum Perforieren ein mit mehreren Perforiermessern (3) besetzter Träger (2) verwendet wird, dessen Perforiermesser (3) jeweils eine Vielzahl von Perforierzähnen (4) aufweisen, die so dicht zueinander angeordnet sind, dass in dem Material mindestens 32 Löcher pro cm·2· erzeugt werden. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Description

Die Erfindung betrifft eine perforierte Folie, insbesondere eine perforierte Kunststoff- oder Aluminiumfolie, mit einer Dicke im Bereich von 0,5 und 1,0 mm und einer Vielzahl von flächig verteilt angeordneten Löchern. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Perforieren eines flächigen Materials, bei dem eine Vielzahl von Löchern gleichzeitig mittels eines heb- und senkbaren Werkzeugs in das Material eingebracht wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Es sind verschiedene Verfahren und Vorrichtungen zum Perforieren von flächigem Material, wie etwa Kunststoff- oder Aluminiumfolie bekannt. Hitzeschutzschilde für Kraftfahrzeuge werden üblicherweise aus Aluminiumfolie hergestellt, um eine hohe Reflexion der von heißen Motorteilen bzw. einer Auspuffanlage ausgehenden Wärmestrahlung und damit eine gute Abschirmung zu erzielen. Häufig werden an Hitzeschutzschilde auch schallisolierende Anforderungen gestellt. Herkömmliche Aluminiumfolie, insbesondere wenn sie in einem Hitzeschutzschild eine Trägerfunktion hat und zur Erzielung einer ausreichenden Tragfähigkeit relativ dick ausgebildet ist, reflektiert einen hohen Anteil des vom Motor bzw. der Auspuffanlage ausgehenden Schalls und besitzt nur eine relativ geringe Schalldurchlässigkeit, was in bezug auf eine Schallabsorption mittels eines hinter der Aluminiumfolie angeordneten Schallabsorbermaterials ungünstig ist. Die Schalldurchlässigkeit einer Aluminiumfolie lässt sich zwar durch deren Perforation erhöhen, andererseits wird jedoch durch eine Perforation grundsätzlich das Reflexionsvermögen hinsichtlich einer fernzuhaltenden Wärmestrahlung vermindert. Relativ große Löcher in der Aluminiumfolie begünstigen zudem das Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit in das Schallabsorbermaterial, wodurch gegebenenfalls dessen akustische Wirksamkeit beeinträchtigt werden kann. Um sowohl ein zufriedenstellendes Reflexionsvermögen als auch eine relativ hohe Schalldurchlässigkeit zu erzielen, werden Aluminiumfolien von Hitzeschutzschilden mit einer Mikroperforation versehen, d.h. einer Perforation, die durch Löcher mit relativ geringem Lochdurchmesser und eine hohe Lochdichte gekennzeichnet ist.
Zur Perforierung von flächigem Material, wie Kunststoff- oder Aluminiumfolien, werden üblicherweise Perforierwerkzeuge verwendet, die mit einer Vielzahl von Perforiernadeln besetzt sind. Insbesondere kommen Nadelwalzen zu Einsatz, die allerdings relativ teuer sind. Bei der Perforierung von relativ dicker Aluminiumfolie brechen die Nadeln häufig ab, was zu erheblichen Maschinenstörungen sowie zu einer unbefriedigenden Qualität der perforierten Aluminiumfolie führen kann. Darüber hinaus entstehen bei der Verwendung eines Perforiernadeln aufweisenden Werkzeuges in der Regel an den Rändern der erzeugten Löcher kleine Materialkrater, die bei einem nachgeschalteten Formgebungsprozess wieder in die Löcher gepreßt werden können, so dass die Löcher dann gegebenenfalls wieder verschlossen sind.
Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine perforierte Kunststoff- oder Aluminiumfolie bereitzustellen, mit der die vorgenannten Probleme überwunden werden. Insbesondere sollen ein Verfahren zum Perforieren eines flächigen Materials, wie etwa Kunststoff- oder Aluminiumfolie, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens angegeben werden, die eine kostengünstige und zuverlässige Mikroperforierung von Kunststoff- oder Aluminiumfolien mit hoher Lochdichte ermöglichen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe zunächst materialmäßig durch eine perforierte Folie gelöst, die eine Dicke im Bereich von 0,5 und 1,0 mm und eine Vielzahl von flächig verteilt angeordneten Löchern aufweist, wobei die Löcher mit einer Dichte von mindestens 32 Löchern pro cm² in die Folie eingebracht sind und jeweils eine keil- oder pyramidenförmige Trichterkontur mit einem Lochdurchmesser von maximal 1 mm an der engsten Stelle aufweisen.
Eine solche Folie besitzt eine relativ hohe Schalldurchlässigkeit und, wenn sie aus Aluminium besteht, zugleich ein hohes Reflexionsvermögen in bezug auf eine abzuschirmende Wärmestrahlung.
Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Folie ist dadurch gekennzeichnet, dass die Löcher an ihrer engsten Stelle jeweils einen Lochdurchmesser im Bereich von 0,1 bis 0,3 mm aufweisen.
Zur Erzielung einer hohen Lochdichte ist es vorteilhaft, wenn die Löcher in Reihen angeordnet werden und dabei die Löcher einer Reihe zu den Löchern einer benachbarten Reihe versetzt angeordnet sind.
Zur Herstellung einer solchen Folie wird erfindungsgemäß ein Verfahren zum Perforieren eines flächigen Materials, insbesondere einer Folie aus Metall und/oder Kunststoff vorgeschlagen, bei dem eine Vielzahl von Löchern gleichzeitig mittels eines heb- und senkbaren Werkzeuges in das Material eingebracht wird, wobei zum Perforieren ein mit mehreren Perforiermessern besetzter Träger verwendet wird, dessen Perforiermesser jeweils eine Vielzahl von Perforierzähnen aufweisen, die so dicht zueinander angeordnet sind, dass in dem Material mindestens 32 Löcher pro cm² erzeugt werden.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass das Material während eines Formgebungsprozesses perforiert wird. Hierdurch wird ein Verkleinern bzw. ein Verschließen der eingebrachten Löcher vermieden, was bei einer nachgeschalteten Formgebung des perforierten Materials durch Pressen bzw. Tiefziehen der Fall sein kann.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens weist erfindungsgemäß ein heb- und senkbares Werkzeug und einen mit mehreren Perforiermessern besetzten Träger auf, wobei die Perforiermesser lösbar mit dem Träger verbunden sind und jeweils eine Vielzahl von Perforierzähnen aufweisen, die so dicht zueinander angeordnet sind, dass ein Bereich mit mindestens 32 Perforierzähnen pro cm² vorhanden sind.
Vorzugsweise weist der Träger Spannmittel zum Einspannen der Perforiermesser auf. Diese Ausgestaltung des Trägers ermöglicht ein schnelles Auswechseln einzelner Perforiermesser, falls ein Perforiermesser wegen des Bruchs oder der Abnutzung eines oder mehrerer Perforierzähne ausgewechselt werden muß.
Weitere bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegebenen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer mehrere Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung:
1 eine Seitenansicht auf ein erfindungsgemäßes Perforiermesserwerkzeug mit zugeordnetem Gegenlager;
2 eine Draufsicht auf das Perforiermesserwerkzeug gemäß 1;
3 eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Perforieren und Tiefziehen einer Folie gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
4 eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Perforieren und Tiefziehen einer Folie gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel; und
5 eine Schnittdarstellung eines Abschnitts einer erfindungsgemäß perforierten Aluminiumfolie.
1 und 2 zeigen ein Werkzeug 1 zum Perforieren von Kunststoff- oder Metallfolie, insbesondere Aluminiumfolie. Das Werkzeug 1 weist einen Träger 2 auf, der mit mehreren hintereinander angeordneten Perforiermessern 3 (Perforierlinien) besetzt ist. Die Perforiermesser 3 sind aus Bandstahl gefertigt und weisen jeweils eine Vielzahl von gleichmäßig beabstandeten Perforierzähnen 4 mit jeweils spitzwinklig zulaufenden Zahnflanken auf. Die Perforierzähne 4 haben jeweils eine im wesentlichen keil- oder pyramidenförmige Kontur. Vorzugsweise sind die Perforierzähne 4 im wesentlichen symmetrisch ausgebildet, so dass die gegenüberliegenden Flanken des jeweiligen Perforierzahns 4 ein im wesentlichen gleichschenkliges, spitzes Dreieck bilden.
Der Abstand a zweier benachbarter Zahnspitzen (Zacken) eines Perforiermessers 3 liegt im Bereich von 1,3 bis 1,7 mm. Zwischen zwei aufeinander folgenden Perforiermessern 3 ist jeweils ein längliches Abstandsstück 5 (Blindlinie) angeordnet.
Die Perforiermesser 3 und Abstandstücke 5 sind in dem Träger 2 durch Spannmittel gehalten. Die Spannmittel bestehen aus zwei äußeren Spannleisten 6, 7 und mehreren Feststellschrauben 8, die durch Bohrungen geführt sind, welche in der äußeren Spannleiste 6 sowie den Perforiermessern 3 und Abstandsstücken 5 ausgebildet sind. Die Spannleiste 7 ist mit Gewindebohrungen versehen, in die die Feststellschrauben 8 eingeschraubt sind. Alternativ kann auch die Spannleiste 7 Durchgangsbohrungen aufweisen, die mit den Bohrungen der Spannleiste 6 und den Bohrungen der Perforiermesser 3 und Abstandsstücke 5 fluchten. In diesem Fall werden längere Feststellschrauben und diesen zugeordnete Muttern zum Einspannen der Perforiermesser verwendet.
An den Schmallseiten weist der Träger 2 Querleisten 9, 10 auf, in denen Bohrungen 11, 12 zur Befestigung des Trägers 2 an einem heb- und senkbaren Maschinenteil 13 ausgebildet sind (vgl. 3). Die Hubzahl der Maschine kann im Bereich von 80 bis 500 Hüben pro Minute, beispielsweise bei 100 Hüben pro Minute liegen.
Der Abstand zwischen den parallel zueinander verlaufenden Perforiermessern 3 liegt im Bereich von 1,3 bis 1,7 mm. Vorzugsweise beträgt der Abstand a der Zahnspitzen (Zackenabstand) des jeweiligen Perforiermessers 3 sowie der Abstand zwischen den Zahnspitzenlinien zweier benachbarter Perforiermesser 3 jeweils etwa 1,5 mm. Es ergibt sich somit eine Zahn- bzw. Lochdichte von etwa 36 Löchern pro cm².
Die Perforiermesser 3 sind so zueinander angeordnet sind, dass die Perforierzähne 4 zwei benachbarter Perforiermesser zueinander versetzt angeordnet sind. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind 20 Perforiermesser 3 in dem Träger 2 eingespannt.
Mit 14 ist ein den Perforiermessern 3 zugeordnetes Gegenlager bezeichnet. Das plattenförmig ausgebildete Gegenlager 14 besteht aus einem hartelastischen Material, vorzugsweise aus Polypropylen oder dergleichen, und weist eine Dicke von beispielsweise 5 mm auf.
In 3 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Perforieren und Tiefziehen einer Folie 15, insbesondere einer Aluminiumfolie dargestellt. Die Folie 15 weist eine Dicke von mindestens 0,5 mm auf. Der mit den Perforiermessern 3 besetzte Träger 2 ist an einem heb- und senkbaren Maschinenteil 13 befestigt. Im Unterwerkzeug 16 ist eine muldenförmige Vertiefung 17 ausgebildet, in die das Maschinenteil 13 mit dem Träger 2 und den Perforiermessern 3 als Oberwerkzeug eintaucht. Die Grundfläche der Vertiefung 17 ist mit einem plattenförmigen Gegenlager 14 aus hartelastischem Material belegt. In dieser Vorrichtung wird die Folie 15 somit während der Formgebung (Tiefziehen) gleichzeitig perforiert. Dabei werden die spitz zulaufenden Perforierzähne 4 soweit in das Material eingestochen, dass die erzeugten Löcher 17 an ihrer engsten Stelle jeweils einen Lochdurchmesser im Bereich von 0,1 bis 0,8 mm aufweisen (vgl. 5). Vorzugsweise sind die Perforierzähne 4 so ausgebildet, dass die erzeugten Löcher 17 an ihrer engsten Stelle jeweils einen Lochdurchmesser im Bereich von 0,1 bis 0,3 mm aufweisen.
Wie in 4 dargestellt, ist es auch möglich, einen mit Perforiermessern 4 besetzten Träger 2 in einer Tiefziehform anzuordnen. In diesem Fall ist das Gegenlager 14 an der Unterseite des heb- und senkbaren Maschinenteils 13 (Oberwerkzeugs) angeordnet.
Die Vorrichtung gemäß 3 wie auch die Vorrichtung gemäß 4 können mit einer Schneideeinrichtung (nicht gezeigt) versehen sein, so dass bei der kombinierten Perforierung und Formgebung aus einer bahnförmigen Folie 15 oder einem größeren Folienzuschnitt ein perforiertes Formteil ausgestanzt bzw. ausgeschnitten wird.
5 zeigt eine Schnittdarstellung eines relativ kleinen Abschnitts einer erfindungsgemäß perforierten Aluminiumfolie 15 in vergrößertem Maßstab. Die in die Folie 15 eingebrachten Löcher 17 sind gleichmäßig über die Fläche oder einen Flächenabschnitt der Folie 15 verteilt. Es ist zu erkennen, dass die in die Folie 15 eingebrachten Löcher 17 jeweils eine im wesentlichen keilförmige Trichterkontur aufweisen. Vorzugsweise sind die Perforierzähne der Perforiermesser pyramidenförmig geschliffen, so dass die eingestoßenen Löcher 17 dann eine im wesentlichen pyramidenförmige Trichterkontur aufweisen. Der Lochdurchmesser beträgt jeweils an der engsten Stelle vorzugsweise etwa 0,1 bis 0,3 mm.

Claims

Perforierte Folie (15), insbesondere perforierte Kunststoff- oder Aluminiumfolie, mit einer Dicke im Bereich von 0,5 und 1,0 mm und einer Vielzahl von flächig verteilt angeordneten Löchern (17), dadurch gekennzeichnet, dass die Löcher (17) mit einer Dichte von mindestens 32 Löchern pro cm² in die Folie (15) eingebracht sind und jeweils eine keil- oder pyramidenförmige Trichterkontur mit einem Lochdurchmesser an der engsten Stelle von maximal 1 mm aufweisen.
Perforierte Folie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Löcher (17) an ihrer engsten Stelle jeweils einen Lochdurchmesser im Bereich von 0,1 bis 0,8 mm aufweisen.
Perforierte Folie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Löcher (17) an ihrer engsten Stelle jeweils einen Lochdurchmesser im Bereich von 0,1 bis 0,3 mm aufweisen.
Perforierte Folie nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Löcher (17) in Reihen angeordnet sind, wobei die Löcher einer Reihe zu den Löchern einer benachbarten Reihe versetzt angeordnet sind.
Verfahren zum Perforieren eines flächigen Materials, insbesondere einer Folie aus Metall und/oder Kunststoff, vorzugsweise einer Folie (15) aus Aluminium, bei dem eine Vielzahl von Löchern (17) gleichzeitig mittels eines heb- und senkbaren Werkzeuges (13) in das Material eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass zum Perforieren ein mit mehreren Perforiermessern (3) besetzter Träger (2) verwendet wird, dessen Perforiermesser (3) jeweils eine Vielzahl von Perforierzähnen (4) aufweisen, die so dicht zueinander angeordnet sind, dass in dem Material mindestens 32 Löcher pro cm² erzeugt werden.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Perforierzähne (4) soweit in das Material eingestochen werden, dass die erzeugten Löcher (17) an ihrer engsten Stelle jeweils einen Lochdurchmesser im Bereich von 0,1 bis 0,8 mm aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass dass die Perforierzähne (4) soweit in das Material eingestochen werden, dass die erzeugten Löcher (17) an ihrer engsten Stelle jeweils einen Lochdurchmesser im Bereich von 0,1 bis 0,3 mm aufweisen.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass aus Bandstahl hergestellte Perforiermesser (3) verwendet werden.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Perforiermessern (3) längliche Abstandsstücke (5) angeordnet werden.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwei aufeinanderfolgende Perforiermesser (3) so angeordnet werden, dass die Perforierzähne (4) der beiden Perforiermesser (3) zueinander versetzt angeordnet sind.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Material während eines Formgebungsprozesses perforiert wird.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Material eine Aluminiumfolie (15) mit einer Dicke im Bereich von 0,5 und 1,0 mm ist.
Vorrichtung zum Perforieren eines flächigen Materials, insbesondere einer Folie aus Metall und/oder Kunststoff, vorzugsweise einer Folie (15) aus Aluminium, mit einem heb- und senkbaren Werkzeug (13), gekennzeichnet durch einen mit mehreren Perforiermessern (3) besetzten Träger (2), wobei die Perforiermesser (3) lösbar mit dem Träger (2) verbunden sind und jeweils eine Vielzahl von Perforierzähnen (4) aufweisen, die so dicht zueinander angeordnet sind, dass ein Bereich mit mindestens 32 Perforierzähnen (4) pro cm² vorhanden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Perforierzähne (4) jeweils spitzwinklig zulaufende Zahnflanken aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Perforierzähne (4) jeweils eine im wesentlichen keil- oder pyramidenförmige Kontur aufweisen.
Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Perforiermesser (3) so zueinander angeordnet sind, dass die Perforierzähne (4) zweier aufeinanderfolgender Perforiermesser (3) zueinander versetzt angeordnet sind.
Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (2) Spannmittel zum Einspannen der Perforiermesser (3) aufweist.
Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Perforiermessern (3) längliche Abstandsstücke (5) angeordnet sind.
Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass den Perforiermessern (3) ein Gegenlager (14) aus hartelastischem Material zugeordnet ist.
Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (2) das heb- und senkbare Werkzeug bildet.
Vorrichtung nach den Ansprüche 19 und 20 dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenlager (14) in einer Tiefziehform (16) angeordnet ist.
Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (2) in einer Tiefziehform (16) angeordnet ist.