DE4446442A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Perforieren von glatten, geschlossenzelligen Oberflächen offenzelliger Kunststoff-Schaumfolien - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vor­ richtung zum Perforieren von glatten, geschlossenen Oberflächen offenzelliger Kunststoff-Schaumfolien.

Für die Herstellung von Verpackungsmaterial, wie bei­ spielsweise Verpackungsschalen, werden offenzellige Kunststoff-Schaumfolien eingesetzt, die im Gegensatz zu Kunststoff-Schaumfolien mit geschlossenen Zellen in der Lage sind, Flüssigkeiten aufzunehmen.

Kunststoff-Schaumfolien werden im allgemeinen in der Weise hergestellt, daß ein thermoplastischer Kunst­ stoff zusammen mit einem Treibmittel, insbesondere einem Treibgas, aus einer ring- oder breit­ schlitzförmigen oder Koextrusionsdüse extrudiert wird. Kurz nach dem Verlassen der Extrusionsdüse extrudiert das im Kunststoff fein verteilte Treibmittel, so daß sich im Kunststoffschaumkörper feinste Bläschen bilden. Je nach Verfahrensbe­ dingungen hinsichtlich der Temperatur und der Extrusionsgeschwindigkeit werden mehr oder weniger große Bläschen erhalten. Dementsprechend enthält die so hergestellte Kunststoff-Schaumfolie dichtgepackte, geschlossene, gasgefüllte Zellen, wobei das in den Zellen eingeschlossene Gas im allgemeinen Luft und/oder Reste des Treibmittels sind. Derartige geschlossenzellige Kunststoff-Schaumfolien besitzen ausgezeichnete Isoliereigenschaften, die im wesent­ lichen auf den dichtgepackten, geschlossenen, gasge­ füllten Zellen beruhen.

Völlig anders verhält sich eine Kunststoff- Schaumfolie, in der die Zellen nicht geschlossen, sondern geöffnet, d. h. durchgängig, sind. Eine solche Kunststoff-Schaumfolie kann beispielsweise Flüssig­ keiten absorbieren und speichern, ähnlich wie ein Schwamm. Derartige offenzellige Kunststoff-Schaum­ folien werden im allgemeinen mittels einer Tandem- Extrusionsanlage hergestellt. Diese Kunststoff- Schaumfolien sind mit einer dünnen, geschlossen­ zelligen Haut an der Innen- und Außenseite ausgestattet. Diese Haut ist unbedingt erforderlich, um eine gute thermische Ausformung der Kunststoff- Schaumfolie zu einem Schalenprodukt zu garantieren. Damit Flüssigkeit von den produzierten Schalenpro­ dukten aufgenommen werden kann, ist es erforderlich, die Oberflächenhaut an bestimmten Stellen zu perfo­ rieren.

Die Kunststoffe der Schaumfolie können aus der Gruppe der Polyolefine, wie Polyethylen (HDPE, LPE, LLTP), chloriertes Polyethylen, Polypropylen (PP), Polypropylencopolymere (PPC), Ethylenvinylacetatco­ polymer (EVA), halogenierte Polyolefine; aus der Grup­ pe der Styrolpolymere, wie Polystyrol (PS), Poly­ styrolcopolymere (PSC), Acrylonitrilbutadienstyrol­ copolymere (ABS), Styrolmaleinsäureanhydrid, schlag­ feste Polystyrole (SPS); aus der Gruppe der Polyester, wie Polyethylenterephthalat (PET), Poly­ ethylenglykolterephthalat (PETP), Polybutylentereph­ thalat (PPT); aus Ethylenpropylenterpolymerisat, Polyvinylchlorid (PVC), und/oder Polyphenylenoxid ausgewählt werden.

Ferner kann der Kunststoff aus Copolymeren oder Blends thermoplastischer Polymere, aus Polymeren, Co­ polymeren oder Blends thermoplastischer Polymere und/oder Copolymeren bestehen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit denen eine sichere und schnelle Perforation der glatten, geschlossenen Oberflächenhaut einer Kunststoff-Schaumfolie vorge­ nommen werden kann, um einen Zugang zu der offen­ zelligen Struktur der Kunststoff-Schaumfolie unter­ halb der Oberfläche zu erhalten.

Diese Aufgabe wird bei dem Verfahren nach der Erfindung in der Weise gelöst, daß eine extrudierte Kunststoff-Schaumfolie auf eine vorgegebene Tempe­ ratur aufgeheizt, in einer Thermoformanlage mit Hilfe eines doppelseitigen Vakuums tiefgezogen und wärme­ fixiert wird und daß eine von zwei geschlossenen Oberflächenhäuten der Kunststoff-Schaumfolie mittels Nadeln perforiert wird. Dabei erfolgt die Nadelung vor oder nach der Thermoformung der Kunststoff- Schaumfolie.

In einer Variante des Verfahrens wird die Kunststoff- Schaumfolie zusammen mit einer gefärbten Deckschicht aus dem gleichen oder unterschiedlichem Material wie die Kunststoff-Schaumfolie koextrudiert, aufgeheizt, in einer Thermoformanlage mit Hilfe eines doppel­ seitigen Vakuums tiefgezogen und wärmefixiert und die Deckschicht bis zur Oberfläche der Kunststoff- Schaumfolie mittels Nadeln perforiert. Ebenso ist es möglich, daß die Kunststoff-Schaumfolie aus gefärbtem Material extrudiert wird. In diesem Fall erübrigt sich die Koextrusion einer gefärbten Deckschicht.

In Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Nadeln während der Perforierung hin- und herbewegt, wobei die Nadelspitzen die Oberflächenhaut der angehaltenen Kunststoff-Schaumfolie durchlöchern. In einer anderen Ausgestaltung des Verfahrens sind die Nadeln lagefest in einem Formblock angebracht und werden die vorstehenden Nadelspitzen auf die Innenseite der Kunststoff-Schaumfolie so weit hin­ bewegt, daß sie deren Oberflächenhaut perforieren, wobei die Außenseite der Kunststoff-Schaumfolie an einer Gegendruckplatte anliegt.

Ebenso ist es möglich, daß die eine geschlossene Oberflächenhaut der Kunststoff-Schaumfolie vor dem Aufheizen und der Thermoformung mit Hilfe von Nadeln perforiert wird, die auf einer umlaufenden Walze angebracht sind.

Eine Vorrichtung zum Perforieren von glatten, geschlossenen Oberflächen offenzelliger Kunststoff- Schaumfolien ist derart ausgestaltet, daß es sich um ein bewegliches Teil handelt, das mit beweglichen oder feststehenden Nadeln in Matrixanordnung aus­ gestattet ist, deren Nadelspitzen während des Perforationsvorgangs von der Oberfläche des Teils so weit vorstehen, daß sie die Oberflächenhaut der Kunststoff-Schaumfolie durchlöchern.

In Weiterbildung der Vorrichtung ist das Teil ein beweglicher Formblock, der eine Innenseite der Kunststoff-Schaumfolie formt, einer Thermoformanlage. Die Thermoformanlage weist einen weiteren Formblock auf, der eine Außenseite der Kunststoff-Schaumfolie formt, und es sind in dem Formblock für die Innen­ seite bewegliche oder feststehende Nadeln angeordnet.

In Ausgestaltung der Erfindung umfaßt der Formblock für die Innenseite eine Patrize, eine Kühlplatte, eine Vakuumplatte, bewegliche Nadeln, Nadelplatten, Federn für die Rückstellung der Nadelplatten, Mem­ branen und eine Montageplatte, die durch Schrauben zusammengehalten sind.

In zweckmäßiger Weise weist der Formblock für die Außenseite der Kunststoff-Schaumfolie eine Matrize auf, deren an der Außenseite anliegende Fläche kom­ plementär zu der an der Innenseite anliegenden Fläche der Patrize ausgebildet ist.

Die Ausgestaltung der Vorrichtung ist vorteil­ hafterweise derart, daß die Formblöcke bis auf einen Abstand, entsprechend der einstellbaren Wandstärke einer aus der Kunststoff-Schaumfolie tiefgezogenen Schale, aufeinander zu bewegbar sind. Die Wandstärke der einzelnen Schale beträgt im allgemeinen etwa 3,0 bis 6,5 mm.

Die weitere Ausgestaltung der Vorrichtung nach der Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der Ansprüche 13 bis 27.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von zeich­ nerisch dargestellten Ausführungsbeispielen der Vor­ richtung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Schnittdarstellung eine Thermoformanlage, von der ein Formblock mit beweglichen Nadeln für die Perforation einer zu einer Schale geformten Kunststoff- Schaumfolie ausgestattet ist,

Fig. 2 einen Schnitt durch eine Patrize und eine Kühlplatte als Teilelemente eines Form­ blocks mit beweglichen Nadeln der Vor­ richtung nach der Erfindung,

Fig. 3 einen Schnitt durch einen vollständigen Formblock der Vorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 4 schematisch eine Ansicht einer Patrize mit feststehenden Nadeln,

Fig. 5 in schematischer Ansicht eine in der Thermoformanlage den Formblöcken nachgeord­ nete Patrize mit feststehenden Nadeln, und

Fig. 6 eine Nadelwalze mit feststehenden Nadeln und Gegendruckplatte zum Perforieren einer Kunststoff-Schaumfolie nach der Extrusion und vor der Thermoformung.

Fig. 1 zeigt schematisch die Perforation einer Kunststoff-Schaumfolie 16 in einer Thermoformanlage 10, die aus zwei Formblöcken 9 und 11 besteht. Die beiden Formblöcke 9 und 11 sind senkrecht zu der Transportrichtung der Kunststoff-Schaumfolie 16 hin- und herbewegbar. Der obere Formblock 9 enthält eine Matrize, wie nachstehend noch näher beschrieben werden wird, mit der die Außenseite des aus der Kunststoff-Schaumfolie hergestellten Produkts, bei­ spielsweise eine Schale 20, geformt wird. Der untere Formblock 11 enthält u. a. eine Patrize, mit der die Innenseite des Produkts geformt wird. Die Querschnitte der Matrize und der Patrize sind zueinander komplementär ausgebildet.

Zum Ausformen der Kunststoff-Schaumfolie 16 in der Thermoformanlage 10 wird zunächst die Kunststoff- Schaumfolie in einem nicht gezeigten Infrarot- Wärmeofen auf eine bestimmte Temperatur aufgeheizt. Danach gelangt der aufgeheizte Abschnitt der Kunststoff-Schaumfolie 16 in die Thermoformanlage 10, deren Formblöcke 9 und 11 geschlossen werden, was bedeutet, daß die Matrize und Patrize sich bis auf einen Abstand von ca. 5 mm aneinander angenähert haben. Die Kunststoff-Schaumfolie wird gleichzeitig beidseitig tiefgezogen, mittels doppelseitig wirken­ dem Vakuum, mit dem die Formblöcke 9 und 11 bzw. die Matrize und Patrize beaufschlagt werden. Sowohl die Matrize als auch die Patrize werden mittels Wasser oder einer sonstigen Flüssigkeit gekühlt, d. h. auf einer bestimmten Temperatur gehalten, die erfor­ derlich ist, um die Festigung des aus der Kunststoff- Schaumfolie geformten Produkts zu gewährleisten. Durch die Festigung des Produkts wird die Beibehaltung der Form sichergestellt. Nach Ablauf einer bestimmten Vakuum- und Kühlzeit in den noch geschlossenen Formblöcken 9 und 11 der Thermoformanlage 10 erfolgt die Perforation der glatten, geschlossenen Oberflächenhaut der im Inneren offenzelligen Kunststoff-Schaumfolie 16 bzw. der daraus geformten Schale 20. Hierzu sind bewegliche Nadeln 4 in dem unteren Formblock 11 vorgesehen, die mittels Druckluft ausgefahren werden.

Wie aus dem Teilschnitt des Formblocks 11 in Fig. 2 hervorgeht, sind zum Perforieren der tiefgezogenen Kunststoff-Schaumfolie 16 bzw. der daraus geformten Schalen 20 die beweglichen Nadeln 4 so montiert, daß sie in der neutralen Position mit ihren Nadelspitzen 18 entweder mit der Oberfläche der Patrize 1 abschließen oder in einem Abstand d von etwa 0,2 mm unterhalb der Patrizenoberfläche sich befinden. Der Durchmesser der Nadeln 4 liegt im Bereich von 1,0 bis 2,0 mm, und jede Nadel 4 ist in einer Führung 22 angeordnet, die sich durch die Patrize 1, die Kühlplatte 2 sowie eine in Fig. 3 gezeigte, darunter befindliche Vakuumplatte 3 erstreckt.

In Fig. 2 ist die geformte Kunststoff-Schaumfolie 16 angedeutet, die mit ihrer Innenseite 13 an der Patrize 1 anliegt, während ihre Außenseite 12 mit der nicht gezeigten Matrize in Kontakt ist.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, besteht der vollständige Formblock 11 für die Innenseite der geformten Kunststoff-Schaumfolie aus der Patrize 1, der Kühlplatte 2, der Vakuumplatte 3, beweglichen Nadeln 4, einer Nadelplatte 5, Federn 6 für die Rückstellung der Nadelplatte, Membranen 7 und einer Montageplatte 8, wobei sämtliche Teile durch Schrau­ ben 30 zusammengehalten sind. Die Patrize 1 ist jeweils entsprechend dem herzustellenden Produkt geformt, d. h. mit anderen Worten, für jedes Produkt gibt es eine eigene Patrize 1. Wie schon bei der Beschreibung von Fig. 2 erwähnt wurde, ist die Patrize 1 mit Führungen 22 für die beweglichen Nadeln 4 ausgestattet. Diese Führungen 22 werden einerseits als Führungen für die Nadeln 4 benutzt und anderer­ seits als Vakuumkanäle, die während der Verformung der Kunststoff-Schaumfolie 16 unter Vakuum gesetzt werden. Diese kombinierte Nutzung der Führungen 22 ist sehr platzsparend und konstruktiv einfach, da wesentlich weniger Löcher in die Patrize 1 gebohrt werden müssen als bei einer Trennung von Führungen und Vakuumkanälen. Die Führungen haben ein vorge­ gebenes Übermaß, im Vergleich zum Nadeldurchmesser, so betragen beispielsweise die Nadeldurchmesser 1,0 bis 2,0 mm und die Durchmesser der Führungen 22 1,4 bis 2,4 mm. Zum schnellen Aufbau des Vakuums sind die Führungen 22 innerhalb der Kühlplatte 2 und der Vakuumplatte 3 über eine bestimmte Länge zu Zylinderkammern 24 aufgebohrt, die einen Durchmesser von etwa 5 mm besitzen. Das Material für die Patrize 1 ist bevorzugt Aluminium, jedoch sind auch sonstige Metalle und Metallegierungen hierfür geeignet.

Der Formblock für die Außenseite 12 der Kunststoff- Schaumfolie bzw. der ausgeformten Schale 20 weist eine in Fig. 3 schematisch angedeutete Matrize 15 auf, deren an der Außenseite 12 anliegende Fläche komplementär zu der an der Innenseite 13 anliegenden Patrize 1 ausgebildet ist. Die Formblöcke sind bis auf einen Abstand entsprechend der einstellbaren Wandstärke der Schale 20 aufeinander zu bewegbar, wobei die Wandstärke der Schale 20 im Bereich von 3,5 bis 6,5 mm liegt. Sowohl die Matrize als auch die Patrize sind jeweils auf einer Kühlplatte 2 montiert, von denen in Fig. 3 nur die Kühlplatte der Patrize 1 gezeigt ist. Das Kühlmedium Wasser oder ein sonstiges Kühlmedium fließt durch die in die Unterseite der Kühlplatte 2 gefrästen Kühlkanäle 32, die durch die an die Unterseite der Kühlplatte 2 anliegende Vakuumplatte 3 zu geschlossenen Kühlkanälen werden. Das Material der Kühlplatte 2 ist bevorzugt Alu­ minium, jedoch sind auch andere Metalle und Metallegierungen hierfür geeignet.

In die Unterseite der Vakuumplatte 3 ist eine Kammer 23 eingefräst, die eine zwei Teilplatten 25, 26 umfassende Nadelplatte 5 aufnimmt. Die Führungen 22 für die beweglichen Nadeln 4 erstrecken sich von der Kammer 23 durch die Vakuumplatte 3, die Kühlplatte 2, bis zu der Außenseite der Patrize 1. Der Querschnitt der einzelnen Führung 22 verengt sich auf den Querschnitt der Nadeln 4 auf einer Länge von einigen Zehnteln Millimeter, beginnend unterhalb der Außenseite und endend auf der Außenseite der Patrize 1 bzw. des Formblocks 11.

Die Zylinderkammern 24 erstrecken sich von der Kammer 23 durch die Vakuumplatte 3 hindurch bis teilweise in die Kühlplatte 2 hinein. In den Zylinderkammern 24 sind die Federn 6 untergebracht, die die Nadeln 4 umschließen. Das eine Ende jeder Feder liegt gegen die Deckfläche der Zylinderkammer 24 und das andere Ende gegen die zugehörige Nadelplatte 5 unter Druck an.

Die Nadeln 4 sind mit ihren unteren Enden in der oberen Teilplatte 25 der Nadelplatte 5 verankert. Die obere Teilplatte 25 ist hierzu mit Löchern 28 ausgestattet, die ein Übermaß gegenüber den hindurchgeführten Nadeln 4 aufweisen, um ein reibungsloses Spiel während der Bewegungen der Nadeln in den Löchern sicherzustellen. Das Ausgangsmaterial für die Nadeln 4 sind sogenannte Auswerfstifte aus einer Nickel-Chrom-Legierung gemäß DIN 1530D oder DIN 9861. Diese Auswerfstifte werden auf die gewünschte Länge geschnitten und mit einer Spitze versehen, deren Öffnungswinkel zwischen 10 und 60° aufweist, insbesondere 30°. Weitere bevorzugte Öffnungswinkel α für die Nadeln 4 betragen 23° oder 27°. Die Nadeln 4 sind darüber hinaus noch vernickelt. Die Federn 6 dienen zur Rückführung der Nadelplatte 5 und zen­ trieren darüber hinaus die Nadelplatte. Die einzelne Membran 7 ist zwischen der Vakuumplatte 3 und einer Montageplatte 8 eingeklemmt. Die untere Teilplatte 26 der Nadelplatte 5 liegt direkt auf der Membran 8 auf. Die obere Teilplatte 25 hält bei druckentlasteter Membran 7 einen Abstand zu einer Deckfläche 27 der Kammer 23 ein. Sobald die Membran 7 mit Druck beaufschlagt wird, wird die Nadelplatte 5 insgesamt angehoben, und zwar so lange, bis die obere Teilplatte 25 gegen die Deckfläche 27 der Kammer 23 anliegt. Dadurch werden die Nadeln 4 in den Führungen 22 nach oben gedrückt, so daß die Nadelspitzen 18 von der Oberfläche der Patrize 1 vorstehen und eine Oberflächenhaut 19 der Schale 20 durchdringen. Die Membran 7 ist beispielsweise eine ca. 1 mm dicke Polyurethan-Platte mit einer Shore-Härte A von 70°. Die Membran 7 wird über einen Kanal 29 in der Montageplatte 8 mit Druckluft beaufschlagt. Der Kanal 29 ist hierzu mit einer zentralen Ausnehmung 31 unterhalb der Mitte der Membran 7 verbunden. Eine einzelne Membran 7 kann mehrere Nadelplatten 5 antreiben. Die Anzahl der Nadelplatten ist im allgemeinen abhängig von der Größe der zu formenden Schale 20 bzw. vom Produkttyp. Auch die Matrix­ verteilung der Nadeln 4 in den Nadelplatten 5 hängt vom Produkttyp ab. Im allgemeinen gilt jedoch, daß jede Nadelplatte 5 von einer eigenen Membran 7 betätigt wird. In einem Formblock 11 können 3×5 bis 6×6 Nadelplatten 5 und da zugehörige Membranen 7 untergebracht sein. Das Material der Nadelplatten 5 ist im allgemeinen rostfreier Stahl, jedoch sind auch andere Metalliegierungen auf der Basis von Eisen, Nickel und Chrom hierfür geeignet.

Wie schon voranstehend erwähnt wurde, dehnt sich die Membran 7 bei Druckbeaufschlagung nach oben aus und drückt die mit den Nadeln 4 bestückte Vakuumplatte 3 um ca. 3 mm nach oben, so lange, bis die obere Teilplatte 25 gegen die Deckfläche 27 als Anschlag anliegt. Die Nadelspitzen 18 durchlöchern dabei die dünne Oberflächenhaut 19 an der Innenseite 13 der Schale 20. Nach Ablassen der Druckluft bringen die zwischen den Nadelplatten 5 und der Deckfläche der Zylinderkammern 24 montierten Federn 6 die Nadel­ platten und die Membrane 7 zurück in ihre Aus­ gangspositionen. Wenn alle Nadelplatten 5 wieder ihre Ausgangspositionen eingenommen haben, öffnet sich das Werkzeug der Thermoformanlage, die geformte und genadelte Schale 20 wird ausgeschoben und ein neu aufgeheizter Abschnitt der Schaumfolie 16 wird vor­ geschoben, und der Zyklus wiederholt sich.

Fig. 4 zeigt einen Formblock 17 mit feststehenden Nadeln 14, der Teil einer Thermoformanlage 10 ist, wie sie in Fig. 1 schematisch dargestellt ist. In Fig. 4 sind nur eine Patrize 33, eine plane Gegen­ druckplatte 35, die feststehenden Nadeln 14 sowie eine Schale 20 angedeutet, die sich zwischen der Patrize 33 und der planen Gegendruckplatte 35 befindet. Bei diesem Werkzeug mit feststehenden Nadeln 14 sind diese gemäß einem vorgegebenen Muster fest auf der Patrize 33 montiert und stehen etwa 3 mm von der Oberfläche der Patrize vor. Die Herstellung der einzelnen Schale 20 nach dem Thermoformverfahren läuft in der gleichen Weise mit diesem Formblock 17 mit feststehenden Nadeln ab, wie das Thermoformver­ fahren mit beweglichen Nadeln, das zuvor anhand von Fig. 3 erläutert wurde. Der Formblock 17 umfaßt neben der Patrize 33 eine jeweils nicht dargestellte Kühl- und Vakuumplatte. Die Kunststoff-Schaumfolie wird ebenfalls mittels doppelseitigem Vakuum tiefgezogen, wobei die feststehenden Nadeln 14 die Haut an der Innenseite der Schale 20 perforieren.

Bei einem weiteren Verfahren zum Perforieren von tiefgezogenen Produkten, wie Schalen aus Kunststoff- Schaumfolien, erfolgt die Nadelung nach Ausformen des Schalenprodukts und außerhalb des Werkzeuges der Thermoformanlage 10. Bei diesem Verfahren, das anhand der schematischen Fig. 5 erläutert wird, werden die Schalen 20 nach dem Thermoformen der Kunststoff- Schaumfolie in der Thermoformanlage 10 in Richtung des Pfeils A zu einem separaten, in der Tief­ ziehanlage montierten Formblock 37 geführt. Der Formblock 37 entspricht im wesentlichen dem Formblock der Fig. 4 und umfaßt eine Patrize 33, eine Kühlplatte 34 und eine Montageplatte 36. Die feststehenden Nadeln 14 stehen mit ihren Nadelspitzen bis zu 3 mm von der Patrize 33 vor und sind mit ihren Nadelenden entweder in der Patrize 33 oder in der Kühlplatte 34 verankert. Die Außenseite der Schale 20 liegt während der Perforation an der Gegendruckplatte 35 an.

Anhand von Fig. 6 wird ein weiteres Verfahren zur Nadelung von einer Kunststoff-Schaumfolie 16 be­ schrieben. Bei diesem Verfahren wird die Kunststoff- Schaumfolie 16 vor dem Aufheizen und der Thermoformung in der Thermoformanlage 10 mit Hilfe einer Nadelwalze 21 an der Innenseite perforiert. Die Nadelwalze 21 ist mit feststehenden Nadeln 14 ausgerüstet, deren Nadelspitzen 18 gleichfalls bis zu etwa 3 mm von der Walzenoberfläche vorstehen. Die Nadelwalze 21 ist entweder am Eingang der Tief­ ziehanlage bzw. an dem Extruder angeordnet.

Die Kunststoff-Schaumfolie kann durch Zusatz von Masterbatches während der Extrusion gefärbt werden. Ebenso ist es möglich, in einer Tandem-Extru­ sionsanlage die Kunststoff-Schaumfolie zusammen mit einer gefärbten Deckschicht aus dem gleichen oder unterschiedlichem Material wie die Kunststoff- Schaumfolie zu koextrudieren. Ein derartig koextru­ diertes Produkt aus Kunststoff-Schaumfolie und ge­ färbter Deckschicht wird nach der Koextrusion aufgeheizt, in einer Thermoformanlage mit Hilfe eines doppelseitigen Vakuums tiefgezogen und wärmefixiert. Anschließend wird die Deckschicht durchlöchert und die Kunststoff-Schaumfolie mittels feststehender oder beweglicher Nadeln perforiert. Mit dem Koextrudat aus Kunststoff-Schaumfolie und Deckschicht können sämt­ liche Thermoformgebungen sowie Perforierungen mittels Nadeln mit den gleichen Verfahren, wie sie voran­ stehend anhand der Figuren beschrieben wurden, durchgeführt werden.

Die Herstellung der Schalen, insbesondere bei Verwendung von schwereren Kunststoff-Schaumfolien, die ein höheres Gewicht pro m² haben, kann ebenso durch Thermoverformung mit Tiefziehen durch einsei­ tiges Vakuum erfolgen. Auch eine Thermoverformung ohne Vakuum-Tiefziehen kann bei der Herstellung der Schalen angewandt werden.

Claims (27)

1. Verfahren zum Perforieren von glatten, geschlossenen Oberflächen offenzelliger Kunststoff- Schaumfolien, dadurch gekennzeichnet, daß eine extrudierte Kunststoff-Schaumfolie auf eine vorge­ gebene Temperatur aufgeheizt, in einer Thermoform­ anlage mit Hilfe eines doppelseitigen Vakuums tiefgezogen und wärmefixiert wird und daß eine von zwei geschlossenen Oberflächenhäuten der Kunststoff- Schaumfolie mittels Nadeln perforiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Nadelung vor oder nach der Thermoformung der Kunststoff-Schaumfolie erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kunststoff-Schaumfolie zusammen mit einer ungefärbten oder gefärbten Deckschicht aus dem gleichen oder unterschiedlichen Material wie die Kunststoff-Schaumfolie koextrudiert, aufgeheizt, in einer Thermoformanlage mit Hilfe eines doppelseitigen Vakuums tiefgezogen und wärmefixiert wird und daß die Deckschicht durchlöchert und die Kunststoff-Schaum­ folie mittels Nadeln perforiert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kunststoff-Schaumfolie aus unge­ färbtem oder gefärbtem Material extrudiert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Nadeln während der Perforierung hin- und herbewegt werden, wobei die Nadelspitzen die Oberflächenhaut der angehaltenen Kunststoff-Schaum­ folie durchlöchern.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Nadeln lagefest in einem Formblock angebracht sind und die vorstehenden Nadelspitzen auf die Innenseite der Kunststoff-Schaumfolie so weit hinbewegt werden, daß sie deren Oberflächenhaut per­ forieren, wobei die Außenseite der Kunststoff- Schaumfolie an einer Gegendruckplatte anliegt.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die eine geschlossene Oberflächenhaut der Kunststoff-Schaumfolie vor dem Aufheizen und der Thermoformung mit Hilfe von Nadeln perforiert wird, die auf einer umlaufenden Walze angebracht sind.

8. Vorrichtung zum Perforieren von glatten, geschlossenen Oberflächen offenzelliger Kunststoff- Schaumfolien, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um ein bewegliches Teil (11; 17; 21; 37) handelt, das mit beweglichen oder feststehenden Nadeln (4; 14) in Matrixanordnung ausgestattet ist, deren Nadelspitzen (18) während des Perforationsvorgangs von der Ober­ fläche des Teils so weit vorstehen, daß sie die Oberflächenhaut (19) der Kunststoff-Schaumfolie (16) durchlöchern.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Teil (11) ein beweglicher Form­ block, der eine Innenseite (13) der Kunststoff- Schaumfolie (16) formt, einer Thermoformanlage (10) ist, daß die Thermoformanlage einen weiteren Form­ block (9) aufweist, der eine Außenseite (12) der Kunststoff-Schaumfolie (16) formt und daß in dem Formblock (11) für die Innenseite (13) bewegliche (4) oder feststehende Nadeln (14) angeordnet sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Formblock (11) für die Innenseite (13) eine Patrize (1), eine Kühlplatte (2), eine Vakuumplatte (3), bewegliche Nadeln (4), eine Nadel­ platte (5), Federn (6) für die Rückstellung der Nadelplatte, Membranen (7) und eine Montageplatte (8) umfaßt, die durch Schrauben (30) zusammengehalten sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Formblock (9) für die Außenseite (12) der Kunststoff-Schaumfolie (16) eine Matrize (15) aufweist, deren an der Außenseite anliegende Fläche komplementär zu der an der Innenseite anliegenden Fläche der Patrize (1) ausgebildet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Formblöcke (9, 11) bis auf einen Abstand, entsprechend der einstellbaren Wandstärke einer aus der Kunststoff-Schaumfolie (16) tief­ gezogenen Schale (20), aufeinander zu bewegbar sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in dem Formblock (11) Führungen (22) für die beweglichen Nadeln (4) vorhanden sind und daß sich die Führungen, die einen Durchmesser größer als der Nadeldurchmesser haben, sich von einer Kammer (23) an der Unterseite der Vakuumplatte (3) durch die Kühlplatte (2) und die Patrize (1) hindurch bis zu der Außenseite des Formblocks (11) erstrecken.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Querschnitt der Füh­ rungen (22) auf einer Länge von einigen Zehnteln Millimeter, beginnend unterhalb der Außenseite und endend auf der Außenseite des Formblocks (11), auf den Querschnitt der Nadeln (4) verengt.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Führungen (22) zugleich Vakuumlöcher sind, über die an die Innenseite (13) der Kunststoff-Schaumfolie (16) beim Tiefziehen Vakuum anlegbar ist und daß zumindest einige Führungen (22) über eine bestimmte Länge zu Zylinderkammern (24) aufgebohrt sind, die sich von der Kammer (23) durch die Vakuumplatte (3) hindurch bis teilweise in die Kühlplatte (2) hinein er­ strecken.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in den Zylinderkammern (24) die Federn (6) untergebracht sind, die die Nadeln (4) umschließen und daß das eine Ende jeder Feder gegen die Deckfläche der zugehörigen Zylinderkammer (24) und das andere Ende gegen die zugehörige Nadelplatte (5) unter Druck anliegt.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadelplatten (5) jeweils aus zwei aufeinanderliegenden Teilplatten (25, 26) bestehen, von denen die untere Teilplatte (26) auf der Membran (7) aufliegt und die obere Teilplatte (25), bei Druckentlastung der Membran, einen Abstand zu einer Deckfläche (27) der Kammer (23) einhält und bei Druckbeaufschlagung der Membran, gegen die Deckfläche (27) der Kammer (23) anliegt.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Nadeln (4) mit ihren unteren Enden in der oberen Teilplatte (25) verankert sind und daß Löcher (28) in der oberen Teilplatte (25) ein Übermaß gegenüber den hindurchgeführten Nadeln (4) besitzen, um ein reibungsloses Spiel während der Bewegungen der Nadeln zu ermöglichen.

19. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die einzelne Membran (7) zwischen der Montageplatte (8) und der Vakuumplatte (3) eingeklemmt ist, daß in der Montageplatte (8) ein Kanal (29) vorhanden ist, der mit einer zentralen Ausnehmung (31) unterhalb der Mitte der Membran verbunden ist und daß die Unterseite der Membran mit über den Kanal und die Ausnehmung zugeführter Druckluft beaufschlagbar ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Nadeln (4) eine Nadelspitze (18) mit einem Öffnungswinkel α von 10° bis 60°, insbesondere von 30°, aufweisen.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Nadeln (4) aus einer NiCr- Legierung bestehen und daß die Nadelspitze (18) vernickelt ist.

22. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in einem Formblock (11) 3×5 bis 6×6 Nadelplatten (5) und dazugehörige Membranen (7) untergebracht sind.

23. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kühlplatte (2) auf der Unterseite Kühlkanäle (32) aufweist, die durch die Vakuumplatte (3) abgeschlossen sind und durch die ein Kühlmedium fließt und daß die Vakuum (3) und die Kühlplatte (2) aus Aluminium gefertigt sind.

24. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Nadelplatten (5) aus rostfreiem Stahl und die Membranen (7) aus Polyurethan bestehen.

25. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Teil (17; 37) ein Formblock mit feststehenden Nadeln (14) in einer Tiefziehein­ richtung ist, daß der Formblock eine Patrize (33), Kühlplatte (34) und eine Montageplatte (35) umfaßt und daß die Nadelspitzen (18) bis zu 3 mm von der Patrize (33) vorstehen und die Nadelenden in der Patrize (33) verankert sind.

26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Teil (37) außerhalb der Thermo­ formanlage in einer Tiefzieheinrichtung angeordnet ist und eine Patrize (33) mit feststehenden Nadeln (14) aufweist, daß die Patrize mit ihren vorstehenden Nadelspitzen (18) gegen die Innenseite thermo­ verformter Schalen (20) andrückbar ist und daß die Außenseite der Schale gegen eine Gegendruckplatte (35) während der Perforierung anliegt.

27. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Teil (21) eine rotierende Nadel­ walze mit feststehenden Nadeln (14) ist, deren Nadelspitzen (18) bis zu 3 mm von der Walzen­ oberfläche vorstehen und daß die Nadelwalze am Eingang der Tiefziehanlage bzw. am Extruder ange­ ordnet ist, um die Oberflächenhaut der Kunststoff- Schaumfolie (16) vor dem Aufheizen und der Thermo­ formung zu perforieren.