DE69309147T2 - Aus einer Doppelbahn warmgeformte Struktur und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

Aus einer Doppelbahn warmgeformte Struktur und Verfahren zu deren Herstellung

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Description

  • Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer thermogeformten Doppelplattenstruktur und das resultierende Produkt aus diesem Verfahren.
  • Die Festigkeit thermogeformter Einzelplatten wurde für einige Anwendungen als zu gering erachtet. Eine Bemühung der Konstrukteure um Festigung der Einzelplattenstrukturen bestand im Verschmelzen der Einzelplatten mit sich selbst, um so eine Versteifung oder Querverrippung zu schaffen. Bei der Versteifung handelt es sich generell um ein Material, das die Struktur des Gegenstands kreuzt, zum Beispiel eine Rippe, um dadurch zur Stabilisierung der Einzelplattenstruktur beizutragen.
  • Der Basisapparat zur Durchführung der Doppelplatten- Thermoformung ist zum Beispiel in den Patentschriften US-A-3.583.036 an Brown, US-A-3.787.158 an Brown und US-A-3.925.140 an Brown beschrieben. Das Verfahren der Doppelplatten-Thermoformung ist zur Herstellung von Hohlraumstrukturen im Fachbereich wohlbekannt. In ihrer grundsätzlichsten Form besteht die Doppelplatten-Thermoformung im Erhitzen zweier einzelner Kunststoffplatten, Formen jeder der Platten zu einer Formplatte und dann Zusammenschmelzen der beiden Platten, indem die beiden Formplatten an ausgewählten Punkten, an denen die Verschmelzung stattfinden soll, in Kontakt gebracht werden. Bei einer Ausführungsform werden die Formplatten zusammengeschmolzen, indem die jeweiligen Formwerkzeuge für jede Platte so zusammengebracht werden, daß die Platten auf der Oberfläche der Formwerkzeuge in Kontakt kommen. Das angestrebte Ergebnis besteht in einem Gegenstand mit größerer Festigkeit und/oder Steifigkeit als ein gleicher, aber aus einer einzelnen Kunststoffplatte hergestellter Gegenstand.
  • Ein beträchtlicher Anteil der Entwicklungsarbeit im Fachbereich der Doppelplatten-Thermoformung konzentrierte sich auf die Konstruktion von Trägern oder Rippen in einer oder beiden Doppelplatten, um dadurch die Festigkeit des resultierenden Gegenstands bei jeglicher gegebenen Menge an wärmegeformtem Material zu erhöhen. Die Verwendung von Kanälen (z.B. durch Formteil-Biegungen in den Kunststoffplatten erzeugte Mulden) oder Naben (z.B. in einer oder beiden Platten erzeugte kreis- oder trapezförmige Vertiefungen) sind im Fachbereich zur Verwendung als Rippenstrukturen zur Festigung oder Versteifung des thermogeformten Doppelplatten-Gegenstands wohlbekannt, wie in US-A-3.444.034 beschrieben. Die Trägerstrukturen werden durch Formpressen des wärmeformbaren Materials über der Oberfläche eines Formwerkzeugs in einer Weise hergestellt, daß die wärmeformbare Platte der Oberflächenstruktur des Formwerkzeugs entspricht. Enthält beispielsweise die Oberflächenstruktur des Formwerkzeugs eine Positiv-Rippe, so ergibt das Thermoformen der wärmeformbaren Platte über der Oberflächenstruktur des Formwerkzeugs eine in der wärmeformbaren Platte erzeugte Negativ-Rippe. Eine in einer Platte thermogeformte Rippe kann zu einem Biegemoment oder einer Knickneigung entlang ihrer Achse führen. Um dies auszugleichen, kann eine nicht-parallele Rippe in der entgegengesetzten Platte thermogeformt werden, wobei die beiden Rippen dort zusammengeschmolzen werden, wo sie sich schneiden. Eine andere gestalterische Lösung bestand in einer Längenreduzierung bei bestimmten Rippen, um dadurch die Ausbreitung von Knick- oder Biegemoment-Auswirkungen zu vermindern. Das Vorhandensein der Rippen kann jedoch zu funktionellen Problemen beitragen, die in keinem Zusammenhang mit der Festigkeit stehen, zum Beispiel der Ansammlung von Wasser in den Rippen, das abgeleitet werden muß. Rippen, die über die Gesamtlänge eines Gegenstands verlaufen, können den Gegenstand auch anfällig für Verziehung machen, da kleine Material-Ausdehnungen oder -Schrumpfungen sich entlang des gesamten Gegenstandes ausbreiten können, wodurch er sich verzieht.
  • Die fortgesetzte Arbeit an der Gestaltung von Rippenstrukturen für thermogeformte Doppelplatten-Gegenstände weist auf das Bestreben der Industrie hin, die Festigkeit zu verbessern, die pro Menge an verwendetem Rohmaterial (wärmeformbarem Material) entwickelt wird. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Doppelplatten-Thermoformverfahrens, mit dem sich die Festigkeit oder Steifigkeit verbessern läßt, die pro Menge an verwendetem Material entwickelt wird. Eine weitere Bestrebung ist die Erhöhung der Festigkeit der resultierenden Gegenstände bei gleichzeitiger Verminderung von Knickneigung oder Biegemomenten. Ein Anliegen der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Festigkeits-erhöhenden Verfahrens zur Doppelplatten-Thermoformung, das die Verwendung herkömmlicher Doppelplatten-Thermoform-Maschinen ermöglicht. Ein weiteres Bestreben der Erfindung ist die Herstellung von Gegenständen, die weniger anfällig für Verziehen sind.
  • In EP-A-O 376 593 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Automobil-Stoßstange aus Kunststoff aus einer röhrenförmigen Preßform beschrieben. Die Stoßstange umfaßt ein Vorderelement mit einem generell U-förmigen Querschnitt und ein Rückelement mit einem dazwischenliegenden Mittelteil, das in Form einer Vielzahl stumpfförmiger Aussparungen konstruiert ist. Eine Außenendfläche jeder stumpfförmigen Aussparung ist an einer Innenfläche des Vorderelements befestigt. Bei einer Ausführungsform wird eine Plattenrippe hergestellt, die zwischen den Außenseitenflächen der benachbarten Stümpfe verläuft.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer thermogeformten Doppelplattenstruktur aus einer ersten und einer zweiten Platte aus wärmeformbarem Material bereitgestellt, wobei das Verfahren umfaßt:
  • Thermoformen einer Rippe mit ersten und zweiten Seitenwänden in der ersten Platte aus wärmeformbarem Material;
  • Zusammenschmelzen der ersten Seitenwand mit der zweiten Seitenwand in ausgewählten Abständen entlang der Länge der Rippe, um miteinander durch Schmelzen verbundene erste und zweite Seitenwände zu schaffen, die sich mit nicht verschmolzenen Abschnitten der Seitenwände abwechseln; und
  • Zusammenschmelzen der ersten Platte aus wärmeformbarem Material mit der zweiten Platte aus wärmeformbarem Material.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbesserung sowohl gegenüber einer Einzelplatten-Thermoformung mit Versteifung oder Querverrippung als auch einer herkömmlichen Doppelplatten-Thermoformung. Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Verschmelzen einer Einzelplatte aus wärmeformbarem Material mit sich selbst bereit, um eine Festigkeitserhöhende Rippe oder Träger zu schaffen. Die derart verschmolzene Platte wird dann beispielsweise mittels eines herkömmlichen Doppelplatten-Thermoform-Vorgangs an eine zweite Platte geschmolzen. Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine Formwerkzeug-Oberflächenstruktur zur Herstellung einer Hauptrippe in getrennte Elemente unter Schaffung von Zwischenräumen zwischen den einzelnen Elementen unterteilt. Bei der Herstellung der thermoplastischen Platte über der Reihe getrennter Elemente wird eine Hauptrippe entlang der Element-Zeile gebildet. Zwischen den einzelnen Elementen fließt das thermoplastische Material von beiden Seiten zusammen und bildet beim Schmelzformen Nebenrippenoder Querrippen-Elemente. Eine derart schmelzgeformte Einzelplatte wird dann in einem herkömmlichen Doppelplatten- Thermoform-Vorgang mit einer anderen Platte verschmolzen. Die zweite Platte kann in herkömmlicher Weise hergestellt oder in ähnlicher Weise mit sich selbst verschmolzen worden sein, bevor sie mit der ersten Platte zusammengeschmolzen wird. Der resultierende Gegenstand weist eine größere Festigkeit und Steifigkeit für eine gegebene Menge an verwendetem wärmeformbarem Material auf, was mit der Bereitstellung der kleinen Rippen zusammenhängt. Das Verfahren kann unter Verwendung bestehender Thermoform-Maschinen zur Erzeugung einer stärkeren Struktur, bezogen auf das Gewicht des verwendeten Materials, durchgeführt werden und weist außerdem verminderte Biegemomente auf.
  • Aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen und den anhängenden Ansprüchen werden den Fachleuten des Bereichs weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung ersichtlich werden.
  • Abb. 1 zeigt eine perspektivische Heckansicht eines Kraftfahrzeugs, auf das ein mittels des Verfahrens der vorliegenden Erfindung hergestellter Gegenstand montiert ist.
  • Abb. 2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Formwerkzeugs zur Thermoformung einer Einzelplatte des Materials gemäß der vorliegenden Erfindung, umfassend einen Teilquerschnitt.
  • Abb. 3 zeigt eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Oberflächenabschnitts des in Abb. 2 gezeigten Formwerkzeugs.
  • Abb. 4 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Oberflächenabschnitts eines Formwerkzeugs für eine alternative Ausführungsform der Erfindung.
  • Abb. 5 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Oberflächenabschnitts eines Formwerkzeugs für eine alternative Ausführungsform der Erfindung.
  • Abb. 6 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Oberflächenabschnitts eines Formwerkzeugs für eine alternative Ausführungsform der Erfindung.
  • Abb. 7 zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie 7-7 aus Abb. 1.
  • Abb. 8 zeigt einen Querschnitt eines Abschnitts eines mittels des Verfahrens der vorliegenden Erfindung hergestellten Gegenstands entlang der Linie 8-8 aus Abb. 7.
  • In Abb. 1 ist ein mittels des Verfahrens der vorliegenden Erfindung hergestelltes Produkt veranschaulicht. Bei dem in Abb. 1 veranschaulichten Produkt handelt es sich um einen Deckel 10 für einen Staubehälter 12, der auf einem Fahrzeug 17 montiert ist. Das veranschaulichte Produkt ist als Beispiel gezeigt. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann zur Herstellung einer Vielfalt von mittels Doppelplatten-Thermoform-Verfahren zu erzeugender Gegenstände angewandt werden. Es eignet sich am meisten bei jenen Gegenständen, bei denen eine hochgradige Steifigkeit des Gegenstands für eine gegebene Menge an verwendetem Material erwünscht ist.
  • In Abb. 2 ist ein Formwerkzeug 16 aus einem Satz von zwei Formwerkzeugen veranschaulicht, die zur Herstellung eines Produkts der in Abb. 1 gezeigten Art verwendet werden. Das in Abb. 2 veranschaulichte Formwerkzeug 16 besteht vorzugsweise aus Gußaluminium. Das Formwerkzeug 16 ist in seinem Inneren mit Kühlmittellinien 18 versehen. Die Kühlmittellinien sind so dimensioniert und im Inneren angebracht, daß sie die Temperatur des Formwerkzeugs und den Duchgang von Kühlmittel in einer im Fachbereich bekannten Weise regulieren. Das Formwerkzeug ist in seinem Inneren außerdem mit einem Netz von Vakuumlinien 20 ausgestattet. Die Vakuumlinien im Inneren des Formwerkzeugs stehen mit Vakuumporen 22 an der Oberfläche des Formwerkzeugs in Verbindung, um die Vakuumformung des thermoplastischen Materials an der Formwerkzeug-Oberfläche 24 zu unterstützen. Die Vakuumlinien 20 sind auf eine Verbindung mit der Oberfläche des Formwerkzeugs in einer Weise hin dimensioniert und plaziert, wie sie den Fachleuten des Bereichs der Formwerkzeugherstellung für die herkömmliche Doppelplatten-Thermoformung wohlbekannt ist.
  • Die Oberflächenstruktur des Formwerkzeugs weist die Hauptrippen-Oberflächenstruktur 26 zur Erzeugung von Hauptrippen in einer an der Formwerkzeug-Oberfläche 24 vakuumgeformten Platte aus wärmeformbarem Material auf. Die Hauptrippen-Oberflächenstruktur 26 zur Herstellung der wie in Abb. 2 gezeigten Hauptrippe verläuft im wesentlichen über eine gesamte Dimension des durch Formwerkzeug 16 hergestellten Gegenstands. Die Hauptrippen-Oberflächenstruktur 26 zur Erzeugung der Hauptrippe ist in getrennte Elemente oder Nasen 28 unterteilt, die als Gesamtheit die Hauptrippen- Oberflächenstruktur 26 bilden. Die Nasen 28 sind durch die Lücke 30 voneinander getrennt, die so dimensioniert ist, daß das wärmeformbare Material in die Lücke 30 von beiden Nasenseiten 32a, 32b der nebeneinanderliegenden Nasen 28 fließen kann. Bei der Anwendung wird eine Platte aus wärmeformbarem Material auf ihre Thermoform-Temperatur gebracht. Im Falle von 100%igem HDPE kann diese im Bereich von 149-177ºC (300-350ºF) liegen. Das Plattenmaterial wird dann auf die Formwerkzeug-Oberfläche 24 des Formwerkzeugs 16 durch Anlegen von Vakuum durch die Vakuumlinien 20 in Verbindung mit den Vakuumporen 22 aufgepaßt. Das Vakuum drängt die Platte aus wärmeformbarem Material in direkte Passung mit der Formwerkzeug-Oberfläche 24. Das wärmeformbare Material liegt auf beiden Nasenseiten 32a, 32b der Nasen 28 auf, was die Hauptrippen-Seitenwände im resultierenden Gegenstand ergibt. Das wärmeformbare Material fließt von einer Seite 32a der nebeneinanderliegenden Nasen in die Lücke 30 und tritt in Berührung mit dem wärmeformbaren Material, das in die Lücke 30 von der entgegengesetzten Seite 32b der nebeneinanderliegenden Nasen 28 fließt. Die einzelne Materialplatte verschmilzt bei Kontakt mit sich selbst. Das Verschmelzen des wärmeformbaren Materials in der Lücke zwischen den nebeneinanderliegenden Nasen bildet eine Neben- oder Querrippe und zugleich Überbrückung der Seiten der Hauptrippe, die durch die Hauptrippen-Oberflächenstruktur erzeugt wird. Solch eine Neben- oder Querrippe dient dazu, die Seitenwände der Hauptrippe, die sie überbrückt, zu stabilisieren, was der Hauptrippe selbst und der resultierenden Struktur einen zusätzlichen Grad an Steifigkeit verleiht.
  • Aus Abb. 3 ist ersichtlich, daß die Herstellung der wärmeformbaren Platte an der Formwerkzeug-Oberfläche 24 durch die Anbringung von Vakuumporen 22 entlang der Formwerkzeug- Oberfläche 24 unterstützt wird. Die Vakuumporen 22 stehen in Verbindung mit den Vakuumlinien 20 (Abb. 2) zum Übertragen eines Vakuums an die Oberfläche des Formwerkzeugs. Das durch die Vakuumporen 22 übertragene Vakuum führt dazu, daß die Platte aus wärmeformbarem Material zu den Vakuumporen hingezogen wird und sich dadurch der Oberfläche des Formwerkzeugs anpaßt. Entlang den Innenkanten 34 des Formwerkzeugs sind außerdem Vakuumporen routinemäßig plaziert, um das Heranziehen des wärmeformbaren Materials in vollständigen Kontakt mit der Formwerkzeug-Oberflächenstruktur in den Innenkanten zu unterstützen. Die Dimensionierung und Lokalisierung der Vakuumporen ist im Fachbereich für Formwerkzeuge zur herkömmlichen Doppelplatten-Thermoformung wohlbekannt. Bei der Ausführung der vorliegenden Erfindung können Querrippen-Vakuumporen 22a entlang der Formwerkzeug-Oberfläche im Bereich zwischen den nebeneinanderliegenden Nasen 28 hinzugefügt werden, um das Heranziehen des wärmeformbaren Materials in die Lücke 30 zwischen den nebeneinanderliegenden Nasen 28 so zu unterstützen, daß das wärmeformbare Material, das in die Lücke 30 zwischen den nebeneinanderliegenden Nasen von einer Nasenseite 32a der nebeneinanderliegenden Nasen in Kontakt mit dem wärmeformbaren Material treten kann, das von der gegenüberliegenden Nasenseite 32b der nebeneinanderliegenden Nasen in die Lücke 30 fließt, wodurch die Neben- oder Querrippe gebildet wird. Die Querrippen-Vakuumporen 22a sind für die meisten Anwendungsformen der vorliegenden Erfindung jedoch nicht erforderlich.
  • Die Dimensionierung der Lücke zwischen den nebeneinanderliegenden Nasen hängt von der Art des verwendeten Materials, seinen Fließeigenschaften, der Vakuummenge und der Nasenhöhe ab. Das bevorzugte Material zur Durchführung der vorliegenden Erfindung besteht in HDPE (Polyethylen hoher Dichte) variierender Dicken. Die Erfindung kann auch mit anderen wärmeformbaren Materialien durchgeführt werden, zum Beispiel einem HDPE, das unterschiedliche Mengen an Füllstoffen, wie etwa Talk, enthält. Die verwendeten Plattendicken können in Abhängigkeit von der Materialmenge und dem im resultierenden Produkt erwünschten Festigkeitsgrad variieren.
  • Die Nasen können abgeschrägte Kanten 35 aufweisen, was der Schmelzformbarkeit des wärmeformbaren Materials entlang der gesamten Lücke 30 ohne übermäßiges Ausdünnen des wärmeformbaren Materials dienlich ist.
  • Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine Platte aus wärmeformbarem Material, zum Beispiel HDPE, bei etwa 163ºC (325ºF) auf die Formwerkzeug-Oberfläche aufgebracht. Durch die Vakuumporen 22 (und 22a, sofern vorhanden) wird ein Vakuum angelegt. Die Platte berührt die Formwerkzeug-Oberfläche 24 zunächst an den Nasenspitzen 36 und darpiert sich über die Schultern 38. Das wärmeformbare Material überbrückt die Nasenschultern 38 der nebeneinanderliegenden Nasen 28. Das wärmeformbare Material überbrückt auch die Nasenreihen 44.
  • Dort, wo der Raum zwischen den nebeneinanderliegenden Nasen übergroß ist, z.B. dort, wo Lücke 30 größer ist als Nasenhöhe 37, wird das wärmeformbare Material, das eine Brücke zwischen den Nasenschultern 38 bildet, heruntergezogen, um sich dadurch dem Nasensattel 40 und den Nasenenden 41 aufzupassen, ohne dabei mit sich selbst zu verschmelzen.
  • Ist die Lücke 30 zwischen den nebeneinanderliegenden Nasen 28 generell kleiner als die Nasenhöhe 37, so neigt das wärmeformbare Material, das die Nasenschultern 38 der nebeneinanderliegenden Nasen 28 überbrückt, nicht zum Herabsenken auf die Basis 42 zwischen den nebeneinanderliegenden Nasen 28. In solch einem Fall paßt sich das wärmeformbare Material, das die Nasenreihen 44 überbrückt, eher den Nasenseitenflächen 46 auf beiden Nasenseiten 32a, 32b der Nasen 28 an. Das wärmeformbare Material zwischen den nebeneinanderliegenden Nasenseitenflächen 46 neben der Lücke 30 neigen dazu, in die Lücke 30 von beiden Seiten 32a, 32b gezogen zu werden. Das in die Lücke 30 von einer Seite 32a fließende wärmeformbare Material verschmilzt in Lücke 30 bei Berührung mit dem Material, das in die Lücke 30 von der Nasenseite 32b fließt. Das zusammengeschmolzene Material füllt die Lücke 30 im wesentlichen aus und stellt nach der Abkühlung eine Neben- oder Querrippe zur Seite der Hauptrippe dar, die über den Nasenseitenflächen 46 entstanden ist. Die Verschmelzung des wärmeformbaren Materials findet üblicherweise in einer durch die Lücke 30 entlang einer Reihe von Nasen 28 definierten Ebene statt.
  • In Abb. 14 ist das Formwerkzeug 16 zur Durchführung der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, wobei die Hauptrippen-Oberflächenstrukturen 26, 26a der Formwerkzeug- Oberfläche 24 entweder in schiefen oder rechten Winkeln zueinander angeordnet sind. Die Nase 28 erstreckt sich selbst bei geneigten Oberflächen vertikal, was die Entfernung des Formprodukts aus dem Formwerkzeug in Maschinenrichtung ermöglicht. Die Nase 28 kann auch schräge Winkel aufweisen, um die Entfernung des resultierenden Gegenstands aus Formwerkzeug 16 zu erleichtern. Die Formwerkzeug-Oberfläche 24 erzeugt eine Hauptrippe über der Hauptrippen-Oberflächenstruktur 26a, die nicht parallel zur über der Hauptrippen- Oberflächenstruktur 26 geformten Rippe ist. Die Hauptrippen tragen zum Gegenwirken gegen Biegemomente der nichtparallelen Hauptrippen bei. Die Formwerkzeug-Oberfläche 24 erzeugt auch Querrippen innerhalb der Lücken 30 gemäß dem bezüglich Abb. 3 beschriebenen Mechanismus, was zur weiteren Verminderung von Biegemomenten führt.
  • In Abb. 5 ist eine Formwerkzeug-Oberflächenstruktur mit dem Naben-bildenden Monolith 48 auf der Formwerkzeug-Oberfläche 24 gezeigt, der auf die Erzeugung einer Nabe im resultierenden Gegenstand angepaßt ist. Der Monolith 48 erzeugt eine Nabe im über dem Formwerkzeug geformten wärmeformbaren Material. Der Monolith 48 ist entlang der Hauptrippen-Oberflächenstruktur 26 plaziert und dient darüber hinaus der Vermeidung einer Ausbreitung eines Knicks oder Biegemoments entlang des durch die Hauptrippen-Oberflächenstruktur 26 gebildeten Gegenstands.
  • In Abb. 6 ist eine alternative Ausführungsform der Erfindung gezeigt, bei der die Naben-bildende Oberflächenstruktur 50 der Formwerkzeug-Oberfläche 24 durch den Durchgang 52 getrennt ist. Dieser Durchgang 52 ist so dimensioniert, daß daß Fließen der Platte aus wärmeformbarem Material in den Durchgang von den Durchgangenden 54a, 54b und das Zusammenschmelzen innerhalb des Durchgangs möglich ist, wodurch eine Quer- oder Nebenrippe quer durch die resultierende Nabe geschaffen wird. Der Durchgang 52 innerhalb der Nabenbildenden Oberflächenstruktur 50 kann in jedem beliebigen Winkel bezüglich der nebeneinanderliegenden Strukturen zur Formung der Haupt- oder Nebenrippen plaziert werden.
  • Ist eine Platte aus wärmeformbarem Material einmal in Anpassung an die Oberflächenstruktur des Formwerkzeugs geformt, so wird die Platte in Kontakt mit einer zweiten Platte aus wärmeformbarem Material gebracht und mit dieser zweite Platte zusammengeschmolzen. Die zweite Platte aus wärmeformbarem Material kann entweder gemäß der vorliegenden Erfindung geformt oder in herkömmlicher Weise wärmegeformt sein. Die Zusammenschmelzung der ersten Platte aus wärmeformbarem Material mit der zweiten Platte aus wärmeformbarem Material wird in der im Fachbereich bekannten herkömmlichen Weise der Doppelplatten-Thermoformung durchgeführt. Sind die ersten und zweiten Platte einmal zu ihrer jeweiligen Form geformt, so werden diese Platten miteinander in Kontakt gebracht. Die Zusammenschmelzung findet zwischen den ersten und zweiten Platten aus wärmeformbarem Material an den Kontaktpunkten statt, nämlich speziell dort, wo die Platten zwischen den jeweiligen Formwerkzeugen gepreßt werden. Die Zusammenschmelzung zwischen den ersten und zweiten Platten findet allgemein in einer von der Ebene, in der die Querrippen-Verschmelzung stattfindet, verschiedenen, nicht-koplanaren Ebene statt.
  • In Abb. 7 ist ein Teilquerschnitt eines Abschnitts des mittels des Verfahrens der vorliegenden Erfindung hergestellten Gegenstands gezeigt. Die durch Querrippen verschmolzenen Bereiche 56 liegen überall dort vor, wo Material aus der ersten Platte 62 aus wärmeformbarem Material zwischen die nebeneinanderliegenden Nasen gewandert und dort zusammengeschmolzen ist. Die Nasenhohlräume 58 liegen in den Bereichen vor, wo die Formwerkzeug-Nasen 28 (Abb. 3) vorhanden waren. Die Nasenhohlräume erscheinen als Taschen in der ersten Platte (von der Seite des Formwerkzeugs aus betrachtet), umgrenzt durch die Querrippen-verschmolzenen Flächen 56, die Rippenseitenwand 57 und den Rippenboden 59. Die zweite Platte 60 aus wärmeformbarem Material wurde mit der ersten Platte 62 an den Kontaktpunkten 614, zum Beispiel am Rippenboden 59, zusammengeschmolzen, um die thermogeformte Doppelplattenstruktur 66 zu erzeugen. Die Kontaktlinie 65 zeigt die Schnittfläche der zweiten Platte 60 mit der ersten Platte 62. An den Flächen, an denen sich die erste Platte 62 der Formwerkzeug-Oberfläche zwischen den nebeneinanderliegenden Nasen ohne Bilden von Querrippen angepaßt hat, sind Hauptkanäle 68 entstanden, welche der Beförderung von Kühlluft durch den resultierenden Gegenstand nach dessen Herstellung dienen. Die dadurch bereitgestellte verstärkte Kühlung erlaubt eine schnellere Versteifung des Gegenstands, was zu verminderten Produktions-Zykluszeiten führt. Dort, wo die Lücke zwischen den nebeneinanderliegenden Nasen eng genug war, um eine Querrippe zu erzeugen, doch breit genug war, um die erste Platte 62 teilweise unter den Rippenboden 52 zu ziehen, sind Nebenkanäle 70 entstanden, die ebenfalls der Beförderung von Kühlluft durch die thermogeformte Struktur 66 dienen. Das Vorhandensein des Hauptkanals 68 und/oder Nebenkanals 70 dient auch der Unterbrechung des Kontakts zwischen der ersten Platte 62 und der zweiten Platte 60. Hierdurch wird die Neigung zu Verziehung durch eine Verschiebung von Material in der ersten Platte 62, relativ zum Material in der zweiten Platte 60, verhindert, wie sie zum Beispiel durch eine durch Sonnenlicht verursachte differentielle Erwärmung entstehen kann.
  • In Abb. 8 ist das Zusammenschmelzen des Rippenbodens 59 mit der zweiten Platte an den Kontaktpunkten 64 bei der thermogeformten Doppelplattenstruktur 66 veranschaulicht. Die durch Querrippen verschmolzene Fläche 56 stabilisiert die Hauptrippen-Seitenwände 72a, 72b entlang der Querrippe 74.
  • Beispiel
  • Ein Deckel für einen Staukasten wurde gemäß des Verfahrens der vorliegenden Erfindung hergestellt. Der Deckel war etwa 137 cm x 79 cm (54" x 31") groß. Das verwendete wärmeformbare Material bestand in 100% HDPE. Die untere Platte, in der Querrippen geschaffen wurden, wies eine Ausgangsdicke von 3 mm (0,120") auf. Die obere Platte wies ebenfalls eine Ausgangsdicke von 3 mm (0,120") auf. Der Deckel wurde in einer Doppelplatten-Thermoform-Maschine von Brown hergestellt, in der die Platten auf etwa 163ºC (325ºF) erhitzt wurden. Die Platten wurden über ihren jeweiligen Formwerkzeugen bei etwa 77 kPa (23" Hg) geformt. Die Nasen gemäß der vorliegenden Erfindung waren etwa 2,5 cm (1,0") hoch, 3,8 cm (1,5") breit und 1,27 cm (0,5") dick. Die Lücke zwischen den nebeneinanderliegenden Nasen, in der die Querrippen geformt wurden, betrug etwa 1,9 cm (0,75"). Beide Platte wurde dann unter 4,8 Bar (70 pounds) Druck zusammengeschmolzen. Der resultierende Gegenstand wurde aus dem Formwerkzeug entnommen und randbeschnitten.

Claims (5)

1. Verfahren zum Herstellen einer schmelzgeformten Doppelplattenstruktur (10) aus ersten und zweiten Platten (60, 62) eines wärmeformbaren Materials, wobei das Verfahren durch die folgenden Schritte gekennzeichnet ist:
Thermoformen einer Rippe (74) mit ersten und zweiten Seitenwänden (72a, 72b) in der ersten Platte (62) aus wärmeformbarem Material,
Zusammenschmelzen der ersten Seitenwand (72a) mit der zweiten Seitenwand (72b) in ausgewählten Abständen (56) entlang der Länge der Rippe, um miteinander durch Schmelzen verbundene erste und zweite Seitenwände zu schaffen, die sich mit nicht verschmolzenen Abschnitten der Seitenwände abwechseln, und
Zusammenschmelzen der ersten Platte (62) aus wärmeformbarem Material mit der zweiten Platte (60) aus wärmeformbarem Material.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Zusammenschmelzen der ersten Seitenwand (72a) mit der zweiten Seitenwand (72b) außerdem das Zusammenschmelzen der ersten Seitenwand mit der zweiten Seitenwand in einer ersten Ebene umfaßt und das Zusammenschmelzen der ersten Platte (62) aus wärmeformbarem Material mit der zweiten Platte (60) aus wärmeformbarem Material außerdem das Zusammenschmelzen der ersten Platte aus wärmeformbarem Material mit der zweiten Platte aus wärmeformbarem Material in einer zweiten Ebene umfaßt, die im wesentlichen senkrecht zu der ersten Ebene verläuft.
3. Verfahren nach Anspruch 2, das desweiteren das Thermoformen einer Vielzahl dieser Rippen (74) umfaßt, die erste und zweite Seitenwände (72a, 72b) aufweisen, wobei die ersten und zweiten Seitenwände in der ersten Ebene durch Schmelzen miteinander verbunden werden.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, das desweiteren das Thermoformen einer zweiten Rippe umfaßt, die erste und zweite Seitenwände aufweist, die nicht parallel zu den ersten und zweiten Seitenwänden (72a, 72b) der ersten Rippe bzw. der ersten Rippen sind, wobei die ersten und zweiten Seitenwände der zweiten Rippe in einer dritten Ebene durch Schmelzen miteinander verbunden werden, die nicht koplanar zu der ersten bzw. zweiten Ebene ist.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das desweiteren das Thermoformen von Kanalmitteln (68, 70) umfaßt, damit während der Herstellung ein Kühlmittel durch diese Struktur fließen kann.
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