DE2420969A1

DE2420969A1 - Laminierter formkoerper sowie verfahren und vorrichtung zur herstellung eines solchen

Info

Publication number: DE2420969A1
Application number: DE2420969A
Authority: DE
Inventors: Frank William Arnoth; Nathaniel Convers Wyeth
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1974-04-24
Filing date: 1974-04-30
Publication date: 1975-11-13
Also published as: FR2269420A1; CA1041891A; DE2420969C3; FR2269420B1; JPS5537425B2; JPS50144789A; DE2420969B2; LU69938A1; GB1465564A

Description

Laminierter Formkörper sowie Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines solchen Die vorliegende Erfindung betrifft einen laminierten rippenverstärkten Formkörper nebst Vorformling sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines solchen.
Es ist bereits ein Verfahren zur Herstellung laminierter Gegenstände bekannt, gemäss welchem zunächst ausgehend von zwei thermoplastischen Folien ein laminierter Vorformling hergestellt wird, worauf dieser erhitzt und zwischen zwei Formhälften eingebracht wird, und ein Blasen des Gegenstands erfolgt, indem ein Fluid zwischen die Folien zugeführt wird, um diese gegen ihre jeweiligen Formhohlräume zu weiten.
Werden die Folien zur Herstellung eines Vorformlings laminiert, so haften sie jedoch aneinander und können nur mit Schwierigkeit ohne Einreissen getrennt werden. Diese Neigung der Folien aneinander zu haften, verursacht Probleme bei der Zuführung des zum Blasen benötigten Fluids zwischen die Folien und bei der Ablösung der Folien, wenn das Fluid die Folien gegen den Formhohlraum aufweitet.
Die US-PS 3 281 301 offenbart ein übliches bekanntes Verfahren , gemäss welchem gewisse vorbestimmte Flächen der Grenzschicht zwischen den beiden laminierten thermoplastischen Folien vor dem Laminieren derart behandelt werden, dass sie nicht aneinander haften. Dies kann durch Verwendung einer Trennmembran, wie beispielsweise Papier, oder einer Talkpulverschicht erreicht werden.
Darüberhinaus wird ein Abflusselement, wie etwa ein Rohr, zwischen die Folien eingeführt und zur Zuführung von Luft zwischen die Folien verwendet. Die zwischen die Folien durch das Abflusselement zugeführte Luft strömt durch die nicht aneinanderhaftenden Bereiche und weitet die Folien in diesen Bereichen aus.
Bezüglich ähnlicher Verfahren wird auf die US-PSen 3 271 846, 3 289 281 verwiesen und schliesslich auf die US-PS 3 394 446, welche insbesondere die Warmformung metallischer Folien betrifft.
Die bekannten Verfahren haben den Nachteil, die Verwendung und das Einbringen eines nicht-haftenden Maskiermittels an den Folien zu erfordern, welches einen eigenen Arbeit gang erforderlich macht und ein anschliessendes Siegeln der Folien an den Stellen verhindert, wo das Maskiermittel aufgebracht wurde. Darüberhinaus müssen die lamimierten Folien genau fluchtend in der Form angeordnet sein, damit die nicht-haft enden Bereiche den mit Ausnehmungen versehenen Abschnitten der Form entsprechen, und ein Abflusselement muss in der richtigen W#eise mit den laminierten Folien ausgerichtet und zwischen denselben zwecks Zuführung von Luft angeordnet sein.
Gemäss weiteren bekannten Verfahren werden zwei thermoplastische Bahnen erhitzt und entweder kontinuierlich oder schrittweise zwischen zwei bewegten, einander gegenüberliegenden Formhälften zugeführt, welche eine Öffnung für das Einfügen eines Blasrohrs aufweisen. Die thermoplastischen Bahnen werden jedoch vor und während desFo-#rmvorgangs nicht laminiert, sondern bleiben im Abstand voneinander angeordnet, um die Zuführung von Luft zwischen die Folien zu erleichtern.
Beispielsweise sind gemäss der US-PS 3 537 138 die bewegten Bahnen im Abstand voneinander angeordnet und werden nur an jenen Stellen miteinander in Berührung gebracht, welche die Kante des erhaltenen Gegenstandes bilden, wobei ständig eine Öffnung verbleibt, beispielsweise die Mündung einer herzustellenden Flasche, durch welche Luft zwischen die Folien eingeführt werden kann, um die Folien voneinander weg und gegen ihre jeweiligen Formhohlräume zu blasen.
Gemäss einer weiteren Patentschrift, nämlich der US-PS 3 271 846 befinden sich die bewegten Bahnen im Abstand voneinander und werden in Berührung mit einander- gegenüberliegenden und teilweise geöffneten Formhälften gebracht. Die Bahnen werden jeweils unter Einwirkung von Vakuum in ihre entsprechenden Formhälften gezogen und anschliessend werden Formhälften, von denen jede die Hälfte des herzustellenden -Gegenstandes enthält, zusammengebracht, wobei die Kanten des Gegenstandes unter Ausbildung des ganzen Gegenstandes verschmolz en werden, während ständig eine Verbindung zwischen der Atmosphäre und dem Inneren des hergestellten Gegenstands aufrechterhalten wird.
Zwar sind viele Verfahren zum Warmformen plastischer Stoffe bekannt, jedoch ist ein ständiges Bedürfnis für ein Verfahren vorhanden, bei welchem die Zuführung von Luft zwischen die thermoplastischen Folien in einfacher Weise erfolgt. Dieses Bedürfnis ist besonders offensichtlich, wenn der warmgeformte Gegenstand einen komplizierten Aufbau aufweist, wie dies beispielsweise bei einem laminierten rippenverstärkten Hohlkörper zutrifft.
Durch die Erfindung wird ein verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines rippenverstärkten, laminierten Hohlkörpers geschaffen, gemäss welchem (a) zwei Folien zwischen einander gegenüberliegenden Preis formen angeordnet werden, wobei die Folien derart fluchtend angeordnet sind, dass die Folienoberflächen einander gegenüberliegen, mindestens eine der Folien aus einem thermoplastischen Material besteht, welches auf seine Warmformungstemperatur erhitzt ist und mindestens eine der Folien Nuten oder Innenvorsprünge aufweist, welche Durchtrittsöffnungen für ein Fluid bilden und mindestens eine der Pressformen einen Formhohlraum zur Ausbildung eines mit Rippen versehenen Formkörpers aufweist, (b) die Pressformen geschlossen werden, um in Berührung mit den Folien zu gelangen, (c) ein Fluid den Durchtrittsöffnungen zugeführt wird, um die thermoplastische Folie gegen ihren Formhohlraum zu weiten und einen mit Rippen ausgebildeten Formkörper zu ergeben, während die Folien ihre Berührung in den nicht geweiteten Flächen aufrechterhalten.
Gemäss weiteren Ausführungsformen kann das thermoplastische Material einen Füllstoff enthalten und es kann ein Vorformling verwendet werden, welcher aus zwei oder mehr Lagen besteht einschliesslich weiterer Lagen aus thermoplastischem Material oder aus Überzügen. Die Durchtrittsöffnungen für das Fluid können durch ein Muster von miteinander verbundener oder nicht-verbundener Vorsprünge, Nuten, geprägter Stollen, Senken oder Wellungen in einer der Folien oder in beiden Folien bestehen; die Form kann unterschiedliche Formgebung aufweisen, beispielsweise kann eine Formhälfte eine glatte Oberfläche und die andere Formhälfte eine gerippte Oberfläche aufweisen oder beide Formhälften können eine gewünschte Gestalt besitzen. Fluid kann durch die Durcntrittsöffnungen durch Überdruck eingeleitçt oder in diese zugeführt werden, wenn die Folie in einer Vakuurnform geweitet wird; es kann auch eine Kombination dieser Verfahren verwendet werden.
Das Verfahren eignet sich besonders für die Herstellung von laminierten Anordnungen, welche ein kompliziertes Muster versiegelter Hohlräume aufweisen.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sowie einen Vorformling zur Verwendung beim erfindungsgemässen Verfahren.
Die Erfindung wird anschliessend anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung, welche die Herstellung eines in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung verwendeten Vorformlings erläutert, Fig. 2 eine Ausführungsform eines Vorformlings, bei welchem die Grenzfläche einer Folie mit einem Muster paralleler, durchgehender, rechteckförmiger Rippen und Nuten versehen ist. Die Durchtrittsöffnungen für das Fluid sind nicht miteinander verbunden, Fig. 3 eine weitere Ausführungsform eines Vorformlings, bei welcher die Grenzfläche einer Folie mit einem Muster inselartiger, rechteckiger Vorsprünge versehen ist, die miteinander verbundene Durchtrittsöffnungen für ein Fluid bilden, Fig. 4 eine weitere Ausführungsform eines-Vorformlings, bei welchem die Grenzfläche einer Folie mit einem Muster von inselartigen, im wesentlichen kreisförmigen Vorsprüngen versehen ist, welche miteinander verbundene Durchtrittsöffnungen für ein Fluid bilden, Fig. 5 bis 8 verschiedene Stufen des Warinformungsverfahrens gemäss der vorliegenden Erfindung. Dabei zeigt Fig. 5 den in einem Ofen erhitzten Vorformling, Fig. 6 den erhitzten Vorformling zwischen zwei einander gegenüberliegenden Formhohlräumen, Fig. 7 die am Vorformling geschlossenen Formhälften unter Zuführung von Luft unter Uberdruck zwischen die den Vorformling bildenden laminierten Schichten, wobei der Vorformling in den Formhohlraum geweitet wird, und Fig. 8 die Beendigung des Warmforinungsverfahrens, wobei die Formhälften geöffnet sind und der warmgeformte Gegenstand von den Formhohlräumen abgelöst ist, Fig. 9 eine weitere Ausführungsform, bei welcher Luft zwischen den laminierten Vorformling eingeführt wird, indem die Luft durch die randseitigen Kanten des Vorformlings gedrückt wird. Die dabei verwendete Form besteht aus einer zwei Stellungen aufweisende Form, wobei die erste Stellung zur Herstellung des Formkörpers eingenommen wird, worauf die Form um einen weiteren Betrag geschlossen wird, um die nicht geweiteten Bereiche des Vorformlings unter Druck zu verschmelzen, Fig. 10 eine weitere Ausführungsform, bei welcher Luft zwischen den laminierten Vorformling zugeführt wird, indem im Formhohlraum ein Vakuum erzeugt wird, durch welches Luft durch die randseitigen Kanten des Vorformlings angesaugt und der Grenzschicht zwischen den laminierten Lagen durch Durchtrittsöffnungen für ein Fluid zugeführt wird, die in den Grenzflächen vorhanden sind, wodurch die laminierten Folien voneinaider gelöst und in Anlage mit dem Formhohlraum gebracht werden. Wahlweise kann die Form um einen weiteren Betrag geschlossen werden, um die nicht geweiteten Bereiche des Vorformlings unter Druck miteinander zu verschmelzen.
Fig. 11 einen Teilquerschnitt eines bevorzugten Vorformlings,längs der Längsachse des Vorformlings, Fig. 12 einen Teilgrundriss einer Schale für Garnspulen, Fig. 13 einen Teilquerschnitt der in Fig. 12 dargestellten Schale, Fig. 14 einen Querschnitt einer Heizvorrichtung zum Vorheizen des Vorformlings in einem vertikalen Schnitt, Fig. 15 einen Querschnitt einer Ausführungsform, bei welcher die Form und der Vorformling vertikal fluchtend angeordnet sind und Fig. 16 einen Querschnitt in einer horizontalen Ebene der Form gemäss Fig. 15 in ihrer geschlossenen Stellung.
Bevorzugte Ausführungsformen Die Erfindung wird anschliessend anhand einer bevorzugten Ausführungsform erläutert, gemäss welcher zwei thermoplastische Folien vor dem Erhitzen und der Eingabe in die Form zu einem Vorformling zusammengefügt werden. Die Verwendung eines Vorformlings wird wegen der einfachen Handhabung, der Verfahrenskontrolle und der richtigen Fluchtung der Folien miteinander bevorzugt. Die thermoplastischen zusammengesetzten Vorformlinge können ausgehend von jedem folienbildenden thermoplastischen Kunststoff erhalten werden, welcher warmformbar ist. Während mindestens zwei Folien zur Herstellung des Vorformlings benötigt werden, können drei oder mehr Folien verwendet werden, wobei jede Folie aus dem gleichen oder einem unterschiedlichen thermoplastischen Material bestehen kann. Brauchbare Thermoplaste umfassen Polyolefine mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen, wie beispielsweise Polyäthylen und Polypropylen, Polyester, wie Polyäthylenterephthalat, Polyamide, wie Nylon, Polysulfone, Polycarbonate, Vinylpolymerisate, wie Polyvinylchlorid und Polyvinylacetat, Polystyrol und Celluloseverbindungen, wie Celluloseacetatbutyrat und Cellulosepropionat. Ferner sind Thermoplaste geeignet, welche nach einer Warmformung zur Herstellung von Gegenständen, die ihre Form über einen weiten Temperaturbereich behalten, hitzegehärtet werden können.
Diese Thermoplaste können wahlweise mit verschiedenen Füllstoffen versehen sein. Der jeweilige Füllstoff und seine Menge hängen vom gewünschten Endergebnis ab. Beispielsweise kann Asbest oder Aluminiumoxid zur Erzielung einer Feuerbeständigkeit verwendet werden. Glasfaserfüllstoffe können eingesetzt werden, um verstärkte Folien zu liefern. Verschiedene gefärbte Füllstoffe können als Pigmente dienen, wie beispielsweise Titandioxid. Ton kann als Volumenfüllmasse verwendet werden und viele andere Füllstoffe können eingesetzt werden, um die Folie zu verstärken, damit die Festigkeit erhöht oder andere Eigenschaften der Folie, wie Steifigkeit, optische Qualität und dgl., verändert werden.
Als Füllstoffe sind beispielsweise geeignet: Asbest, Glasfaser, Kohlenstoff, Calciumphosphat, Calciumcarbonat, Porzellanerdeton, Siliciumdioxid, Titandioxid, Bentonit, Talk und Glimmer.
Die Menge des verwendeten Füllstoffes kann zwischen 1 bis 70 Gew.% betragen, bezogen auf das Gewicht des vorhandenen Polymeren und Füllstoffes. Vorzugsweise ist der Füllstoff in einer Menge zwischen etwa 1 bis 60 Gew.% vorhanden, bezogen auf das Gesamtgewicht des Polymeren und des Füllstoffs.
Der bevorzugte Füllstoff ist Ton, wobei der Ton vorzugsweise in einer Menge zwischen etwa 30 bis 60 Gew.% vorliegt, bezogen auf das Gesamtgewicht des Polymeren und Füllstoffs.
Die thermoplastischen Polymeren können durch bekannte Verfahren hergestellt werden. Werden Füllstoffe verwendet, so können sie während der Herstellung der Polymeren gemäss bekannten Verfahren diesen zugegeben werden.
Nach der Herstellung des Polymeren wird dieses durch eine Folienspitzform zu einer Folie extrudiert, die auf eine Abschreckwalze gegossen wird. Während des Abschreckvorgangs wird die Oberfläche der Folie, welche schliesslich als innere Grenzfläche des zusammengesetzten Vorformlings dienen wird, geprägt, genutet oder in anderer Weise zur Ausbildung von Durchtrittsöffnungen an der Oberfläche der Folie behandelt. Als Alternative können Durchtrittsöffnungen durch ein Extrudieren der Folie durch eine profilierte Spitz form erhalten werden. Während lediglich eine der miteinander in Berührung stehenden Oberflächen an der Grenzfläche der zusammengesetzten Anordnung Durchtrittsöffnungen aufzuweisen braucht, ist es manchmal erwünscht, dass an der Grenzfläche beide im Innenbereich der Anordnung einander gegenüberliegenden Flächen geprägt oder genutet sind, damit eine erhöhte Anzahl innerer Durchtrittsöffnungen erhalten wird. Anschliessend kann die Folie mechanisch gereckt werden, um sie zur Erhöhung der Festigkeitseigenschaften zu orientieren.
Zur Herstellung des Vorformlings können verschiedene Verfahren, abhängig vom verwendeten thermoplastischen Kunststoff und dem gewünschten Ausmass der Bindung, verwendet werden.Die Bindung muss jedoch schwach genug sein, dass die Folien sich leicht voneinander lösen, wenn sie während des Warmformens im Formhohlraum geweitet werden. Darüberhinaus muss das Verfahren zur Herstellung des Vorformlings die Durchtrittsöffnungen für das Fluid unbeeinflusst lassen.
Das Ultraschall-Punktschweissen stellt ein günstiges Verfahren zur Herstellung der Vorformlinge aus mit Ton gefüllten Polyäthylenfolien dar, da die Punktverschweissungen während des Aufweitvorgangs mühelos aufgebrochen werden.
Eine Klebstoffverbindung kann zur Erzielung einer ausgezeichneten Kontaktbindung verwendet werden, während ein elektrostatisches Verbindungsverfahren zur Erzielung einer losen Bindung verwendet werden kann, bei welcher eine elektrische Hochspannungsentladung entgegengesetzter Polarität am Ausseren der Folien erfolgt. Ferner kann ein thermisches Verbindungsverfahren durchgeführt werden, indem die Folien durch erhitzte Walzen geführt werden. Falls sich die Folien für eine starke, thermische Bindung eignen, oder falls eine starke Klebmitteloindung verwendet wird, sollten die Durchtrittsöffnungen durch Vorsprünge gebildet werden, deren Breite geringer als die Foliendicke ist, so dass die Vorsprünge aber nicht die Folien abgerissen werden, wenn die Folien während des Warmformens aufgeweitet werden.
Ein zweckmässiges Verfahren zur Herstellung der Vorformlinge aus den Folien wird nun in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben.
Folien-Extrusionsvorrichtungen 1 und 2 extrudieren jeweils thermoplastische Folien 3 und 4, welche Jeweils auf Abschreckwalzen 5 und 6 gegossen werden. Die Abschreckwalzen 5 und 6 bilden einen schmalen Spalt 7, dessen Breite etwa der Gesamtdicke der aneinanderliegenden, gerade gegossenen Folien 3 und 4 entspricht. Die Abschreckwalze 5 läuft im Uhrzeigersinn um, während die Walze 6 im Gegenzeigersinn rotiert, so dass beide Folien in den Spalt gefördert werden.
Eine Prägewalze 8 bildet zusammen mit der Abschreckwalze 6 einen Spalt und ist in geeigneter Lage zwischen der Spritzform und dem Spalt 7 angeordnet. Die Prägewalze versieht jenen Bereich der Folie 4 mit einem Prägemuster, welcher die Innenfläche des erhaltenen Laminats bildet.
Nachdem die Folien gegossen wurden und die Innenfläche mindestens einer Folie geprägt wurde, treten die Folien durch den von den Abschreckwalzen gebildeten Spalt, in welchem sie leicht gegeneinander gedrückt werden, um eine kontinuierliche zusammengesetzte Folienanordnung zu ergeben, welche auf einer Walze aufgewickelt oder einer Schneidvorrichtung zugeführt werden kann, um auf vorgegebene Folien längen unterteilt zu werden.
Die Durchtrittsöffnungen für das Fluid können durch eine Anzahl verschiedene Muster auf der Folienoberfläche gebildet werden. Die Fig. 2, 3 und 4 geben Beispiele von Anordnungen von Vorsprüngen an, die sich als brauchbar für die Durchtrittskanäle für das Fluid erwiesen haben. Unter "Vorsprüngen" werden die erhabenen Abschnitte der thermoplastischen Folie verstanden.
Fig. 2 zeigt einen laminierten Vorformling. Der Vorformling besteht aus zwei miteinander laminierten thermoplastischen Folien 9 und 10. Die Innenfläche 11 der Folie 9 ist glatt und die gegenüberliegende Innenfläche 12 der Folie 10 ist mit einem Prägemuster versehen, welches im Querschnitt aus rechteckförmigen Vorsprüngen 13 besteht, welche sich in einer kontinuierlichen parallelen Anordnung über die Breite der Folie erstrecken. Die Durchtrittsöffnungen 14 für das Fluid werden durch die offenen Wellentäler zwischen den Vorsprüngen gebildet, welches an ihrer Oberseite durch die Folien 11 begrenzt werden. Die parallelen Durchtrittsöffnungen sind nicht miteinander verbunden. Diese Anordnung eignet sich besonders für verhältnismässig dünne Folien und für komplizierte Pressformen. Falls die hohlen Abschnitte des Pressmusters jedoch nicht miteinander verbunden sind, müssen die mit jedem hohlen Abschnitt verbundenen Durchtrittsöffnungen ebenfalls mit einer Fluidquelle in Verbindung stehen.
Die Fig. 3 und 4 zeigen weitere Oberflächenmuster mit miteinander verbundenen Durchtrittskanälen für das Fluid, welche zwischen den Folien verlaufende Durchtrittskanäle bilden. Die dargestellte Anordnung weist miteinander verbundene Durchtrittskanäle auf. Fig. 3 zeigt zwei Folien 15 und 16 in einer Verbundanordnung, in welcher die Innenfläche der Folie 16 ein Muster von geprägten, rechteckigen, abgestumpften Vorsprüngen 17 aufweist, welche zwischen sich Durchtrittsöffnungen 18 für ein Fluid bilden.
In Fig. 4 sind zwei Folien 19 und 20 miteinander laminiert, wobei die Innenfläche der Folie 20 eine Anordnung von geprägten kegelstumpfförmigen Vorsprüngen 21 aufweist, die zwischen sich Durchtrittsöffnungen 22 für ein Fluid bilden.
Es können viele andere Anordnungen verwendet werden, die gleichförmig oder ungleichförmig auf der Innenfläche mindestens einer Folie angeordnet sind und die Durchtrittsöffnungen zwischen den Folien bilden.
Nachdem die zusammengesetzte Folienanordnung mit den gewünschten physikalischen Eigenschaften, wie Dicke, Biegsamkeit und Wickelbarkeit, im Einklang mit dem beabsichtigten Verwendungszweck hergestellt wurde, kann diese auf einen Dorn aufgewickelt oder auf Blattgrössen geschnitten werden, die für die weitere Verwendung gestapelt werden. Unter einem "Vorformling" wird in diesem Zusammenhang eine Anordnung von mindestens zwei Blatt Folien verstanden, bei welcher die Grenzfläche mindestens einer Folie mit Durchtrittsöffnungen für ein Fluid versehen ist.
Die Verwendung des Vorformlings zur Herstellung eines mit Rippen versehenen Hohlkörpers wird anschliessend in Verbindung mit den Fig. 5, 6, 7 und 8 beschrieben.
Der Vorformling wird auf die Warmformungstemperatur des thermoplastischen Kunststoffs erhitzt. Warmformung ist ein Verfahren zum Erhitzen eines warmformbaren Materials, z. B. eines thermoplastischen Kunststoffes, zwecks Erweichung des Materials und Formung des erweichten Materials in den gewünschten Körper, indem das Material in Berührung mit einer formbildenden Form gebracht wird, worauf das geformte Material abgeschreckt wird und ständig die Gestalt der Form annimmt.
Die Temperatur, auf welche des Material erhitzt wird, wird als Warmformungstemperatur bezeichnet und man versteht darunter jene Temperatur bzw. jenen Temperaturbereich, bei welch oder in welchem das Material entsprechend einem gewünschten Umfangsverlauf geformt werden kann und dabei die erhaltene Form beibehält, wenn es abgekühlt und von der Formgebungskraft entlastet wird.
Der Temperaturbereich für die Warmformung kann empirisch für ein gegebenes Material ermittelt werden. Die folgende Prüfung hat sich dabei als brauchbar erwiesen: Die niedrigsteFormungstemperatur ist jene Temperatur, bei welcher aus der Folie eine rechteckförmige Erhebung mit ziemlich scharfen, genau bestimmten Ecken ohne sichtbare Beschädigung des Materials gezogen werden kann. Die höchste Formungstemperatur ist jene Temperatur, bei welcher ein Folienblatt entweder so stark erweicht, dass es unter Einwirkung des eigenen Gewichts durchhängt (Schmelzdurchhang), sich im Aussehen mindert, schmort oder sich zersetzt.
Geeignete Warmformungstemperaturen sind: Verzweigtes Polyäthylen, 121 bis 1910 C(250 bis 375° F); lineares Polyäthylen, 149 bis 2020 C (500 bis 39.50 F); Polypropylen, 149 bis 2020 C (300 bis 3950 F); nicht-orientiertes Polyäthylenterephthalat, 177 bis 2040 C (350 bis 4000 F); orientiertes Polyäthylenterephthalat, 193 bis 2540 C (380 bis 4900 F und Polycarbonat (Polybisphenol-A-carbonat), 227 bis 2460 C (440 bis 4750 F).
Es können verschiedene Erwärmungsverfaur en verwendet werden einschliesslich Strahlungswärme, dielektrischer Wärme, Konvektionswärme oder Kontakt erwärmung etwa zwischen zwei erhitzten Platten. Für verhältnismässig dünne Vorformlinge hat es sich als erwünscht erwiesen, den Vorformling zwischen zwei erhitzten Platten zu erwärmen. Das Gewicht der Platten trägt dazu bei, eine Wellung oder ein Verziehen der dünnen Folien zu verhindern. Sehr dünne Vorformlinge können dazu neigen, während des Erwärmens durchzuhängen. In solchen Fällen kann es zweckmässig sein, den Vorformling in einer vertikalen Ebene zu halten, um eine Unterbrechung der Durchtrittsöffnungen während des Erwärmens, wo sich der Vorformling auf erhöhter Temperatur befindet, zu vermeiden.
Gemäss Fig. 5 wird ein aus zwei miteinander laminierten Folien 23 und 24 bestehender Vorformling 23 in einem Ofen 26 auf die Warmformungstemperatur der Folie erhitzt. Nach dem Erhitzen des Vorformlings wird dieser zwischen zwei sich gemäss Fig. 6 gegenüberliegende Pressformen 27 und 28 eingegeben. Die Pressformen sind mit Hohlräumen versehen, die der gewünschten Formgebung entsprechen. Es ist wichtig, dass der Bereich des Vorformlings, welcher in den Hohlraum der Pressform gedrückt wird, vor dem Blasvorgang keinen Abschnitt der Pressform berührt. Daher wird die Folie in diesen Bereichen nicht durch die Pressform abgeschreckt und diese Bereiche bleiben vergleichsweise nahezu auf der urspriiinglichen Heiztemperatur, wodurch ausgezeichnete Blaseigenschaften erhalten werden.
Die Erfindung eignet sich besonders für solche Fälle, bei welchen mindestens eine Formhälfte 28 derart ausgebildet ist, dass sie in der zu blasenden Folie aufgeweitete Bereiche 29 erzeugt. Auf diese Weise können Formkörper, wie Kraftfahrz eughaub en und Instrumentenabdeckungen für Kraftfahrzeuge, hergestellt werden, bei welchen eine Seite aus dekorativen Gründen glatt ausgebildet und di#e andere Seite zur Erzielung einer erhöhten Festigkeit gerippt ausgeführt ist.
Die vorliegende Erfindung eignet sich jedoch auch zur Herstellung von Gegenständen, welche an beiden Seiten Formteile aufweisen, wie beispielsweise Tablette, die derart ausgebildet sind, dass sie auf einen Gegenstand aufgesetzt werden können und einen anderen untergreifen.
Ist der Vorformling zwischen die Pressformen eingegeben, so werden diese gemäss Fig. 7 zusammengeführt und Fluid wird den Durchtrittsöffnungen 30 zugeführt, die an den inneren Berührungsflächen zwischen den beiden Folien vorhanden sind. Als Fluid kann ein Gas, wie etwa Luft, verwendet werden, was am zweckmässigsten ist, jedoch sind auch andere Gase, wie beispielsweise Stickstoff, geeignet. Ferner kann als Fluid eine Flüssigkeit, wie Wasser, ein geschmolzenes Polymeres, ein flüssiges Vorpolymeres oder ein flüssiger Schaum verwendet werden. Die Anwendung erhitzter Luft ist zweckmässig,um eine vorzeitige Abkühlung des Vorformlings zu vermeiden. Besitzt der Formkörper ~dünne Wände, so sollte die erhitzte Luft unter Druck eingeführt werden, um die Entstehung eines Teilvakuums mit einem möglichen Eindrücken der Wände zu verhindern, wenn der Formkörper nach dem Formvorgang abkühlt.
Das Fluid kann den inneren Durchtrittsöffnungen unter ffb tberdruck über eine oder mehrere Eintrittsöffnungen zugeführt werden, die längs des Umfangs der laminierten Folienanordnung vorhanden sind, oder das Fluid kann durch Vakuum von den inneren Durchtrittsöffnungen angesaugt werden. Ferner kann eine Kombination von Vakuum und flberdruck zur Zuführung des Fluids in die Durchtrittsöffnungen verwendet werden.
Dies ist besonders vorteilhaft, um die für einen Pressvorgang erforderliche Zeit zu verkürzen.
Wird ein Vakuumverfahren verwendet, so ist es zweckmässig, zur Anwendung des Vakuums in den Pressformen kleine Löcher vorzusehen, wobei vom Inneren zum besseren der Form über diese Löcher ein Vakuum erzeugt wird. Wird ein tlberdruck verwendet, so muss darauf geachtet werden, die Pressform zu entlüften oder in anderer Weise das Problem von Lufteinschlüssen im Formhohlraum zu vermeiden. Dies kann mittels bekannter Verfahren erfolgen einschliesslich der Verwendung einer Abzugsöffnung am Boden des Formhohlraums, oder der Auskleidung des Hohlraums mit einem Gitter oder einer Anrauhung der Oberfläche des Formhohlraums.
Die Fig. 6, 7 und 8 stellen die Verwendung eines Vberdrucks zur Einführung von Luft in die Durchtrittsöffnungen zwischen den beiden Folien dar, welche den Vorformling bilden. Luft aus einem nicht dargestellten Verdichter wird durch die Leitung 31 gedrückt, sowie durch die Leitung 32 in der Pressform, und durch Löcher in der Folie 24 in die Durchtrittsöffnungen 30 für das Fluid, welche zwischen den beiden Folien 23 und 24 vorhanden sind, so dass die Folien aussereinandergeblasen und in Anlage gegen den Formhohlraum gedrückt werden, wobei insbesondere die Folie 24 gegen die hohlen Bereiche 29 der Form gedrückt wird. Die hohlen Bereiche 29 der Form weisen eine angerauhte Oberfläche auf.
In Fig. 8 sind die Forinliälften 27 und 28 voneinander getrennt und der aus den Folien 24 und 25 gebildete Formkörper ist teilweise aus der Form entnommen.
Bei Einführung eines Fluids in die inneren Durchtrittsöffnungen drückt dieses die laminierten Folien an Jenen Stellen ausseinander, wo ein Formhohlraum vorhanden ist, wobei die Folien am Formhohlraum zur Anlage gebracht werden. Die Folien werden an den Stellen, wo ein Formhohlraum vorhanden ist, gegen diesen unter Ausbildung einer Hohlrippe gedrückt. Ist kein Hohlraum vorhanden, so bleiben die Folien in Berührung miteinander. Diese Berhhrungspunkte verleihen dem erhaltenen Hohlkörper Festigkeit und Steifigkeit. Ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Durchtrittsöffnungen des Fluids eine unmittelbare Verteilung des Fluids zwischen den Folien ermöglichen. Auf diese Weise kann ein schnelles Ausweiten der Folien erfolgen, bevor ein merkliches Abschreckvorgang stattgefunden hat, so dass eine hervorragende Formwiedergabe erzielt wird.
Falls die Steifigkeit des erhaltenen Formkörpers erhöht werden soll, kann die Adhäsion an. den Berührungspunkten zwischen den Folien erhöht werden. Eine Adhäsion wird zweckmässig erzielt, wenn die Folien thermisch durch Wärme oder Druck oder beides verbunden werden. In diesem Falle kann die Form mit selektiv wirksamen Heizelementen an den Berührungsstellen an der Form ausgestattet werden, und ferner mit zwei Stellungen, wovon eine dazu dient, die Formkörper zu formen und die andere den Formkörper zu siegeln, wobei die Ausbildung des Formkörpers bei geringfügig im Abstand voneinander befindlichen Pressformen erfolgt und anschliessend die gesiegelten Bereiche bei fest gegeneinander gedrückten Pressplatten erhalten werden. Bei einer ander#n'Verfahrensweise kann ein durch Temperatur aktivierbarer Klebstoff verwendet werden, wenn die beiden Folien durch hohe Temperatur und Druck allein nicht verbunden werden können. Wird ein derartiger Klebstoff verwendet, so wird der Formkörper nach der Formgebung auf die Aktivierungstemperatur des Klebstoffs erhitzt.
Durch die Anwendung eines ausreichenden Drucks beim Siegeln des Formkörpers kann, falls erwünscht, auch eine hermetische Siegelung erzielt werden. Beispielsweise -können die Vorsprünge gemäss Fig. 2 oder kann das Vorsprungsmuster gemäss Fig. 3 während des Siegelns ohne weiteres flach gedrückt werden, um die beiden Folien in innigen Bindungskontakt miteinander zu bringen.
Fig. 9 zeigt im Querschnitt die Verwendung einer zwei Stellangen aufweisenden Pressform und eines Verfahrens zur Zuführung von Luft in schräge Durchtrittsöffnungen des Vorformlings an der Foliengrenzfläche längs der beiden Kanten des Vorformlings. Dabei besteht der Vorformling aus drei miteinander laminierten thermoplastischen Folien, wobei Durchtrittsöffnungen für ein Fluid nur an der Grenzfläche zwischen den Folien 35, 35a und 36 vorgesehen sind. Wahlweise könnte die Folie 36 noch mit einer weiteren thermoplastischen Folie laminiert sein oder die Folien 35 und 36 könnten entweder-vor oder nach der Warmformung mit einem Ueberzug versehen werden.
Das Blasformen erfolgt in einem Zwei-Stufenverfahren, wobei in der ersten Stufe die Formhälften in einem vorgegebenen Ausmass, welches mit "h" bezeichnet ist, gegeneinander gebracht werden, und zwar gerade bevor die Zuführung des unter Druck stehenden Fluids erfolgt. Gemäss Fig. 9 entspricht der Abstand "h" zwischen den Formhälften 34 und 34a der Gesamtdicke der oberen Folie 35, 35a (eine Sperr- oder Glanzschicht) und der unteren Folie 36 im erwärmten, aber ungeblasenen Zustand. Dieser Abstand "h" hängt von der Gesamtdicke der Folien ab.
Sobald die Formhälften zusammengebracht werden, wird Luft durch die Lufteinlässe 37 und 38 zugeführt. Die Luft gelangt über die Luftleitungen 39 und 40 in den Luftspaltbereich 41 und 42 und in die Grenzschicht zwischen den Folien 35 und 36 mittels der Luftdurchtrittsöffnungen 43. Die in den Durchtnttsöffnungen 43 zwischen den auf ihre Warmformungstemperatur erhitzten Folien vorhandene Luft bläst die Folien auseinander und drückt sie in die vorgegebenen, Rippen bildenden Hohlraumbereiche 44 und 45. Die Hohlraumbereiche 44 und 45 der Form sind mit einer angerauhten Oberfläche versehen. Unmittelbar anschliessend erfolgt ein weiteres Schliessen der Formhälften 34 und 34a, wodurch der AbStand "h" um einen ausreichenden Betrag geschlossen wird, um ein Drucksiegeln oder Verschmelzen der Kontaktstellen zu erzielen, die nach dem Blasen zwischen den Folien 35 und 36 verbleiben. Zur Unterstützung der Abdichtung der Formkammer und als Begrenzungsanschlag für die Abstandshaltung der Formhälften ist eine elastische Dichtung 46 längs der Oberseite einer erhöhten Schulter 47 der BorSh~alfte 34 vorgesehen. Die erhöhte Schulter dient ferner als B~uhrung zur Fluchtung der Formhälften.
Durch die zusätzliche Bewegung werden die Schichten fest zusnmmengepresst, wobei eine geringfügige Verformung der offenen Nuten und eine geringfügige Ausdehnung oder Abflachung der verbundenen Abschnitte der Vorsprung erfolgt.
Die Wirkung dieser zusätzlichen Bewegung besteht in einer Vergrösserung der Bindungsfläche und in der Erzielung eines Formkörpers mit grösserer Festigkeit. Anschliessend werden die Formhälften voneinander getrennt und der fertige Formkörper wird entnommen.
Fig. 10 veranschaulicht ein weiteres Warmformungsverfahren unter Verwendung eines Vakuums, um Luft in die Grenzfläche zwischen den beiden den Vorformling bildenden Folien zu saugen.
In Fig. 10 sind zwei Foinihälften 48 und 49 in fluchtender Lage zueinander dargestellt, wobei ein Vorformling 50 zwischen ihnen angeordnet ist. Der Vorformling 50 wird durch zwei Folien 51 und 52 gebildet, wobei die Grenzflächen beider Folien Jeweils mit Durchtrittsöffnungen 53 bzw. 54 für ein Fluid versehen sind.
Beim Betrieb werden die Kammern 55 und 56 zwecks Evakuierung des Formhohlraums evakuiert, indem Luft durch eine Mehrzahl von Durchtrittsöffnungen angesaugt wird, welche vom Formhohlraum zu den Kammern führen. Diese Durchtrittsöffnungen sind mit 57 und 58 angegeben. Auf diese Weise wird Atmosphärenluft über Öffnungen 59 und 60 in die Form angesaugt und gelangt über Durchtrittsöffnungen 53 und 54 für ein Fluid in die Grenzschicht zwischen den Folien 51 und 52, wodurch die Folien aufgeweitet und gegen ihren jeweiligen Formhohlraum gedrückt werden.
Zur Abdichtung der Formkammer und als Begrenzungsanschlag zur Halterung der Formhälften in einem. geringfügigen Abstand voneinander sind elastische Dichtungen 61 und 62 längs der Oberseite einer erhöhten Schulter der Formhälfte 49 vorgesehen.
Beispiel 1 Anschliessend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung in Verbindung mit den Fig. 11, 12 und 13 beschrieben.
Polyäthylen hoher Dichte, nämlich Blathon 7030 (Warenzeichen von E. I. du Pont de Nemours & Co. für Polyäthylenharz), welches eine Dichte von 0,96 und einen Schmelzindex von 2,8 aufweist, wird in einer Menge von 60 Gew.teilen in der Schmelze mit 40 Gew.teilen eines Kaolinittons (Harwick GK-Ton) gemischt und zu Folien mit einer Dicke von 0,76 mm gegossen, deren Längsabmessungen etwa 72,5 cm (28,5 Zoll) und deren Breitenabmessungen etwa 54,6 cm (21,5 Zoll) betragen.
Eine Seite einer Folie ist mit einem regelmässigen Muster von Vorsprüngen und Einschnitten versehen. Die Vorsprünge und Einschnitte erstrecken sich parallel zueinander über die Breite der Folie normal zur Längsachse der Folie.
Die Vorsprünge und Einschnitte sind in einem der Anordnung nach Fig. 2 ähnlichem Muster ausgebildet, mit der Ausnahme, dass die Vorsprünge keine rechteckig ausgebildeten Ecken aufweisen, sondern vielmehr im Querschnitt die Form eines Trapezes besitzen.
Nachdem die Folien gegossen wurden und die Oberfläche einer Folie geprägt wurde, werden die Folien derart zusammengebracht, dass die geprägte Oberfläche in der Grenzschicht zwischen den beiden Folien zur Ausbildung eines Vorformlings zu liegen kommt.
Die Folien werden während eines Erwärmungsvorgangs unter geringem Druck laminiert, indem sie zwischen zwei mit flachen Oberflächen versehenen Heizplatten auf eine Temperatur 0 von etwa 132 C (2700 F) erhitzt werden. Die Folien verbleiben zwischen den Heizplatten etwa zwischen 3,5 bis 4 Minuten. Abhängig von der Behandlungszeit werden die Folien selbst auf eine Temperatur von etwa 121 bis 1320 C (250 bis 2700 F) erhitzt.
Fig. 11 zeigt einen Deilquerschnitt des Vorformlings, welcher senkrecht zu den Vorsprüngen und Einschnitten geführt ist. Wie aus Fig. 11 ersichtlich ist, besteht der Vorformling aus zwei laminierten Folien 63 und 64. Die Folie 63 hat eine Dicke von 0,76 mm (30 mils) und weist zwei glatte Oberflächen auf, während die Folie 64 eine geprägte und eine glatte Oberfläche besitzt. Die geprägte Oberfläche befindet sich an der Grenzfläche zwischen den beiden Folien.
Die Folie 64 besitzt in den Bereichen, wo keine Vorsprünge vorhanden sind, eine Dicke von 0,74 mm (29 mils) und im Bereich der Vorsprünge 65 eine Dicke von 0,99 mm (39 mils).
Die Vorsprünge besitzen eine Höhe von 0,25 mm (10 mils) und einen Abstand von 2,28 mm (90 mils), gemessen vom Mittelpunkt zu Mittelpunkt. Der trapezf9"rmige Abschnitt ist oben 0,25 mm (10 mils) und unten 0,65 mm (21,6 mils) breit und besitzt eine Höhe von 0,25 mm (10 mils).
Der erhitzte Vorformling wird in eine Form eingebracht, die zur Herstellung von Schalen für Garnspulen bestimmt ist Die Form befindet sich auf Raumtemperatur. Die Form ist geschlossen und am Formhohlraum wird ein Vakuum von etwa 74 cm Hg (29 Zoll Hg) angelegt. Beim Evakuieren der Form wird Luft in die Durchtrittsöffnungen für das Fluid in dem Vorformling über die randseitigen Kanten des Vorformlings angesaugt. Die Luft in den Durchtrittsöffnungen für das Fluid trennt die Folien und drückt sie in die Ausnehmungen des Formhohlraums. Das Vakuum wird für etwa 5 bis 8 Sekunden angelegt, die Formhälften werden voneinander getrennt und der fertige Formkörper wird entnommen.
Die thermoplastischen erfindungsgemässen Formkörper bestehen aus (a) mindestens zwei laminierten thermoplastischen Folien, bei welchen die Grenzfläche mindestens einer Folie mit Durchtrittsöffnungen für ein Fluid versehen ist und (b) geweitete und nicht geweitete Bereiche in den thermoplastischen Folien vorhanden sind, welche durch ein den Durchtrittskanälen zwischen den Folien zugeführtes Fluid gebildet wurden, um die Folien voneinander zu trennen und sie in eine gewünschte Gestalt zu bringen, wobei einander gegenüberliegende nicht geweitete Bereiche Kontaktstellen bilden, welche den Formkörper zusammenhalten, und ferner die geweiteten Bereiche dem Formkörper die gewünschte Gestalt verleihen und durch die Verbindung geweiteter und nicht geweiteter Bereiche einstückig ausgebildete Rippen geschaffen werden, welche zur Verstärkung dienen und die Steifigkeit des Formkörpers erhöhen.
Fig. 12 zeigt eine Teilansicht eines hohlen rippenverstärkten laminierten Aufbaus als Schale für Garnspulen, welche eine bevorzugte Ausführungsform darstellt. Fig. 13 stellt einen Querschnitt längs der Linie 13-13 der Fig. 12 dar.
Die kreisförmigen Bereiche 66 der Schale bilden an beiden Seiten der Schale Ausnehmungen,um ein Ende einer Spule aufzunehmen. Mit dem Muster der Ausnehmungen an beiden Seiten der Schale können Spulen aufnehmende Schalen übereinander gestapelt werden. Das Muster der inselartigen Ausnehmungen 67 und der Vorsprünge 68 bildet Rippen, welche die Festigkeit der Schale erhöhen, was bei der Handhabung der Schalen von Bedeutung ist. Im allgemeinen können die Rippen kurz oder länglich, gekrümmt oder geradlinig sein und ein Muster in einer oder mehreren Richtungen bilden. Diese Rippen erhöhen merklich die Steifigkeit des Formkörpers.
Beispiel 2 Eine zweite Ausführungsform wird anschliessend in Verbindung mit den Fig. 14 bis 16 beschrieben.
Zwei Folien aus mit Ton gefülltem Polyäthylen, welche die in Beispiel 1 beschriebene Zusammensetzung aufweisen, werden zur Herstellung eines Vorformlings laminiert, indem die Oberfläche der Folien erhitzt wird und diese mittels eines Walzenspaltes oder durch eine breitflächige Ultraschallbindung zusammengebracht werden. Jede Folie ist 1,14 mm (45 mils) dick und besitzt Abmessungen von 79 x 61 cm (31 Zoll x 24 Zoll). Eine Folie weist ein geprägtes Muster von Vorsprüngen mit einer Höhe von 0,25 mm auf, wobei die Gesamtanordnung eine Formgebung gemäss Fig. 11 aufweist mit der Ausnahme, dass die Vorsprünge einen Mittenabstand von 2,5 mm (100 mils) aufweisen.
Gemäss Fig. 14 ist die Gesamtanordnung 69 an einer Elemm-Luftverteileranordnung 70 aufgehängt, wobei die Vorsprünge vertikal verlaufen, und die Anordnung ihrerseits an einer nicht dargestellten Förderkette aufgehängt ist. Die Klemm-Luftverteileranordnung hält sowohl die Gesamtanordnung 69 in hängender Lage zwischen zwei Reihen von St#ahlungserhitzern 71 und dient zugleich als Luftverteiler während des anschliessenden Warmformungsvorgangs.
Die Strahlungserhitzer sind unter einem geringen Winkel -egeneinander geneigt, wobei die Oberseiten derselben 33 cm (12 Zoll) und die Bodenflächen 20,4 cm ( 8 Zoll) im Abstand gegenüber der Gesamtanordnung 69 angeordnet sind.
Dieses Abstand trägt dazu bei, eine Kaminwirkung auszu -gleichen, gemäss welcher die Unterseite der Gesamtanordnung 69 beim Hochsteigen der Wärme zu einer Abkühlung neigt.
Die Wärmeverteilung wird ferner mittels eines Drahtgitters 72 oder einer perforierten Metallplatte reguliert, die zwischen der Wärmequelle und der Gesamtanordnung 69 angeordnet ist-, um die Mittelabschnitte des Laminats von einer zu starken Erwärmung zu schützen. Ein perforiert er Metallschirm mit einem Öffnungsbereich von etwa 50 %, welcher dreieckförmige Öffnungen aufweist, die die Wärmeintensität der vertikalen und unteren horizontalen Kanten der Anordnung 69 erhöhen, sowie kreisförmige Öffnungen, welche die Wärmeintensität in einem ausgewählten schmalen Band im Bereich des oberen horizontalen Randes der Anordnung erhöhen, hat sich als zweckmässig erwiesen.
Die Anordnung bleibt zwischen den Strahlungserhitzern für eine Zeitdauer von näherungsweise 2 Minuten und wird auf etwa 121 bis 1380 C (250 bis 2800 F) erhitzt.
Gemäss Fig. 15 wird die erhitzte Anordnung 69, welche von der Klemm-Luftverteileranordnung 70 erfasst wird, zwischen die beiden Formhälften 73 und 73a gebracht. Die Formhälfte 73 ist auf einer stationären Pressenplatte 74 angeordnet, die fest mit einem nicht dargestellten Rahmen verankert ist.
Die Formhälfte 73a ist an einer beweglichen Pressenplatte 74a angebracht, die durch einen hydraulisch betätigten Presskolben 75 betätigt wird. Die Formhälften dienen zur Herstellung der für Garnspulen bestimmten Schale gemäss Fig. 12 und befinden sich auf Raumtemperatur.
J Nachdem die Anordnung zwischen die beiden Formhälften eingebracht wurde, wird durch den Presskolben auf die Formhälfte 73a ein Schliessdruck von 2730 bis 3180 kp (6000 bis 7000 pounds) ausgeübt. Diese Schliesskraft verursacht ein Schliessen der Form in einer ersten Stellung, bei welcher sich zwischen den Formhälften ein Spalt befindet, der näherungsweise der Dicke der Anordnung entspricht. Die Spaltbreite wird durch Einstellfedern 76 reguliert, welche längs des Randes der stationären Pressenplatte angeordnet sind, welche beim Schliessen der Form in Anlage mit der beweglichen Pressenplatte kommen.
An der Bodenkante und den beiden nicht dargestellten vertikalen Kanten der Formhälften sind Klemmstäbe 77 angeordnet.
Die Klemmstäbe sind neben den Vorderseiten der Formhälften angeordnet und stehen etwa 0,18 mm (7 mils) von diesen ab, so dass sie die Bodenkante und die beiden vertikalen Kanten der Anordnung 69 abdichten, wenn die Form in ihrer ersten Stellung geschlossen wird. Eine abgedichtete vertikale Kante ist in Fig. 16 dargestellt, welche einen horizontalen Teilquerschnitt durch die Anordnung 69 und die in ihrer ersten Stellung befindliche Form darstellt.
Ist die Form geschlossen, so wird ein Vakuum von etwa 51 cm Hg (20 Zoll Hg) am Formhohlraum über die in der Form vorgesehenen Löcher angelegt. Das Vakuum drückt die Folien gegen den Formhohlraum, trennt die Folien und drückt sie gegen die Formhohlräume 78 und saugt Luft durch die Durchtrittsöffnungen der Folienanordnungen in die Ausnehmungen.
Nachdem die Elemmstäbe alle Kanten mit Ausnahme der oberen horizontalen Kante der Folienanordnung, die von der Klemm-Luftverteil erano rdnung gehalten wird, abgedichtet haben, wird Warmluft mit einem Druck von 1,17 bis 1,56 kg/cm2 vom Luftverteiler durch die Durchtrittsöffnungen der Folien anordnung und in die Formhohlräume zugeführt. Die Warmluft setzt die Schale unter Druck, und verhindert ein Eindrücken der hohlen Bereiche des erhaltenen Hohlkörpers bei der Abldihlung. Die Druckluft trägt ferner zur Herstellung eines formgetreuen Hohlkörpers bei.
Anschliessend wird eine Schliesskraft, die 3180 kp (7000 polmds) übersteigt, ausgeübt, um die-Formhälfte 73a um einen Betrag von 0,25 mm (10 mils) gegen die Formhälfte 73 zu verschieben. Während dieser Hochdruckstufe werden die beiden Schalenhälften dauerhaft verschweisst, die Durchtrittsöffnungen für das Fluid werden durch Abflachung der Vorsprünge beseitigt und die vierte Kante der Gesamtanordnung wird gesiegelt.
Die Gesamtzeit für die Durchführung der Hochdruck- und Niederdruckstufe beträgt 2 1/2 bis 3 Sekunden, wonach die Form geschlossen gehalten wird, um eine Abkühlung der hergestellten Schale zu gestatten. Anschliessend werden die Formhälften getrennt und der erhaltene Gegenstand wird entnommen.
Das erfindungsgemässe Verfahren eignet sich besonders für die Herstellung warmgeformter Gegenstände, welche ein komplexes Muster von Hohlräumen aufweisen, die eine Rippenverstärkung des Gegenstandes bilden. Es werden kurze Presszeiten erreicht, da die in der Folienanordnung vorhandenen Durchtrittsöffnungen für ein Fluid die Verwendung einer Druckkraft zusätzlich zu einem Vakuumverfahren gestatten.
Die Verwendung eines unter Druck stehenden Fluids ermöglicht eine bessere Wiedergabe der Form, als sie durch ein Vakuum ziehen allein möglich wäre und gestattet die Warmformung von Folien, die mit einem Vakuum allein nicht formbar wären.
Das erfindungsgemässe Verfahren beseitigt das Erfordernis der Verwendung eines mit einem Muster versehenen, nichthaftenden Materials (Anschlagschweissung) an den Grenzflächen, und beseitigt die Notwendigkeit, dass der Vorformling genau mit der Form gefluchtet wird. Darüberhinaus vermeidet das erfindungsgemässe Verfahren die Notwendigkeit, eine Fluidzufuhreinrichtung im Bereich der hohlen Abschnitte der warmgeformten Formkörper vorzusehen, wodurch gleicherweise Fluchtungsprobleme beseitigt werden.
Das erfindungsgemässe Verfahren wurde zwar im einzelnen in Verbindung mit einer Folie beschrieben, welche mittels einer gerillten Düse hergestellt oder welche geprägt oder in anderer Weise zur Anordnung der Durchtrittsöffnungen für ein Fluid ebearbeitet wurde, Jedoch können die Durchtrittskanäle auch mittels anderer Verfahren erzeugt werden, welche einstückige Vorsprünge an der Folie ausbilden, beispielsweise mit Hilfe eines Schmelzspinnens eines kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Musters eines Polymeren auf eine Folie, beispielsweise eines Musters gemäss den Fig. 2 bis 4.
Unter "einstückig" wird verstanden, dass die Vorsprünge -fest an der Folie haften, so dass sie von dieser nicht gelöst werden, bevor die Folie warmgeformt wird. Beim Schmelzspinnen eines Polymeren auf die Folie zur Bildung der Vorsprünge wird im allgemeinen ein Polymeres ausgewählt, welches thermisch vor oder während des, Warmformungsverfahrens mit der Folie verbunden wird.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines rippenverstärkten, laminierten Hohlkörpers, gekennzeichnet durch (a) Anordnung zweier Folien zwischen einander gegenüberliegenden Pressformen, wobei die Folien derart fluchtend liegen, dass sich die Folien#berflächen gegenüberstehen, mindestens eine der Folien aus thermoplastischem Kunststoff besteht, welcher auf seine Warmformungstemperatur erhitzt ist und mindestens eine der Folien mit Nuten oder Vorsprüngen versehen ist, welche Durchtrittsöffnungen für ein Fluid bilden und schliesslich mindestens eine der Pressformen einen Formhohlraum zur Erzeugung eines mit Rippen ausgestatteten Formkörpers aufweist, (b) Schliessen der Pressformen, um die Folien zu erfassen, und (c) Zuführung eines Fluids in die genannten Durchtrittsöffnungen zum Andrücken der thermoplastischen Folie gegen ihren Formhohlraum unter Ausbildung eines mit Rippen versehenen Formkörpers, während die Folien in den nicht aufgeweiteten Bereichen in Berührung miteinander bleiben.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beide Folien aus einem thermoplastischem Material bestehen.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als thermoplastisches Material Polyäthylen oder Polypropylen verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch -gekennzeichnet, dass beide Folien im Verfahrensschritt (c) gegen einen Formhohlraum gedrückt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid in die Durchtrittskanäle unter Druck zugeführt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Fluid Heissluft verwendet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Form ein Vakuum erzeugt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge der Folie aus kammartigen Vorsprüngen bestehen, deren Breite kleiner als die Foliendicke ist.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Ausweiten der Folien gemäss Verfahrensschritt (c) die Pressformen um einen weiteren Betrag geschlossen werden, um die nicht geweiteten Bereiche der Folien miteinander zu siegeln.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass beide Folien aus thermoplastischem Material bestehen.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vorformling aus zwei thermoplastischen Folien in VerfahrensstuSe (a) zwischen die Pressformen gebracht wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine der thermoplastischen Folien Vorsprünge aufweist und die andere thermoplastische Folie glatt ausgebildet ist.

13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass beide thermoplastis#chen Folien Vorsprünge aufweisen.

14. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass beide Folien im Verfahrensschritt (c) gegen die Formhohlräume gedrückt werden.

15. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid den Durchtrittsöffnungen unter Ueberdruck zugeführt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass als Fluid Heissluft verwendet wird.

17. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorformling durch Einbringen desselben zwischen zwei erhitzte, einander gegenüberlieg?nde heisse Pressformen erhitzt wird.

18. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorformling unter Einwirkung von Strahlungswärme erhitzt wird.

19. Verfahren nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch den Verfahrensschritt der Erhitzung der Pressformen.

20. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass den Durchtrittsöffnungen des Vorformlings Fluid mindestens über eine randseitige Kante zugeführt wird.

21. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid den Durchtrittsöffnungen des Vorformlings zugeführt wird, indem in der Form ein Vakuum erzeugt wird, um das Fluid durch mindestens eine randseitige Kante in die Durchtrittsöffnungen anzusaugen.

22. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die einander gegenüberliegenden Pressformen am Vorformling geschlossen werden und dabei die Pressformen einen Abstand voneinander aufweisen, welcher etwa der Dicke des Vorformlings entspricht und die Pressformen in dieser Lage bleiben, bis durch Einleiten des Fluids in die Durchtrittsöffnungen des Vorformlings der thermoplastische Formkörper erhalten wird, worauf die einandergegenüberliegenden Pressformen um einen weiteren Betrag geschlossen werden, welcher ausreicht, um die nicht geweiteten Bereiche des Vorformlings unter Druck zu siegeln.

23. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoplastische Material einen inerten Füllstoff in der Menge von etwa 1 bis 70 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Polymeren und des verwendeten Füllstoffs, aufweist.

24. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoplastische Material einen Tonfüllstoff in einer Menge von etwa 30 bis 60 Gew.0/o, bezogen auf das Gewicht des verwendeten Polymeren, aufweist.

25. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchtrittsöffnungen für das Fluid an der gemeinsamen Grenzschicht der Folien des Vorformlings aus einem Muster bestehen, welches im Querschnitt durch trapezförmige Vorsprünge gebildet wird, die sich in kontinuierlicher paralleler Anordnung über die Breite der Folie erstrekken, wobei zwischen den Vorsprüngen trapezförmige Einschnitte gebildet werden.

26. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchtrittsöffnungen für das Fluid im Vorformling miteinander verbunden sind.

27. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die thermoplastischen Folien des Vorformlings durch einen Klebstoff miteinander verbunden sind.

28. Verfahren nach Anspruch ll, dadurch gekennzeichnet, dass man die Form vertikal ausrichtet.

29. Vorrichtung zur Herstellung eines in wesentlichen hohlen rippenverstärkten, laminierten thermoplastischen Formkörpers nach Ansprüchen 1 - 28, gekennzeichnet durch: (a) eine Heizeinrichtung zur Erwärmung eines zusammengesetzten thermoplastischen Vorformlings (23) auf die Warmformungstemperatur des Thermoplasten, wobei der Vorformling aus mindestens zwei thermoplastischen Folien (9, 10; 15, 16; 19, 20; 23, 24) besteht, und die zwischen den Folien liegende Grenzfläche mindestens einer Folie mit Durchtrittsöffnungen (14, 18) für ein Fluid ausgestattet ist, (b) eine Einrichtung, um den Vorformling (23) zwischen zwei einander gegenüberliegenden Pressformen (27, 28) einzuführen, wobei die Form einen Rippen bildenden Formhohlraum (29) aufweist, welcher den Vorformling (23) zwecks Herstellung des thermoplastischen Formkörpers zugewandt ist und (c) eine Einrichtung zur Zuführung eines Fluids in die Durchtrittsöffnungen des Vorformlings, um die vorgeformten Folien voneinander zu lösen und die Folien in ihre jeweiligen Formhohlräume zu drücken, während die Folien in ihren nicht geweiteten Bereichen in Berührung miteinander bleiben.

30. Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung zum Erhitzen des Vorformlings aus zwei einander gegenüberliegenden heissen Pressplatten (27, 28) besteht.

31. Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung für den Vorformling aus einem Strahlungserhitzer besteht.

32. Vorrichtung nach Anspruch 29, gekennzeichnet durch eine zusätzliche Einrichtung zum Erhitzen der Pressformen.

33. Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Zuführung eines Fluids in die Durchtrittsöffnungen des Vorformlings aus einem Fluiddrucksystem besteht, in welchem Fluid unter Überdruck in die Durchtrittsöffnungen des Vorformlings durch im Vorformling angeordnete Löcher zugeführt wird, welche von einer Aussenfläche des Vorformlings zur zwischen den Folien liegenden Grenzfläche des Vorformlings fuhren, welche die Durchtrittsöffnungen aufweist.

34. Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Zuführung eines Fluids in die Durchtrittsöffnungen des Vorformlings aus einem Fluiddrucksystem-besteht, in welchem Fluid unter Überdruck in die Durchtrittsöffnungen des Vorformlings über mindestens eine randseitige Kante des Vorformlings zugeführt wird.

35. Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Zuführung eines Fluids in die Durchtrittsöffnungen des Vorformlings aus einem Vakuum system besteht, welches in der Form ein Vakuum erzeugt, durch welches seinerseits Fluid in die Durchtrittsöffnungen des Vorformlings über mindestens eine randseitige Kante des Vorformlings angesaugt wird.

36. Vorrichtung nach Anspruch 29, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Anordnung zweier -Schliesstellungen an der Form, wobei die einander gegenüberliegenden Pressformen (34, 34a) am Vorformling in solcher Weise geschlossen werden, dass die Pressformen einen Abstand voneinander aufweisen, welcher etwa der Dicke des Vorformlings entspricht und die Pressformen in dieser Stellung bleiben, bis der thermoplastische Formkörper durch Einführen eines Fluids in die Durchtrittsöffnungen des Vorformlings erhalten wurde, worauf anschliessend die einander gegenüberliegenden Pressformen (34, 34a) um einen weiteren Betrag geschlossen werden, welcher ausreicht, um die nicht geweiteten Bereiche des Vorformlings unter Druck miteinander zu siegeln.

Ci7. Vorrichtung nach Anspruch 36, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Siegeln der Kanten des Vorformlings, welche nicht mit der Zuführungsvorrichtung für ein Fluid in der ersten Schliesstellung der Form in Verbindung stehen.

38. Thermoplastischer, laminierter Formkörper, gekennzeichnet durch ein Laminat aus mindestens zwei thermoplastischen Folien, wobei die Innenfläche mindestens einer Folie mit Durchtrittsöffnungen für ein Fluid versehen ist.

39. Körper nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchtrittsöffnungen für das Fluid miteinander verbunden sind oder keine Verbindung miteinander aufweisen.

40. Körper nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchtrittsöffnungen an den beiden aneinanderliegenden Grenzflächen der Folie vorgesehen sind.

41. Körper nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchtrittsöffnungen aus einem an der Folienoberfläche vorhandenen Muster gebildet werden, welches im Querschnitt aus einer kontinuierlichen Reihe rechteckförmiger Vorsprünge besteht, welche sich in kontinuierlicher paralleler Anordnung mit den im wesentlichen rechteckförmigen Einschnitten zwischen den Vorsprüngen befinden.

42. Körper nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchtrittsöffnungen von einem kontinuierlichen regelmässigen Muster von inselförmigen, rechteckförmigen oder kreisförmigen Vorsprüngen gebildet werden.

43. Körper nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass die ihn bildenden Folien durch einen Klebstoff oder eine elektrische Ladung aneinander laminiert sind.

44. Körper nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass der Thermoplast ein Polyolefin ist.

45. Körper nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, dass der Thermoplast Polyäthylen hoher Dichte ist.

46. Körper nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, dass der Thermoplast Polyäthylen niedriger Dichte ist.

47. Körper nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, dass der Thermoplast Polypropylen ist.

48. Körper nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass der Thermoplast Polyäthylenterephthalat ist.

49. Körper nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Thermoplast Füllstoff dispergiert ist.

50. Körper nach Anspruch 49, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff in einer Menge von etwa 1 bis 70 %> bezogen auf das Gesamtgewicht von Thermoplast und Füllstoff, vorliegt.

51. Körper nach Anspruch 49, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff Ton ist.

52. Körper nach Anspruch 51, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff in einer Menge von etwa 30 bis 60 %> bezogen auf das Gewicht von Thermoplast und Füllstoff, ist.

53. Körper nach Anspruch 38, gekennzeichnet durch (a) mindestens zwei laminierte thermoplastische Folien (9, io; 15, 16; 19, 20; 23, 24), wobei die zwischen den Folien liegende Grenzfläche mindestens einer Folie mit Durchtrittsöffnungen für ein Fluid versehen ist und (b) in den thermoplastischen Folien geweitete und ungeweitete Bereiche vorhanden sind, welche durch ein Fluid ausgebildet sind, welches den zwischen den Folien vorhandenen Durchtrittsöffnungen zugeführt wird, um die Folien zu trennen und sie in eine gewünschte Form zu bringen, wobei die aneinander gegenüberliegenden, nicht geweiteten Bereiche Kontaktstellen zum Zusammenhalten des Formkörpers ergeben, während die geweiteten Bereiche dem Formkörper die gewünschte Gestalt verleihen und die Kombination der geweiteten und nicht geweiteten Bereiche einstückige Rippen ergibt, welche zur Verstärkung dienen und die Steifigkeit des Gegenstands erhöhen.