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Vorrichtung zum Herstellen von Formteilen aus Kunststoffolien Die
vorliegende Erfindung betrifft eine spezielle Vorrichtung zur Herstellung von Formteilen
aus Kunststoffolien nach dem Vakuumverformungsverfahren, durch die das Auftreten
von Falten vermieden wird.
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Es ist bereits bekannt, Formteile aus Folien nach dem Vakuumverformungsverfahren
unter Verwendung von Positiv-Formen herzustellen. Dabei wird eine Folie in einen
Rahmen gespannt und z. B. mit Hilfe eines Ultrarotstrahlers so lange erhitzt, bis
sie plastisch zu werden beginnt. Dann wird von unten die Positiv-Form gegen die
Folie aufgefahren, wobei sich die Folie über die Positiv-Form legt. Die Positiv-Form
enthält im Innern Kanäle, durch die Luft abgesogen wird. Dadurch entsteht zwischen
der Folie und der Positiv-Form ein gewisses Vakuum, und die Folie schmiegt sich
dicht an die Positiv-Form an.
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Vakuumlöcher sind zweckmäßigerweise überall dort, wo die Positiv-Form
Vertiefungen aufweist, und an den Stellen, an die die Folie bei Verzicht auf das
Anlegen eines Vakuums von selbst trotz ihres thermoplastischen Zustandes nicht hingelangen
würde. Diese Vakuumverformungsverfahren unter Verwendung von Positiv-Formen sind
in den verschiedensten Ausführungsformen bekannt und in der entsprechenden Literatur
ausführlich beschrieben. Im allgemeinen treten bei der Ausführung dieser Verfahren
keine Schwierigkeiten auf.
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Will man jedoch auf diese Weise Formteile herstellen, deren Tiefe
bzw. Höhe größer ist als der kleinste Durchmesser, so entstehen Falten am Fuß der
Positiv-Form, welche sich sowohl an der Positiv-Form emporziehen als auch auf der
horizontalen Grundplatte sich von der Positiv-Form nach außen ziehen. Es war deshalb
bisher nur möglich, faltenfreie Formteile herzustellen, wenn die Positiv-Formhöhe
(entsprechend der Höhe bzw. Tiefe des Formteils und damit auch der Ziehtiefe) kleiner
ist als der kleinste Durchmesser der Positiv-Form. Es ist zwar möglich, durch besondere
Maßnahmen die Faltenbildung etwas herabzusetzen, jedoch erhält man dabei Formteile
mit ungleichmäßigen Wandstärken.
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Es wurde nun eine Vorrichtung gefunden, mit deren Hilfe man faltenfreie
Formteile, deren Höhe (= Ziehtiefe) größer ist als ihr kleinster Durchmesser, aus
Folien nach dem Vakuumverformungsverfahren unter Verwendung von Positiv-Vielfachformen
herstellen kann, wenn die einzelnen Formen auf der Formgrundfläche der Positiv-Vielfachform
von einem geschlossenen Wall umgeben sind.
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Es war überraschend, daß man auf diese Weise faltenfreie Formteile
herstellen kann, denn es mußte
angenommen werden, daß sich gerade bei Verwendung
eines den Formkörper umgebenden Walles Falten in dem um das Formteil auftretenden
Graben ausbilden würden.
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Die Abt. 1 der Zeichnung stellt die Frontalansicht einer erfindungsgemäßen
Positiv-Vielfachform dar, die A b b. 2 eine Aufsicht. A bezeichnet die Höhe der
Positiv-Form, welche der Ziehtiefe entspricht. B bezeichnet die Wallhöhe, C die
obere Grabenbreite, D die Grabensohle und E den Luftabzugskanal. F bezeichnet schließlich
die Folie.
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Zur besseren Verdeutlichung ist in Abt. 3 die Front al ansicht einer
herkömmlichen Positiv-Vielfachform dargestellt und in Abb. 4 die entsprechende Aufsicht.
In diesen Abbildungen bedeutet A wiederum die Formhöhe und F die Folie.
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Erfindungsgemäße Positiv-Formen sind im allgemeinen solche, bei denen
die Wallhöhe 20 bis 60°/o, vorzugsweise 25 bis 50 O/o, der Positiv-Formhöhe ausmacht.
Die Wallhöhe steht zur oberen Grabenbreite im Verhältnis 1: 0,5 bis 1,5, vorzugsweise
1: 0,8 bis 1,2. Je nach verwendeter Positiv-Form und verwendetem Folienmaterial
können die Werte jedoch nach unten oder oben überschritten werden. Das Profil der
Wallböschung kann sehr verschieden sein, z. B. eine ansteigende Gerade oder ein
Kreissegment, das sich zur Positiv-Form hinwölbt. Die Grabensohle kann auch ganz
wegfallen. In diesem Fall beginnt die Wallböschung unmittelbar an der Positiv-Form.
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Die in der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendbaren Folien können
aus den üblichen Materialien bestehen. Es kommen somit alle Folien in Frage, die
nach dem Stand der Technik für Vakuumverformungsverfahren verwendet werden. Als
Grundmaterialien
seien genannt: Celluloseestermassen wie Celluloseacetat
und Celluloseacetobutyrat, Polyolefine, wie Polyäthylen und Polypropylen, Polyvinylchlorid,
Polystyrol sowie Mischpolymerisate des Styrols und insbesondere die verschiedenen
Polycarbonate aus dem 4,4'-Dihydroxydiphenylpropan-2,2.
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Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen werden auf den üblichen Maschinen
zur Herstellung von Formteilen aus Folien nach dem Vakuumverformungsverfahren eingesetzt.
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Die Vakuumverformung wird ebenfalls in der üblichen Weise und lediglich
unter Verwendung der speziellen Positiv-Formen durchgeführt. Die Beheizung der eingespannten
Folie erfolgt vorzugsweise mit einem Ultrarotstrahler.
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Beispiel 1 Es werden Versuche mit einer üblichen 6fach-Positiv-Form
(vgl. Abb. 3 und 4) durchgeführt. Die Abmessungen der einzelnen Form sind: Breite:
15 mm, Länge: 25 mm, Höhe: 23 mm, der Verformungsgrad: Höhe : Breite wie 1,5 :1.
Es wird eine 0,3 mm dicke Polycarbonat-Folie verwendet.
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In die im Formenrahmen eingespannte und mittels Infrarotstrahler
erwärmte Folie wird die Form von unten eingefahren bis zur völligen Abdichtung zwischen
Formenrahmen und Form. Durch die Luftabzugskanäle E (s. Zeichnung) wird unmittelbar
nach der mechanischen Verreckung der Folie die Luft abgesaugt, so daß sich die Folie
an die einzelnen Formen anlegte und abkühlte. Beim Anschmiegen der Folie an die
Formen ist eine Faltenbildung an den Seitenwänden der Formteile wie auch zwischen
den einzelnen Formen der Mehrfachform nicht zu umgehen. Die Faltenlängen an den
Seitenwänden der Positiv-Form betragen zum Teil etwa drei Viertel der Ziehtiefe
(Formhöhe).
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Durch Einschließung der einzelnen Formen mit einem erfindungsgemäßen
Wall (vgl. A b b. 1 und 2, Wallhöhe = obere Grabenbreite = 30 °/o der Formhöhe)
kann die Faltenbildung unter sonst gleichen Bedingungen verhindert werden. Die auf
eine entsprechende Verformungstemperatur erwärmte Folie legte sich beim Einsetzen
des Vakuums auf die obere
Fläche des Walles und kühlt somit ab. Die abgekühlte Folie
nimmt am Verformungsprozeß nicht mehr teil. Verformt wird jetzt lediglich noch die
vom Wall eingeschlossene Folienfläche.
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Beispiel 2 Ein zweiter Versuch wird mit einer Sfach-Positiv-Form
durchgeführt. Die Abmessungen der einzelnen Form sind: Breite: 11 mm, Länge: 29
mm, Höhe: 36 mm, Verformungsgrad: Höhe: Breite wie 3,2:1.
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Auch bei diesem Versuch wird eine 0,3 mm dicke Polycarbonat-Folie
verwendet.
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Im weiteren wird wie im Beispiel 1 beschrieben verfahren. Die Faltenbildung
tritt jedoch noch deutlicher zum Vorschein, was zur Bestätigung der Annahme führt,
daß mit zunehmender Ziehtiefe (= Formhöhe) die Faltenbildung begünstigt wird.
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Die Umgebung der einzelnen Formen mit dem im Beispiel 1 schon erwähnten
Wall gemäß Abt. 1 und 2 (Wallhöhe = obere Grabenbreite = 30°/o der Formhöhe) führt
zur faltenfreien Verformung. Wie aus diesem Beispiel zu ersehen ist, können auch
Formteile mit einem verhältnismäßig großen Verformungsgrad auf diese Weise faltenfrei
hergestellt werden. Es ist jedoch darauf zu achten, daß die Wallhöhe B wie auch
die obere Grabenbreite C und das Wallböschungsprofil aufeinander abgestimmt wird,
da diese Größen für das faltenfreie Verformen ausschlaggebend sind.