DE2639847A1

DE2639847A1 - Verfahren zum herstellen von mehrschichtformkoerpern

Info

Publication number: DE2639847A1
Application number: DE19762639847
Authority: DE
Inventors: Jingo Seto
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-09-05
Filing date: 1976-09-03
Publication date: 1977-07-21
Also published as: JPS5232060A; AU1741876A; FR2322738A1

Description

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A. RRÜNECKEFi H. KINKELDEY W. STOCKiVIAIR

DR-ING. · Auf (CM .TC: 0

K. SCHUMANN

Dn BER NAT-DiP -PriYS

P. H. JAKOB

DIPL- INS

G. BEZOLD

DR RErtNÄT.- DIFL-CHif.l

8 MÜNCHEN SQ

MAXIMILIANS! RAOSE J

3. September 1976 P 10 797

Jingo Seto

6,29-ban, 3-choiae, Akatsuka Shin-machi,

Itabashi-ku, !Tokyo, Japan

Verfahren zum Herstellen von Mehrschichtformkörpern

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Mehrschichtformkörpern, beispielsweise von Bechern, durch Formen einer Anzahl von Platten aus einem thermoplastischen Material. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zum Herstellen von leichten und billigen mehrschichtigen Gebrauchsformkörpern durch Formen einer Anzahl von Platten, die aus einer geschäumten Platte aus einem thermoplastischen Material als Kernmaterial und einer nicht geschäumten Platte aus einem thermoplastischen Material» die auf dem Kernmaterial

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telefon (oao) αααββ-2

TELEX ΟΒ-2Θ38Ο

TELEKOPIERER

liegt, oder aus zwei nicht geschäumten Platten aus einem thermoplastischen Material besteht, zwischen denen das Kernmaterial in Sandwich-Bauweise angeordnet ist_c

Bisher wurden derartige Mehrschichtformkörper dadurch hergestellt, daß sogenannte geschichtete oder laminierte Platten geformt werden, .die dadurch hergestellt wurden, daß geschäumte und nicht geschäumte Platten aus einem thermoplastischen Material unter Verwendung von Wärme oder eines Bindemittes miteinander verbunden wurden. Beispielsweise sind geschichtete blatten käuflich erhältlich, dia dadurch hergestellt werden ,daß eine 1 bis 3 mm starke, geschäumte Polystyrolplatte mit einem Aufschäumverhältnis_s d.h. einem Verhältnis des Volumens nach dem Schäumen zum ursprünglichen Volumen von 7,5 bis 10 mit einer etwa 0,1 bis 0,2 mm starken, nicht geschäumten Polystyrolplatte schichtweise zusammengefügt wird . Derartige laminierte Platten werden zu V/egwerfbehältern, beispielsweise für einen Imbiß oder für vorgekochte Nahrungsmittel ausgeformt. Kostengünstig und überlegen in der Wärineisolation sind, nicht nur geschäumte Polystyrolplatten, sondern auch geschäumte Polyäthylen- und Polypropylenplatten. Geschäumte Platten mit einem derart hohen Aufschäumverhäitnis von 7,5 bis 15 haben eine geringe Plastizität und Formbarkeit und können daher im Vergleich zu nicht geschäumten Platten nur bei der Herstellung von flach gezogenen Formkörpern verwandt werden. Es ist weiterhin erforderlich, daß beim Ausformen von geschäumten Platten der für einen zu formenden Körper notwendige Flächenbereich auf der Platte ua 20 bis 30% größer als beim Ausformen entsprechender nicht geschäumter Platten ist. Wenn eine geschäumte Platte mit einer nicht geschäumten Platte schichtweise zusammengelegt wird, besteht die Gefahr, daß eine geringe Luftmenge in Form von Luftblasen zwischen den beiden Schichten des resultierenden Schichtstoffes zurückbleibt. Wenn ein der-

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artiger lufthaltender, aus zwei Schichten bestehender Schichtstoff zu einem Zweischichtformkörper geformt wird, ergibt sich ein Formkörper, bei dem die Schichten durch die Expansion der dazwischen befindlichen Luftblasen Während der Schichtstofformung unter Wärme etwas voneinander getrennt oder gelöst sind. Diese Trennung der Schichten wird mit der Zeit stärker. Der herkömmliche, aus geschäumten und nicht geschäumten Platten bestehende Schichtstoff kann wegen seiner schlechten Verarbeitbarkeit, seinen relativ hohen Kosten und seiner schlechten Formbarkeit einerseits trotz seiner vielen Vorteile andererseits nur bei der Herstellung von flach gezogenen Gegenständen und Körpern verwandt werden.

Es sind kürzlich Versuche unternommen worden, verschiedene Arten von Formkörpern aus Schichtstoffen herzustellen, die dadurch erzeugt werden, daß geschäumte Platten mit einem niedrigen Aufschäumverhältnis von-etwa 1,5 bis 2 mit nicht geschäumten Platten schichtweise zusammengefügte werden. Wenn jedoch derartige Schichtstoffe zu Gegenständen und Körpern geformt werden, ergeben sich Formkörper, die eine etwas bessere Plastizität haben, wobei jedoch viele Schwierigkeiten, wie beispielsv/eise eine Abnahme der Wärmeisolation, eine größere Masse, das Auftreten einer Platten- und Schichtentrennung und relativ hohe Kosten des verwandten Plattenmaterials sowie ein Dünnerwerden, d.h. eine übermäßige.Abnahme der Stärke des Körpers der Gegenstände aufgrund der übermäßigen Dehnung, die insbesondere im Fall der Herstellung von tief gezogenen Formkörpern ansteigt, auftreten. Es ist daher schwierig, leichte, preiswerte, starke und ausgezeichnet wärmeisolierende Formkörper, wie sie durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellt werden, aus herkömmlichen Schichtstoffen unter Verwendung gewöhnlicher bekannter Verfahren herzustellen.

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Durch die Erfindung werden die oben genannten verschiedenen Probleme überwunden,und das Ziel der Erfindung besteht darin, ein neues Verfahren zum leichten Herstellen von tief gezogenen Mehrschichtformkörpern, wie beispielsweise von Bechern^ aus stark geschäumten und nicht geschäumten Platten, die übereinander angeordnet sind, und gleichfalls zum kostengünstige nHerstellen von flach gezogenen Formkörpern aus diesen Platten anzugeben. Unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es weiterhin möglich, tief gezogene Mehrschichtformkörper mit gleichmäßiger Stärke mit einem Minimum an Materialverlust herzustellen.

Die geschäumten und nicht geschäumten, übereinander liegenden Platten aus einem thermoplastitschen Material werden im folgenden gewöhnlich als übereinanderliegende Platten oder lediglich als Platten bezeichnet.

Ein besonderer Gedanke der Erfindung liegt in einem Verfahren zum Herstellen von Mehrschichtformkörpern, beispielsweise von Bechern aus einer Kombination von übereinander oder schichtweise angeordneten, geschäumten und nicht geschäumten Platten aus einem thermoplastischen Material, bei dem ein bestimmter Flächenbereich auf den geschäumten und nicht geschäumten Platten für einen zu formenden Mehrschichtkörper vorher festgelegt, eine Vorformung der vorher festgelegten Flächenbereiche dadurch durchgeführt wird, daß die Platten erwärmt und die verschiebbar auf einem Vorformrahmen liegenden Flächenbereiche in den Hohlraum einer Matrize mit Hilfe der Spitze einer Patrize gedrückt werden und thermisch Einschnitte in Abständen durch die Platten längs des Umfanges der vorher festgelegten Flächenbereiche gebildet werden, um die Luft zwischen den Platten durch die Ein-

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schnitte abzuführen, wodurch vorgeformte Körper erhalten werden,und bei dem eine Endformung dadurch erfolgt, daß die Matrize auf den Vorformkörper zu bewegt wird, bis die Formwerkzeuge sich in ihrer Lage zur Endformung befinden, wodurch es möglich ist, daß der größte Teil der vorher festgelegten Flächenbereiche einen Anteil an der Ausbildung eines Mehrschichtformkörpers hat.

Im folgenden werden bevorzugte Durchführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand der zugehörigen Zeichnung näher erläutert:

Fig. 1 zeigt in einer schematischen Seitenansicht die erfindungsgemäße Arbeitsweise.

Fig. 2A und 2.0. zeigen eine nicht geschäumte Platte mit kleinen Perforationen und Fig. 2B zeigt eine geschäumte Platte, wobei diese Platten bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwandt werden können.

Fig. 3 zeigt in einer Längsschnittansicht einen aus drei Schichten bestehenden Behälter, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist.

Fig. 4A und 4B zeigen jeweils einen Teil einer Längsschnitt ansicht eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Behälters und Fig. 4C zeigt eine Patrize mit einer treppenförmigen Querschnittsform.

Fig. 5A und Fig. 5B zeigen jeweils einen Teil einer Längsschnittansicht eines Behälters, bei dem die Schichttrennung dargestellt ist.

Fig. 6 und 7 zeigen jeweils in Längsschnittansichten einen aus zwei Schichten bestehenden Behälter, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist.

Fig. 8A, 8B und 8C zeigen jeweils die Anordnungen von übereinander geordneten Platten für zu formende Gegenstände und Körper.

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Fig. 9A, 9B und 9C zeigen die in den Fig. 8A, 8B und 8C dargestellten, übereinander angeordneten Platten nach einer Verformung, so daß sie auf Ablaufrollen aufrollbar sind.

Fig. 10 zeigt den Zustand der erwärmten Platten für einen zu formenden Dreischichtkörper.

Fig. 11 zeigt in einer Draufsicht eine Arbeitsweise zum Verbreitern der übereinander liegenden Platten mit Verbreiterungs-Zusatzeinrichtungen unter Wärme, wobei die Platten durch einen Heizofen geführt werden.

Fig. 12A, 12B und 12C zeigen Draufsichten auf die beabsichtigten Formen der zu formenden Körper und Gegenstände und die vorher festgelegten Bereiche auf den übereinander liegenden Platten für die zu formenden Körper.

Fig. 13 zeigt in einer Längsschnittansicht eine Arbeitsweise zum Entgasen und thermischen Schneiden der übereinander liegenden Platten längs des Umfangs eines vorher festgelegten Flächenbereiches für einen zu formenden Körper.

Fig. 14A und 14B zeigen in Draufsichten die Formen der vor-her festgelegten Flächenbereiche und die Schnittlinien, längs der die Umfange der Flächenbereiche teilweise warm geschnitten sind.

Fig. 15 zeigt in einer Längsschnittansicht, wie die Platten nach dem erfindungstemäßen Verfahren gezogen werden, nachdem sie einer Vorformung unterworfen worden sind.

Fig. 16 zeigt in einer perspektivischen Ansicht einen Formkörper mit einem notwendigen Minimum an Verschnitt, um das durch eine Endformung erhaltene Produkt herum.

Fig. 17 zeigt in einer Längsschnittansicht den erfindungsgemäßen Entgasungsvorgang zum Zeitpunkt der Vorformung unter Verwendung einer Patrize, die eine bewegliche Spitze aufweist.

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Fig., 18 zeigt in einer Längsschnittansicht den Arbeitsvorgang zum-Anlegen eines Unterdruekes an die übereinander liegenden Platten zwischen der Patrize und der Matrize, wobei nur die Matrize beweglich ist.

Fig. 19 zeigt die gleiche Ansicht wie Fig. 18, außer daß nur die Patrize beweglich ist,

Fig. 2OA, 2OB und 2OC zeigen die Form der Schneidwerkzeuge zum Warmschneiden der übereinander liegenden Platten zum Zeitpunkt der Vorformung in Übereinstimmung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren.

Fig. 21A und 2.1 B zeigen eine Vertiefung und/oder einen Vorsprung von Zwei- und Dreischichtformkörpern, die gleichfalls nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt Bind, wobei die Vertiefung oder der Vorsprung eine Ineingriffnähme der übereinander liegenden Platten miteinander erlaubt, um eine Trennung der Schichten zu vermeiden.

Aus Gründen der knappen Darstellung zeigen die Fig. 15» 17»18 und 19 jeweils nur eine geschäumte Platte anstelle einer Kombination aus einer geschäumten und einer nicht geschäumten Platte.

Wie es in den Fig. 1 und den Fig. 2A bis 2C dargestellt ist, werden eine nicht geschäumte Platte 1 aus einem thermoplastischen Material für die Innenschicht eines herzustellenden Dreischichtkörpers 7, eine geschäumte Platte 2 aus einem thermoplastischen Material für die Zwischen- oder Kernschicht des Körpers 7 und eine nicht geschäumte Platte aus einem thermoplastischen Material für die Außenschicht des Körpers 7 übereinander durch einen Heizofen 4 geführt, in dem die drei Platten plastisch bzw. verformbar gemacht werden. Die in dieser Weise verformbar gemachten drei Platten werden dann in Formen ge-

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drückt, die aus einer Patrize 5 oder einem Stempel 5 und einer dazu passenden Matrize 6 bestehen, um sie zu einem Dreischichtformkörper in einem im wesentlichen einzigen Verfahrensschritt zu formen. Die Platte 1 oder 3 kann eine nicht geschäumte Platte aus thermoplastischem Kunstharz, beispielsweise eine Polystyrol, Polyäthylen oder Polypropylenplatte sein, und die Platte 2 kann eine geschäumte thermoplastische Kunstharzplatte aus demselben Harz sein. Wie es in den Fig. 2A bis 2C dargestellt ist, haben die Platten 1 und 3 vorzugsweise kleine Perforationen 1A und 3A zum Entgasen oder zum Gasableiten jeweils. Eine der Platten 1 und 3 muß jedoch nicht notwendigerweise Perforationen aufweisen, um das Ziel der vorliegenden Erfindung zu erreichen. Die Perforationen sind nicht erforderlich, um eine vollständige Entgasung zu bewirken und können daher klein ausgebildet sein, so daß sie das attraktive Aussehen des Formkörpers, der wenigstens eine nicht geschäumte, mit Perforationen versehene Platte enthält, nicht beeinträchtigen. Sie können einen Durchmesser von 0,1 bis 0,5 mm haben und unter Verwendung von Nadeln oder ähnlichem durch eine Preßperforation hergestellt werden, obwohl sie auch nach einem Perforationsverfahren unter Verwendung eines durch eine elektrische Ladung erzeugten elektrischen Lichtbogens ausgebildet werden können. Die Perforationen können in nicht geschäumten Platten zur Verwendung bei der Herstellung von becherförmigen Formkörpern in Abständen von etwa 10 mm vorgesehen werden, und allgemein können die Abstände urdAnordnungen der Perforationen in Abhängigkeit von der beabsichtigten Größe, Form, .Tiefe und ähnlichen Parametern der gewünschten, zu formenden Gegenstände bestimmt werden.

Der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte, in einer Schnittansicht in Fig. 3 dargestellte Mehrschicht-

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formkörper ist ein fester Körper mit einem attraktiven Aussehen, der aus einer geschäumten Platte als Zwischenoder Kernschicht und zwei nicht geschäumten Platten als Innen- und Außenschichten jeweils besteht, wobei die drei Platten in diesem Fall fest und schichtweise zusammengesetzt sind. Der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Mehrschichtformkörper kann eine glatte, nicht geschäuinte Außenschicht 3 und eine im Querschnitt treppen- oder stufenförmige, nicht geschäumte Innenschicht 1, zwischen denen eine geschäumte Zwischenschicht in Sandwich-Bauweise angeordnet ist, wie es in Fig.4A dargestellt ist, oder glatte, nicht geschäumte Innen- und Außenschichten haben, zwischen denen eine geschäumte Zwischenschicht in Sandwich-Bauweise angeordnet ist, wie es in Fig. 4B dargestellt ist.

Der Boden und die Seitenwand des Mehrschichtformkörpers können in ihrer Form und im Oberflächenzustand verändert werden, wie es aus.einem Vergleich zwischen-den in den Fig. 4a und 4b dargestellten Körpern ersichtlich ist. Fig. 4C zeigt eine Patrize zur Verwendung beim Herstellen eines Formkörpers mit einer wellen- oder stufenförmigen Imienseitenwand, wie sie in Fig. 4A dargestellt ist.

Im folgenden wird das Verfahren zum Herstellen von Mehrschichtformkörpern weiter im einzelnen erläutert.

Fig. 12A bis 12C zeigen vorher festgelegte Flächenbereiche 7B für die herzustellenden Körper, deren Öffnungsform jeweils mit TA- bezeichnet ist. Mit 5B ist der Umfang der vorher festgelegten Flächenbereiche 7B bezeichnet. Beispielsweise ist die Form des Flächenbereiches 7B für einen herzustellenden Körper hexagonal, wie es in Fig. 12A und 14A dargestellt ist. Wie es auf der linken und rechten

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Hälfte der Fig. 13 dargestellt ist, werden drei übereinander angeordnete Platten 1 und 3,auf deren Oberfläche ein Flächenbereich 7B vorher festgelegt ist, wie es in Fig. 14A dargestellt ist, auf einem Vorformrahiaen 6A angeordnet, der dieselbe Form wie der Umfang 7C der Flächenbereiche 7B der Platten hat. Eine Patrize 5 wird dann gegen die drei in dieser Weise auf dem Rahmen 6A angeordneten Platten abgesenkt, wobei zwischen der Patrize 5 und dem Rahmen 6A ein dreischichtiger Vorformkörper 7D hergestellt v.'.^:-:l, wie es insbesondere auf der rechten Seite in Fig. 13 gestellt ist. In diesem Fall wird die zwischen den drei blatten eingeschlossene Luft nicht vollständig abgeführt, da die Entgasungsperforationen 1A und 3A in den nicht geschäumten Platten so klein sind, daß sie das attraktive Aussehen eines daraus hergestellten Körpers nicht beeinträchtigen. Wenn die drei Platten jedoch längs des Umfangs 7C des Plattenbereiches oder in der Nähe der Öffnung des hergestellten Vorformkörpers, wie er in Fig. 13 dargestellt ist, unter Verwendung eines Schneidwerkzeuges 5A, wie es in Fig. 2OA dargestellt ist, warm geschnitten wird, um unterbrochene Schnitte 5B in den Flächenbereichen der drei Platten auszubilden, wie es in Fig. 14A dargestellt ist, und wenn die unterbrochenen Schnitte allmählich in große Perforationen oder Löcher umgewandelt oder verformt werden, wenn die Flächenbereiche •durch das Absenken der Patrize 5 nach unten gezogen werden, dann wird der größere Teil der zwischen den drei Platten gehaltenen Luft durch die großen Perforationen sofort abgeführt, wobei die Restluft durch die kleinen Perforationen 1A und 3A jeweils abgeführt werden, die in den inneren und äußeren, nicht geschäumten Platten vorgesehen sind. Anschließend wird die Matrize 6 zur Patrize 5 angehoben, während der über die Öffnung der Matrize 6 angehobene Vorformrahmen abgesenkt wird, wodurch der aus dengesamten drei

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überlappenden Plattenbereiclien geformte Vorformkorper 7B, wie er auf der linken Seite in Fig. 15 dargestellt ist, in eine:Lage bewegt wird> in der er endgeformt oder einer Endformung unterworfen werden soll, indem die Matrize und die Patrize in ihre Lage zur Entformung gebracht werden, wie es auf der rechten Seite in Fig. 15 dargestellt ist. Während der Endforfflungsvorgang fortschreitet, werden die oben erwähnten unterbrochenen Schnitte 5B längs des Umfanges 7C stärker vergrößert, da sie aufgrund des Verlustes ihrer Zugfestigkeit einer besonders starken Dehnung unterworfen sind, während die nicht geschnittenen Abschnitte 5D| die als zugfeste oder die Platten haltende Teile immer dünner werden und schließlich dadurch abreißen, daß sie durch das allmähliche Anheben der Matrize 6 zur Patrize 5, um diese in ihre Lage zur Endformung zu bringen, gedehnt werden. Diese Erscheinungen, d.h. die Vergrößerung der Schnitte und die Zugfestigkeit, die durch die nicht geschnittenen Teile erhalten wird, können sehr vorteilhaft in der Praxis beim Vor- und Endformen ausgenutzt werden, da sie außerordentlich wirksam für das Abführen der Luft aus dem Zwischenraum zwischen den zu formenden Platten und für einen Ausgleich der unzureichenden Verformbarkeit der geschäumten Platte sind und es ermöglichen, daß der größte Teil, beispielsweise von etwa 8090 der vorher festgelegten Flächenbereiche an der Ausbildung des Formkörpers bei einer vergleichsweise geringen Dehnung der Platten und einem minimal notwendigen Verschnitt um das Produkt herum teilhaben kann, wie es in den Fig. 15 und 16 dargestellt ist. Die vorherige Festlegung eines Verhältnisses zwischen dem Plattenbereich der Platten für einen zu formenden Gegenstand und dem abgewickelten Plattenbereich, aus dem der Formkörper tatsächlich hergestellt wird, in Hinblick auf die Tief e_# und die Form des Formkörpers bei der praktischen

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Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erlaubt es , daß ein Formkörper als fester, tiefgezogener Körper, beispielsweise als ein Becher ohne einen Riß oder Bruch und mit einer geringen Dehnung der übereinanderliegenden Platten und einem merklich geringeren notwendigen Minimum an Verschnitt um das Produkt herum hergestellt werden kann, wie es anhand des in Fig. 16 dargestellten Formkörpers mit einigen Verschnitteilen um das Produkt herum im Vergleich zu dem gewöhnlich notwendigen Minimum an Verschnitt von etwa 35 bis 50% ersichtlich ist. Das wird selbst dann erreicht, wenn eine der übereinanderliegenden Platten eine stark geschäumte Platte ist, die eine geringe Verformbarkeit hat und leicht bricht. Erfindungsgemäß wird weiterhin ein Unterdruck durch die in den Wänden der Patrize und Matrize ausgebildeten Perforationen an einen noch im plastischen Zustand befindlichen Formkörperrohling gelegt, der in Fig. 15 mit 7 bezeichnet ist, um die geschäumte Platte im Körper nachzuschäumen oder auszudehen und die nicht geschäumte Platte oder die nicht geschäumten Platten mit Hilfe der Expansionskraft der geschäumten Platte nachzuformen, um dadurch nach einem Abschneiden der nicht notwendigen Vorsprünge 5D einen attraktiv geformten Körper zu erhalten, der entweder eine glatte Außenwandfläche, die bedruckt werden kann, und eine wellenförmige Innenfläche hat, die für bestimmte Zwecke, beispielsweise dazu geeignet ist, ein festes, langgestrecktes Material, beispielsweise Trockennudeln,in zusammengedrückter Form zu halten, die nicht nur auf dem Boden, sondern auch auf den Vorsprüngen der gewellten Innenwand liegen, wie es in Fig. 4A dargestellt ist, oder der eine gleichmäßig starke Wand mit einer glatten Innen- und Außenfläche aufweist, die bedruckt werden kann, wie es in Fig. 4b dargestellt ist. Durch die praktische Anwendung

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des erfindungsgeniäßen Verfahrens können auch attractive Formkörper erhalten werden, die vergleichsweise stark, stark isolierend, fest, leicht und billig sind. In ähnlicher Weise können weiterhin Zweischichtformkörper mit einer Wand, deren Innenschicht eine geschäumte Platte und deren Außenschicht eine nicht geschäumte Platte ist, wie es in Fig. 6 dargestellt ist, oder mit einer Wand erhalten werden, deren Innenschicht eine nicht geschäumte Platte und deren Außenschicht eine geschäumte Platte ist, wie es in Fig. 7 dargestellt ist. Die in den nicht geschäumten Platten ausgebildeten Perforationen 1A und 3A-sind nicht nur sehr nützlich für die Entgasung und die Übertragung des Unterdrucks auf die geschäumte Platte, sondern auch dafür, eine Schichttrennung im geformten Produkt zu vermeiden, wobei diese Vermeidung der Schichttrennung eines der hauptkennzeichnenden Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens ist. Mit 8 ist eine Arbeitseinheit zum Betreiben der Matrize oder Patrize bezeichnet.

Bei der Herstellung einer Verbindung zwischen den geschäumten und nicht geschäumten Platten aus einem thermoplastischen Material wird voraussichtlich eine geringe Luftmenge zwischen den Platten zurückbleiben. Selbst wenn diese Luft auf einen kleinen Raum zwischen den Platten lokalisiert ist, wie es in Fig. 5A dargestellt ist, wird sie sich bei einem Anstieg der Außenlufttemperatur, insbesondere tagsüber im Sommer, ausdehnen, wodurch sich der luftenthaltende Raum ausdehnt,und folglich die nicht geschäumte Platte gedehnt oder deformiert wird, wie es in Fig. 5B dargestellt ist, da die Platten aus einem thermoplastischen Material eine geringe Steifigkeit haben und luftdurchlässig sind. Wenn bei niedrigeren Außentemperaturen, beispielsweise nachts, der Luftdruck im luftenthaltenden Raum abfällt, kehren die gestreckten oder deformierten Teile der Platten

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nicht in ihren ursprünglichen*Zustand zurück. Diese Teile wiederholen somit die Streckung und Deformation, d.h. die Schichttrennung, wodurch sich die Schichttrennung mit der Zeit vergrößert. Erforderlichenfalls kann wenigstens eine der inneren und äußeren, nicht geschäumten Platten des erfindungsgemäßen Formkörpers vorzugsweise mit sehr kleinen Perforationen versehen sein, um dahindurch die Luft abzuführen und dadurch zu. verhindern, daß der Druck, der gegebenenfalls zwischen den Platten zurückgehaltenen Luft durch eine Expansion ansteigt, und eine Verschlimmerung der ursprünglichen Schichttrennung zu vermeiden. Im Falle der Herstellung von zylindrisch geformten Körpern, beispielsweise von Bechern nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können derartige Perforationen in der inneren, nicht geschäumten Platte der zylindrischen Körper fehlen, da die innere Platte selbst eine zylindrische Form hat, die sich schwer nach innen ausdehnt,und da gleichfalls die Ableitung der Luft oder die Entgasung des Raumes zwischen der inneren, nicht geschäumten Platte, und der geschäumten Platte durch die unterbrochenen Schnitte erreicht wird, die durch Warmschneiden der Platten ausgebildet werden. Die winzigen Perforationen mit einem ursprünglichen Durchmesser von beispielsweise 0,1 mm, die in den nicht geschäumten Platten für die Innen- und/oder Außenschicht vorgesehen sind, werden nur auf einen Durchmesser von etwa 0,13 mm nach Beendigung der Vor- und Endformung vergrößert und zusätzlich mit dem Stoff der geschäumten Platte gefüllt, die durch das Nachsehäumen beider Unterdruckverformung beim zusätzlichen Arbeitsschritt ausgedehnt wird, wodurch ein gewünschter Mehrschichtformkörper erhalten wird, der eine glatte Außenfläche aufweist, die bedruckt werden kann und attraktiv aussieht.

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Wenn bei der praktischen Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ein MehrsGhichtforrakörper hergestellt werden soll, der weder eine im wesentlichen gleichmäßige Wandstärke aufweisen muß noch beispielsweise bedruckt werden soll, dann kann die*Formung unter einem Luftdruck, der in die von einem Stempel ausgehende Richtung ausgeübt wird» und unter einem Unterdruck erfolgen, der in die von der Matrize ausgehende Richtung ausgeübt wird, indem statt der Patrize ein Stempel verwandt wird, der beim Unterdruckformen gebräuchlich ist.

Bei .anwendung des oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens und unter Verwendung einer Zwei- oder Dreischichtplatte als Ausgangsplatte, bei der eine der Schichten als Kern aus einer stark oder niedrig geschäumten Platte besteht, kann der gewünschte Mehrschichtformkörper auch bei einem niedrigen Streckverhältnis und mit einem minimalen notwendigen Verschnitt erhalten werden. Der erhaltene Körper oder Gegenstand ist stabil, sieht gut aus und ist bedruclobar, ohne daß die Gefahr besteht, daß sich die Schichten trennen. Wenn insbesondere ein aus drei Schichten bestehender Schichtstoff, bei dem wenigstens eine der inneren und äußeren nicht geschäumten Schichten 1 und 3 Entgasungsperforationen 1A und/oder 3A aufweist, wie es in Fig. 8A und/oder 8B dargestellt ist, oder ein aus zwei Schichten •bestehender Schichtstoff, bei dem die nicht geschäumte Schicht Entgasungsperforationen aufweist, wie es in Fig. 8C dargestellt ist, derselben Verformung unterworfen wird, wie sie oben beschrieben wurde, dann wird ein gewünschter Formkörper erhalten, bei dem keine Gefahr einer Schichtentrennung besteht, die sich mit der Zeit verschlimmert.

Im allgemeinen sind Mehrschichtstoffe oder übereinander angeordnete Platten, von denen eine der Platten eine ge-

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schäumte Platte als Kernschicht ist, so stark biegefest wie Wellpappe, und derartige Schichtstoffe v/erden bei dem Versuch sie zu biegen, reißen oder brechen. Diese Biegefestigkeit der geschäumten Platte, die in dem nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Formkörper enthalten ist, gibt den Körpern- eine hohe Steifigkeit trotz ihres geringen Gewichtes. Selbst wenn die geschäumten Platten eine geringe Stärke von etwa 1 bis 1,5 mm haben, wird es schwierig sein, sie zu einer Rolle zu wickeln und sie für den anschließenden Verformungsvorgang abzurollen. Wenn die geschäumten Platten so unbiegsam sind, daß sie nicht zu einer Rolle gewickelt werden können, ohne daß sie reißen, brechen oder in anderer Weise beschädigt werden, dann ist eine fortlaufende Massenproduktion von Formkörpern aus den unbiegsamen, geschäumten Platten unmöglich.

Bei der praktischen Verwirklichung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden Schichtstoffe, die eine solche unbiegsame geschäumte Platte enthalten, unter- Druck bei einer Temperatur von beispielsweise 95°C oder darunter, bei der die Schaumstoffe der geschäumten Platte nicht verschmelzen, platt gedrückt, wie es in Fig. 9A dargestellt ist, um es dadurch zu ermöglichen, daß die Schichtstoffe zu einer Rolle gewickelt werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Schichtstoffe umzuwandeln oder zu verformen, indem sie durch zwei Rollen geleitet werden, die eine geeignete gewellte Oberfläche haben, wie es in Fig. 9B und 9C dargestellt ist. Die in dieser Weise plattgedrückten oder verformten Schichtstoffe werden zu einer Rolle aufgewickelt, die wiederum zum Formen abgerollt werden kann, und die plattgedrückte, geschäumte Platte in den plattgedrückten Schichtstoffen kann dann beim Erwärmen im Verfahrensschritt der Verformung nachgeschäumt werden,damit sie eine ihrer

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ursprünglichen Struktur ähnliche, zellenförmige Struktur wiederbekommt, wodurch die Leistungsfähigkeit der Herstellung von Formkörpern aus diesen Schichtstoffen merklich größer ist. In dieser Welse hat die Verwendung von derart behandelten Schichtstoffen die Schwierigkeiten bei der fortlaufenden Massenproduktion von Forrnkörpern aus entsprechenden nicht behandelten Schichtstoffen überwunden.

Wenn _f wie es in Fig. 10 dargestellt ist, nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zwei oder drei übereinanderliegeride Platten für einen Mehrschichtformkörper erwärmt v/erden, wird sich die untere, nicht geschäumte Platte 3 gebietsweise ausdehnen und folglich durchhängen, so daß eine große Luftmenge im Zwischenraum zwischen den Platten 2 und 3 enthalten ist, während die geschäumte Platte 2-abschäumen und folglich gebietsweise schrumpfen wird, wenn sie auf thermischem Wege soweit plastisch gemacht wird, daß selbst ihr mittlerer Teil gleichfalls formbar ist, und die obere, nicht geschäumte Platte 1 sich ausdehnen und folglich Falten bilden wird, da die Platte 1 dicht auf der horizontal ge- · spannten, nicht durchhängenden Platte 2 liegt. Es kann unzweckmäßig sein, in dieser Weise erwärmte, übereinanderliegende Platten einer Verformung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auszusetzen, bei dem eine Entgasung erforderlich ist. Um diese Schwierigkeit zu überwinden, werden in der in Fig. 11 dargestellten Weise beim erfindungsgemäßen Formen die übereinanderliegenden Platten auf Ketten geklemmt, die Zusatzeinrichtungen zum Verbreitern der Platten haben, und anschließend durch einen Heizofen, in dem sie erwärmt und plastisch gemacht werden, in der Weise geführt, daß die so festgeklemmten, übereinanderliegenden Platten zunächst über eine bestimmte Strecke im Ofen geführt v/erden, ohne daß sie durch die Zusatzeinrichtungen verbreitert und dann über die restliche Strecke im Ofen weitergeführt

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werden, wobei sie in einem gewissen Ausmaß verbreitert werden, um die Ausbildung von Falten und das Durchhängen der Platten zu beseitigen oder so klein wie möglich zu machen, während sie allmählich durch die Wärme plastisch gemacht werden. Schließlich werden die Platten vom Ofen mit einer bestimmten festen Breite für die anschließende Formung durch die Patrize und Matrize abgezogen. Diese Erwärmung und Verbreiterung ist sehr zweckmäßig, um das Auftreten von Falten und das Durchhängen der übereinanderliegenden Platten zu beseitigen und so klein wie möglich zu halten.

In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß dann, wenn versucht wird, die übereinanderliegenden Platten zu verbreitern, nachdem sie thermisch plastisch gemacht sind, wie es in Fig. 10 dargestellt ist, es unmöglich ist, die Platten breiter zu machen, damit die Falten verschwinden, da eine thermische Verbindung zwischen den plastisch gemachten Platten an allen Stellen, an denen sie miteinander in Berührung stehen, bewirkt ist, und daß dann, wenn versucht wird, die übereinanderliegenden Platten breiter zu machen,währeniihre thermische Ausdehnung ansteigt, die Platten leicht breiter gemacht werden können, wodurch verhindert wird, daß die Platten Falten erzeugen und durchhängen, wobei ein bei der Verbreiterung erhaltener Anstieg von gewöhnlich 30 mm einen notwendigen, als Klemmtoleranz verwandten Plattenverlust kompensieren kann.

Im folgenden wird der erfindungsgemäße Verformungsschritt unter Verwendung von Formwerkzeugen näher erläutert.

Wie es insbesondere in Fig. 17 dargestellt ist, weist eine Patrize 5 einen beweglichen vorderen Teil 5C als Teil seiner Spitze auf, wobei auf der linken Seite der Figur

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die Lage dargestellt ist, bei der die Vorformung der übereinanderliegenden Platten beendet ist. Behälter für Getränke, wie beispielsweise Becher, haben gewöhnlich einen konvexen Boden, so daß sie eine Flüssigkeit mit einem beträchtlichen Gewicht ohne Verformung aufnehmen können. Wenn bei der Herstellung eines derartigen Behälters eine Patrize mit einem vorderen Teil mit konkaver Form, die der Form des Bodens des Behälters entspricht, für die Vorformung der übereinanderliegenden Platten verwandt-wird, wobei eine nicht geschäumte Platte für die Innenschicht des Behälters Entgasungsperforationen aufweist, oder wobei eine der Platten eine nicht geschäumte Platte ist und die andere als Innenplatte eine geschäumte Platte ist, dann ist die konkave Form des vorderen Teils der Patrize beim Abführen der zwischen der nicht geschäumten Platte für die Innenschicht und der geschäumten Platte und zwischen der geschäumten Platte und der nicht geschäumten Platte für die Außenschicht des Behälters enthaltenen Luft nachteilig, was zur Folge hat, daß die Gefahr besteht, daß etwas Luft im konvexen Teil der Platten zurückbleibt. Um das zu vermeiden wird eine Patrize 5 mit einem vorstehenden beweglichen vorderen Teil 5C bei- der Vorverformung nach dem erfindimgsgemäßen Verfahren verwandt, wie sie auf der linken Seite in Fig. 17 dargestelt ist. Durch den vorstehenden vorderen Teil 5C wird dabei die Entgasung vollständig durchgeführt und werden die Platten nach unten gedrückt, um einen Vorformkörper 7D zu formen, der an jedem Teil eine im wesentlichen gleichmäßge Stärke hat und bei dem der Boden und die Seitenwände,verglichen mit dem aus dem Vorformkörper 7D zu formenden gewünschten Formkörper einen stumpfen Winkel einschließen. Der gewünschte Formkörper wird somit ein Formkörper sein, der keine Luft zwischen den Platten am Boden enthält. Wenn eine herkömmliche Patrize, deren

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Spitze einen vergleichsweise großen, flachen Bereich hat, beim herkömmlichen Formen von thermoplastischen Platten verwandt wird, wird der Teil der Platte direkt unter dem flachen Bereich der Spitze bei der Verformung im Gegensatz zu dem anderen Teil daran gehindert sich zu dehnen, wodurch ein herkömmlicher Formkörper erhalten wird, dessen Boden wesentlich stärker als sein anderer Teil, beispielsweise eine Seitenwand, ist. Die Behinderung des Plattenteils direkt unter dem flachen Bereich der Patrizenspitze beruht auf der Reibung, die zwischen der Platte und dem Rand des flachen Bereiches auftritt, die zusammen einen kleineren Winkel einschließen, als es im Vorhergehenden bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand von Fig. 17 beschrieben wurde.

Bei der erfindungsgemäßen Vorformung wird andererseits der hauptsächlich für den Boden des zu formenden Formkörpers bestimmte Teil der Platten direkt unter der.Spitze der Patrize 5 ohne Schwierigkeiten im wesentlichen im gleichen Maße, wie der andere, hauptsächlich für die Seitenwand des Formkörpers bestimmte Teil der Platten gedehnt, da die Reibung zwischen den Platten und dem Rand der Spitze gering ist, da der bewegliche vordere Teil 5C, der ein Teil der Spitze der Patrize 5 ist, vorragt, wie es auf der linken Seite in Fig. 17 dargestellt ist. Auf diese Weise wird ein Vorformkörper 7D erhalten, der an jedem Teil die gleiche Stärke hat. Bei der Endformung wird der bewegliche und in dieser Weise vorragende vordere Teil 5C in die auf der rechten Seite in Fig. 17 dargestellte Lage zurückgeschoben und wird die Matrize 6 anschließend vorbewegt,bis sie zusammen mit der Patrize 5 die Lage zur Endformung eingenommen hat, wodurch ein Mehrschichtformkörper erhalten wird, der keine Luft zwischen den Platten am Boden enthält. Wie es auf der linken Seite in Fig. 18 und in Fig. 19 dargestellt ist, werden die Patrize und die Matrize in eine

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Lage gebrachten dar ein gewisser Spalt 9 zwischen dem Rohling oder dem Vorformkörper 7D und der Außenwand der Patrize 5 oder der Innenwand der Matrize 6 bleibt. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Unterdruck durch die Schlitze oder Löcher 5B und dB jeweils, die in den Wänden der Matrize und Patrize vorgesehen sind, an den Vorformkörper 7D im thermisch plastischen Zustand angelegt, der zwischen der Patrize und Matrize aufgenommen ist, um eine vollständige Entgasung durchzuführen und die geschäumte Platte vollständig nachzuschäumen. Der" in dieser Weise behandelte Vorformkörper wird nach und nach der Endformung unterworfen, wodurch ein sehr fester Mehrschichtformkörper erhalten wird, der glatte Oberflächen und keine Luft zwischen seinen Platten aufweist, wie es auf der rechten Seite der Fig. 18 und 19 jeweils dargestellt ist.

Die erforderliche Zeit für die Formung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren einschließlich der Vor- und Endformung liegt im Bereich zwischen etwa 0,5 bis etwa 1,5 Sekunden, wenn Behälter, wie beispielsv/eise Becher, durch die Formung hergestellt werden. Die Platten für den zu formenden Mehrschichtformkörper werden während der ganzen Zeit der Formung plastisch und thermisch verbindbar gehalten, um dadurch einen Mehrschichtformkörper herzustellen, der ein geringes Gewicht hat und aufgrund des synergetischen Effektes stabil ist, der durch die Biegefestigkeit der geschäumten Platte und die Zähigkeit der nicht geschäumten Platte bzw. der nicht geschäumten Platten erhalten wird. Wenn in diesem Fall die innere Platte 1 oder die äußere Platte 3 aus Polyäthylen oder Polypropylen oder einem ähnlichen Material besteht, das mit der geschäumten Platte 2, beispielsweise einer geschäumten Polystyrolplatte, nicht wärmeverbindbar ist, sollte der Formkörper derart ausge-

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bildet werden, daß die innere Platte 1 und die geschäumte Platte 2 dadurch miteinander verbunden werden, um eine Plattentrennung zu vermeiden, daß ein Teil der inneren Platte in die geschäumte Platte nach außen vorstehend ausgebildet wird, um eine ringförmige Aussparung 1B vorzugsweise in der Nähe der Öffnung des Formkörpers auszubilden, wie es in Fig. 21A dargestellt ist, und daß erforderlichenfalls weiterhin ein anderer Teil der inneren Platte nach innen vorstehend ausgebildet wird, um einen ringförmigen Vorsprung 1C vorzugsweise in der Nähe des Bodens des Formkörpers auszubilden, wie es in Fig. 21B dargestellt ist.

Die beim Vorformen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren verwandten Wäririeschneidwerkzeuge 5D mit Klingen 5A sind in den Fig. 2OA, 2OB und 2OC dargestellt und an ihrem Fuß mit einer Wärmequelle, beispielsweise einer elektrischen Heizung 5A^f, versehen. Während der Benutzung werden die Klingen 5A auf Temperaturen von beispielsweise 130° bis 240°C gehalten, die etwas höher als der Schmelzpunkt der Ausgangsplatten für den zu formenden Formkörper liegen, damit die Klingen sofort thermische Schnitte in den Platten ausbilden können.

Der Formungsvorgang nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist damit beschrieben. Durch die Erfindung ist es möglich geworden, nicht nur tiefgezogene Formkörper, die vom Standpunkt der Wirtschaftlichkeit bisher nicht erhalten werden konnten, sondern auch flachgezogene Formkörper bei angemessen niedrigen Herstellungskosten zu erhalten. Wenn beispielsweise ein aus zwei Schichten bestehender Schichtstoff, der aus einer 0,15 mm starken, nicht geschäumten Polystyrolplatte und einer 1,5 mm starken Platte aus geschäumtem Polystyrol mit einem Aufschäumverhältnis von etwa 7,5 besteht, dazu verwandt wird, daraus Becher mit einer Höhe von

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60 mm, einem oberen Durchmesser von 130 mm und einem Durchmesser arn Boden von 100 mm unter Verwendung eines herkömmlichen Formverfahrens zu formen, dann werden aus jeweils 0,64 m² Schichtstoff 20 Becher erhalten. In diesem Fall hat

das Plattenmaterial für einen zu formenden Becher einen

2
Flächenbereich von 320 cm und ein Gewicht von 11,2 g, während der erhaltene Becher etwa 7 g wiegt.." Daraus ergibt sich ein Tipher Verschnittverlust von bis zu 37»5%. Wenn im Gegensatz dazu zwei übereinanderliegende, d.h. nicht laminierte oder geschichtete, sondern lediglich übereinanderliegende Platten, von denen die eine eine 0,2 mm starke, nicht geschäumte Polystyrolplatte und die andere eine 1 mm starke Platte aus geschäumtem Polystyrol mit einem Aufschäumverhältnis von etwa 7,5 ist, dazu verwandt werden, daraus nach dem erfindungsgemäßen Verfahren Becher mit der gleichen Höhe und den gleichen Durchmessern, wie sie oben

2 erwähnt wurden, zu formen,dann werden aus jeweils 0,58 m dieser Platten 20 Becher mit der gleichen Festigkeit erhalten, "wie sie die■herkömmlichen Becher aufweisen. In diesem Fall hat das Plattenmaterial für einen zu formenden Becher eine Fläche von 288 cm und ein Gewicht von etwa 9,4 g, während der erhaltene Becher etwa 7»8 g schwer ist, so daß der Verschnittverlust 17% ( _{χ 100}^ _{= 17?}g)

9»4 κ' beträgt. Aus einem Vergleich des Gewichtes der Menge des für jeden Becher verbrauchten Plattenmaterials beim herkömmlichen und beim erfindungsgemäßen Verfahren ergibt sich, daß durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens im Vergleich mit einem herkömmlichen Verfahren eine Abnahme von 16 Gew.~% erreicht werden kann. Jedoch betragen die laufenden Kosten pro Einheit des bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwandten Plattenmaterials nur das 0,7fache der Kosten des Materials, das bei dem herkömmlichen Verfahren verwandt wird, da keine. Schichtstoffherstellungskosten entstehen, da bei der Herstellung des

7 0 9 8 2 9/0628 ^:

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neuen Bechers, d.h. bei der Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens, kein Schichtstoff verwandt wird. Die Gesamtkosten des Plattenmaterials für den neuen Becher betragen somit das 0,6fache der Kosten für einen herkömmlichen Becher (Verbrauch an Plattenmaterial 0,84 χ laufende Kosten pro Einheit 0,7 = 0,588 Φ 0,6). Das Plattenmaterial, das tatsächlich zur Herstellung des Bechers beiträgt, beläuft sich auf 200 cm² (320 cm² χ 62,596) für den herkömm-

ρ ρ

liehen Becher, und auf 239 cm (288 cm χ 83$) für den neuen Becherο Diese Vergleiche wurden in Hinblick auf flachgezogene Formkörper angestellt. Es ist nicht anzunehmen, daß bisher tiefgezogene Formkörper aus Platten aus einem thermoplastischen geschäumten Material oder aus einer Kombination aus thermoplastischen geschäumten und nicht geschäumten Platten außer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurden, so daß es unmöglich ist, in herkömmlicher Weise tiefgezogene Mehrschichtformkörper zum Vergleich mit denjenigen Formkörpern zu erhalten, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurden.

Die Erfindung macht es möglich, tiefgezogene Mehrschichtformkörper aus einer Kombination von geschäumten und nicht geschäumten thermoplastischen Platten mit einem Verlust von nur etwa 20?£ der Platten zu erhalten. Das wird durch die folgenden, nicht einschränkend zu verstehenden Beispiele untermauert.

Aus den obigen Ausführungen ist ersichtlich,das das typische erfindungsgemäße Verfahren ein Verfahren ist, das speziell dafür entwickelt wurde, wirtschaftlich eine Kombination aus geschäumten und nicht geschäumten thermoplastischen Platten, die übereinander liegen oder wenigstens teilwei.-se laminiert sind, tief oder flach zu ziehen, bei welchem Verfahren ein bestimmter Flächenbereich auf den

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geschäumten und nicht geschäumten Platten für einen zu formenden Mehrschiclitkörper vorher festgelegt wird, we™ nigstens eine der nicht geschäumten Platten vorzugsweise mit kleinen Perforationen zur Entgasung versehen wird, die übereinanderliegenden Platten erwärmt werden, um sie plastisch zu machen und die erwärmten Platten erforderlichen·, falls breiter zu machen, um ein Falten und Durchhängen der Platten zu vermeiden, die vorher bestimmten Flächenbereiche der Platten, die in plastischer Form verschiebbar auf einem Vorformrahmen gehalten sind, in den Hohlraum einer Matrize mit Hilfe der Spitze einer Patrize gedruckt v/erden, an der ein thermisches Schneidgerät um dessen Fuß herum angebracht ist, wobei die Spitze vorzugsweise als ein Teil davon mit einem beweglichen Vorderteil versehen ist und der Formrahmen zwischen der Patrize und der Matrize liegt, und bei welchem Verfahren auf thermischem Wege Schnitte in bestimmten Abständen durch die Platten entlang des Umfangs der vorher festgelegten Flächenbereiche unter Verwendung der thermischen Schneideinrichtung dadurch ausgebildet werden, daß die Patrize zur Matrize abgesenkt wird, während nicht geschnittene Teile der Platten übrigbleiben, um die unzureichende Plastizität,insbesondere der geschäumten Platte, auszugleichen, die Luft .aus dem Zwischenraum zwischen den Platten durch die Schnitte abzuführen und für eine Zugfestigkeit der nicht geschnittenen Plattenteile für die gezogenen Platten zu sorgen, um ein im wesentlichen gleichmäßiges Ziehen an jedem Teil der Platten sicherzustellen, wodurch ein mehrschichtiger Vorformkörper.erhalten wird, und bei welchem Verfahren die Matrize auf den noch im plastischen Zustand zwischen der Spitze der Patrize und dem Vorformrahmen gehaltenen mehrschichtigen Vorformkörper zu bewegt wird, bis die Formwerkzeuge ihre Lage zur Endformung eingenommen haben, wodurch es möglich ist , daß der größte Teil der vorher bestimmten Plattenflächenbereiche an der Ausbildung des Mehrschichtformkörpers teilhaben

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Beispiel 1

Eine Platte aus geschäumten Po^styrol mit einem Aufschäuraverhältnis von 7>5, einer Stärke von 1 mm und einer Breite von 640 mm wurde in Sandwich-Bauweise zwischen nicht geschäumte Polystyrolplatten mit einer Stärke von 0,18 mm angeordnet, um drei übereinanderliegende Platten zu bekommen. Die drei übereinanderliegenden Platten wurden in 24 Sekunden durch einen elektrischen Heizofen geleitet, dessen oberer Teil auf 290⁰C und dessen unterer Teil auf 270⁰C gehalten wurde, wobei während dieser Zeit die drei Platten um etwa, 30% der ursprünglichen Breite verbreitert wurden. Bald nach dem Durchgang der in dieser Weise verbreiterten Platten durch den Ofen wurden die Platten der erfindungsgemäßen Verformung unterworfen, wodurch 300 Becher mit einem Fassungsvermögen von etwa 500 cnr, einer Höhe von 105 mm, einem oberen Durchmesser von 90 mm und einem Bodendurchmesser von 65 mm erhalten wurden. Die verbrauchte Menge an Plattenmaterial für die Herstellung jedes der Becher belief sich auf einen Flächenbereich von etwa 186 cia~ und ein Gewicht von 9,5 g, während jeder der erhaltenen Becher 7,6 g schwer war. Der Vorformrahmen, .der dazu verwandt wurde, einen Vorformkörper für den Becher zu erhalten, hatte eine hexagonale Form mit einer 140 mm langen Diagonale. Es wurde ein thermisches Schneidwerkzeug mit 54 Klingen auf einer Temperatur von 18O⁰C verwandt, von denen jede einen 3 mm langen Schnitt ausbilden konnte. Die verwandte Patrize war mit einer Spitze mit einem beweglichen Vorderteil versehen, der einen Durchmesser von 20 mm hatte und aus Tetrafluoräthylenharz (Teflon) bestand. Die Wandfläche der Patrize war stufen- oder treppenförmig, wie es in Fig. 4C dargestellt ist, und die Vorformung wurde in 0₉3 Sekunden unter Verwendung der Patrize mit dem um 20 mm über den Rest der Spitze der Patrize vorragenden beweglichen Vorderteil vollendet. Die Endformung wurde nach und nach in 0.3 Sekunden

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in der Patrize und einer dazu passenden Matrize vollendet, durch deren Löcher ein Unterdruck an den Vorformkörper' gelegt wurde. Das so behandelte Vorprodukt -wurde 4 Sekunden lang abgekühlt, um den gewünschten Dreischichtfcrmkörper mit einer glatten Außenwandfläche und einer stufenförmigen Innenwandfläche zu erhalten, auf der ringförmige VorSprünge in einem Abstand von 3 mm ausgebildet sind, wie es in Fig. 4A dargestellt ist. Die Stärke der "Seitenwand des Körpers betrug 1,6 mm an den vorstehenden Teilen und 1,3 raman den nicht vorstehenden Teilen, und der Boden hatte eine Stärke von 1,6 mm und im wesentlichen die gleiche Qualität wie die Seitenwand. Bei dem in dieser Weise erhaltenen Dreischichtformkörper waren die drei Schichten durch Wärme dicht miteinander verbunden, wodurch zwischen den Platten keine Luftblasen entstanden. Anschließend ."wurde der Gegenstand oder der Becher mit 470 cnr kochendem Wasser gefüllt und 10 Minuten stehengelassen. Das Ergebnis war, daß der Becher keine Änderung seines Aussehens zeigte und weiterhin seine Wärmeisolation hatte, die ausreicht, daß er mit der bloßen Hand gehalten werden kann. Darüberhinaus wurden die Becher mit einem Verlust an etwa 20% des verbrauchten Plattenmaterials erhalten.

Beispiel 2

Eine Platte aus geschäumtem Polystyrol mit einem Aufschäumverhältnis von 7*5, einer Breite von 640 mm und einer Stärke von 1,5 mm und eine nicht geschäumte Polystyrolplatte mit einer Stärke von 0,25 mm wurden übereinander gelegt, wobei sich die nicht geschäumte Platte unter der geschäumten Platte befand. Die zwei übereinanderliegenden Platten wurden in 24 Sekunden durch einen Heizofen geleitet, dessen oberer Teil auf 200°C und dessen unterer Teil auf 290⁰C gehalten wurde, wobei während dieser Zeit die

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- 30 -

Platten um 30 nun verbreitert wurden. Eine Länge von 870 mm der in dieser Weise behandelten und verbreiterten, übereinander liegenden Platten wurde dann nach dem erfindungsgemäßen Verfahren unter Verwendung derselben Formwerkzeuge, wie beim Beispiel 1, verformt, wodurch 30 Becher mit derselben Form und Stärke, wie beim Beispiel 1, erhalten wurden. Die erhaltenen Becher wogen jeweils 6,6 g, während der Plattenflächenbereich für einen zu formenden Becher sich

auf 186 cm belief und ein Gewicht von etwa 8,3 g hatte. Daraus ergibt sich, daß der Verschnittverlust der Platten etwa 2O^ betrug.

Die Becher wurden mit 470 cm kochendem Wasser gefüllt und 10 Minuten stehengelassen. Das Ergebnis war, daß sie an der Seitenwand etwas verbogen und am Boden etwas deformiert waren, jedoch weiterhin ihre Isolierfähigkeit in ausreichendem Maße beibehielten, daß sie von der bloßen Hand gehalten werden können. Daraus ergibt sich, daß die Becher zu diesem Zeitpunkt weiterhin sehr brauchbar waren.

Beispiel 3

Ein Schichtstoff, der aus einer geschäumten Polystjrrolplatte 1 mit einer Breite von 640 mm, einer Stärke von 1,5 mm und einem Aufschäumverhältnis von 7,5 und aus einer nicht geschäumten Polystyrolplatte 2 mit einer Stärke von 1,5 mm bestand und eine nicht geschäumte Polystyrolplatte 3 mit einer Stärke von 0,18 mm und darin im Abstand von 10 mm voneinander verteilten Perforationen mit einem Durchmesser von 0,1 mm wurden übereinander derart angeordnet, daß sich die Platte 2 an einer Seite der Platte 1 und sich die Platte 3 an der anderen Seite befand, wodurch sich ein Dreischichtplattenmaterial ergab, das in 24 Sekunden durch einen Heizofen geleitet wurde, dessen oberer und unterer

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Teil jeweils auf 270⁰C gehalten wurde, wobei während dieser Zeit das Dreischichtplattenraaterial um 30 mm verbreitert wurde. Eine Länge von 870 mm des in dieser Weise verbreiterten Plattenmaterials wurde in derselben Weise und unter Verwendung derselben Formwerkzeuge, wie bei den vorhergehenden Beispielen, der Verformung unterworfen, wodurch 30 Becher erhalten wurden, die denjenigen Bechern ähnlich waren, die bei den vorhergehenden Beispielen erhalten wurden. Der Flächenbereich der Platte für einen zu formenden

Becher betrug 186 cm und sein Gewicht etwa 8,7 g> während jeder Becher etwa 7 g schwer war. Der Verschnittverlust am Dreischichtplatteiimaterial belief sich auf annähernd 20%.

Einige der in dieser Weise hergestellten Becher wurden dann 10 Tage lang in einem Glasgehäuse aufgenommen, in dem die Temperatur tagsüber auf 50⁰C anstieg. Danach zeigte sich eine geringfügige Schichttrennung zwischen den ursprünglich laminierten Platten 1 und 2, jedoch keine Schichttrennung zwischen der Zwischenplatte 1 und der Außenplatte 3.

Der Rest der Becher wurde mit kochendem Wasser gefüllt und ! 10 Minuten stehengelassen. Danach zeigten die Becher im we- ] sentlichen keine Änderungen an den inneren und äußeren Plat- j ten und'Schichten, und sie hatten weiterhin ihre ausreichende! Isolierfähigkeit, daß jeder mit der bloßen Hand, gehalten I werden konnte.

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ι * ·♦ Leerseite

Claims

Patentansprüche

Verfahren zum Herstellen von Mehrs chi chtf o-rmkö rpern aus einer Kombination von geschäumten und nicht geschäumten, übereinanderliegenden oder wenigstens teilweise laminierten Platten aus einem thermoplastischen Material, dadurch gekennzeichnet, daß ein bestimmter Flächenbereich auf den geschäumten und nicht geschäumten Platten für den herzustellenden Mehrschichtkörper vorher-festgelegt wird, daß die übereinanderliegenden Platten erwärmt werden, um sie plastisch zu machen, daß die vorher festgelegten Flächenbereiche der Platten, die in plastischer Form verschiebbar auf einem Vorforarahmen liegen, mit der Spitze einer Patrize, an der um deren Fuß herum ein thermisches Schneidwerkzeug angebracht ist, in den Hohlraum einer Matrize gedrückt werden, wobei sich der Formrahmen zwischen der Patrize und der Matrize befindet, daß thermisch Schnitte in bestimmten Abständen durch die Platten längs des Umfangs der vorher festgelegten Flächenbereiche unter Verwendung des thermischen Schneidwerkzeuges ausgebildet werden, indem die Patrize zur Matrize abgesenkt wird, wobei nicht geschnittene Teile der Platten übriggelassen werden, um die unzureichende Plastizität,insbesondere der geschäumten Platte, auszugleichen, die Luft aus dem Raum zwischen den Platten durch die Schnitte zu entfernen und für eine Zugfestigkeit der nicht geschnittenen Plattenteile für die gezogenen Platten zu sorgen, um ein im wesentlichen gleichmäßiges Ziehen an jedem Teil der Platten sicherzustellen, wodurch

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ein mehrschichtiger Vorformkörper erhalten wird, und daß die Matrize auf den noch im plastischen Zustand zwischen der Spitze der Patrize und dem Vorformrahmen gehaltenen mehrschichtigen Vorformkörper zu bewegt wird, bis die Formwerkzeuge ihre Lage zur Endformung eingenommen haben, wodurch es möglich ist, daß der größte Teil der vorher festgelegten Plattenflächenbereiche einen Anteil an der Ausbildung eines Mehrschichtformkörpers hat.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der nicht geschäumten Platten mit kleinen Perforationen zur Entgasung -versehen ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennz e i ch_ne t, daß die Platten aus einer geschäumten Platte und einer nicht geschäumten Platte bestehen, die mit kleinen Perforationen zur Entgasung versehen ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten aus einer zwischen zwei nicht geschäumten Platten angeordneten geschäumten Platte bestehen, wobei wenigstens eine der nicht geschäumten Platten, die als Außenschicht für den Formkörper verwandt wird, mit kleinen Perforationen zur Entgasung versehen ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten aus einem Schichtstoff aus einer geschäumten Platte mit einer nicht geschäumten Platte und einer anderen nicht geschäumten Platte bestehen, die auf der freien, nicht geschäumten Plattenseite des Schichtstoffes liegt, wobei die andere nicht

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geschäumte Platte mit kleinen Perforationen zur Entgasung versehen ist. ..."-.."

6, Verfahren nach Anspruch 1, d a & u rc h g e k en η ze i ch η e t, daß die Platten aus einem Schichtstoff aus einer geschäumten Platte mit einer nicht geschäum-Platte bestehen, die mit kleinen Perforationen zur Entgasung versehen ist,

7» Verfahren nach Anspruch 1, da du r c h g e k en η zeichnet, daß die Platten aus einem Schichtstoff aus zwei nicht geschäumten Platten und einer dazwischen angeordneten geschäumten Platte bestehen, wobei wenigstens eine der nicht geschäumten Platten mit kleinen Perforationen zur Entgasung versehen ist.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ze ich η e t, daß die Patrize an ihrer Spitze einen beweglichen Vorderteil· aufweist, der dazu dient, zu vermeiden, daß Luftblasen zwischen den Platten am Boden des zu formenden mehrschichtigen Vorformkörpers zurückgehalten "werden.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k en η ζ ei c h η e t, daß der Mehrschichtformkörper noch im plastischen Zustand weiterhin einem Unterdruck ausge-

• setzt wird, der durch Löcher in den Wänden der Patrize und Matrize angelegt wird, um das Abführen der Luft aus dem Raum zwischen den Platten zu vollenden und die geschäumte Platte nachzuschäumen, wodurch ein Mehrschichtformkörper erhalten wird, der eine einheitliche Stärke an jedem Teil oder in ihrer Form unterschiedliche Innen- und Außenflächen hat.

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0O. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten im plastischen Zustand im Erwärmungsschritt verbreitert werden, um eine Faltenbildung und ein Durchhängen der Platten zu vermeiden.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß um die Spitze der Patrize herum eine Einrichtung befestigt ist, die zur Ausbildung eines Vorsprungs und/oder einer Aussparung in der Innenwand des zu formenden Formkörpers dient, v/o durch die geschäumte Platte mit wenigstens einer der nicht geschäumten Platten einer gegenüber der geschäumten Platte anderen Art verbunden wird, um dadurch eine Schichttrennung zu vermeiden.

12. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ziehen der vorher bestimmten Flächenbereiche der erwärmten Platten durch die Spitze der Patrize so gesteuert wird, daß ein gewisser Zwischenraum zwischen dem Vorformkörper und der Innenwand der Matrize oder der Oberfläche der Spitze der Patrize zum Zeitpunkt der Beendigung der Ausbildung des Vorformkörpers bleibt, und daß der Vorformkörper noch im plastischen Zustand der Endformung unterworfen wird, während oder nachdem ein Unterdruck daran angelegt ist, um dadurch eine Entgasung durch die Entgasungsperforationen und eine Naohschäumung der geschäumten Platte zu bewirken.

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