NL2016238B1 - Matrijs, matrijssysteem en thermovorminrichting. - Google Patents

Abstract

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een matrijs en op een matrijssysteem welke een dergelijke matrijs omvat. Voorts heeft de uitvinding betrekking op een thermovorminrichting welke is uitgerust met een dergelijke matrijs of matrijssysteem. De bekende matrijs omvat een basisplaat en een veelvoud aan vormgebieden, waarbij elk vormgebied een holte in de basisplaat en een in de holte geplaatste vormbus geplaatst. De uitvinding wordt gekenmerkt doordat elk vormgebied verder eerste warmtemiddelen omvat voor het verwarmen dan wel verwarmd houden van de vormbus ten opzichte van de basisplaat zodanig dat de temperatuur van het deel van de folie dat tijdens het afkoelen tegen de vormbus aanligt voldoende lang boven de glastempertuur van de kunststof blijft voor het verkrijgen van een product met een ten minste ten dele kristallijne structuur.

Description

Matrijs, matrijssysteem en thermovorminrichting

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een matrijs en op een matrijssysteem welke een dergelijke matrijs omvat. Voorts heeft de uitvinding betrekking op een thermovorminrichting welke is uitgerust met een dergelijke matrijs of matrijssysteem.

Een matrijs geschikt voor het thermo vormen van een product uit een kunststof folie zoals gedefinieerd in de aanhef van conclusie 1 is reeds bekend. Een dergelijke matrijs omvat een basisplaat en een veelvoud aan vormgebieden, waarbij elk vormgebied een holte in de basisplaat en een in de holte geplaatste vormbus omvat.

Thermovormen is een bekende techniek. Het maakt gebruik van het feit dat bij voldoende verwarming de vorm van thermoplastische materialen zoals polypropyleen (PP), polystyreen (PS), polyetheen (PET) en polymelkzuur (PLA), veranderd kan worden.

Een typische thermovorminrichting, om het verwarmde materiaal te vormen, omvat twee matrijzen, een boven- en ondermatrijs. Het verwarmde kunststof materiaal, bij voorkeur in de vorm van een folie, wordt tussen de twee matrijzen gebracht. Bij het begin van het proces beweegt de ondermatrijs naar boven en neemt een voorsnijpositie of vormpositie aan. Het kunststof materiaal zal met behulp van een voorstrekker, perslucht en/of vacuüm, in de vormholtes van de ondermatrijs worden gebracht. Hierbij wordt de vormholte gevormd door een vormbus en een vormbodem welke in een holte in de basisplaat zijn geplaatst. In de huidige stand der techniek wordt deze vormbus direct of indirect gekoeld en zal de folie die deze gekoelde bus raakt een vaste vorm aannemen.

In de huidige stand der techniek worden de onder- en bovenmatrijs zeer nauwkeurig op een identieke temperatuur gehouden van ongeveer 20 graden Celsius met een maximale afwijking van bijvoorbeeld ±1.5 graden Celsius om snijproblemen en beschadiging van de matrijs te voorkomen. Bij een bepaalde soort matrijs, een zogenaamde vorm-snijmatrijs, zal als laatste een stansslag plaatsvinden waarbij de ondermatrijs een korte beweging naar boven maakt. Bij dit soort matrijzen is een snijbus in de holte van de basisplaat gebracht. Deze snijbus heeft eveneens een bus- of hulsvorm en definieert een holte waarin de vormbus is geplaatst. Bij de genoemde stansslag zullen de snijbus in de ondermatrijs en een snijplaat in de bovenmatrijs langs elkaar bewegen om het product uit de folie te snijden.

De snijbus in de ondermatrijs en de snijplaat in de bovenmatrijs hebben een zeer nauwkeurige snijspeling wat noodzakelijk is voor goede snijeigenschappen. Na de stansslag zal de ondermatrijs naar onder bewegen, en eventueel kantelen, om zo de producten uit de vormholte te werpen. De bodem in de ondermatrijs is voorzien van een korte beweging door middel van een uitstootpen waardoor het product via de vormbodem uit de vormholte wordt gedrukt en verder opgenomen kan worden in het productieproces.

Indien de maatvoering van snijplaat en snijbus verandert ten gevolge van temperatuurschommelingen, ontstaat het gevaar dat de boven- en ondermatrijs op elkaar lopen, met schade aan de matrijzen tot gevolg. Door nu de temperatuur constant op een relatief lage temperatuur te houden, wordt dit gevaar geminimaliseerd.

Sommige kunststoffen, zoals Polyethyleentereftalaat (PET), kunnen in verschillende vormen voorkomen. Indien het PET materiaal boven de glastemperatuur wordt gebracht, en vervolgens snel wordt gekoeld, zal het resulterende PET materiaal amorf zijn. Een nadeel van producten vervaardigd uit dit materiaal is dat deze niet geometrie bestendig zijn. Bij relatief lage temperaturen zal het product weer plastisch worden en deformeren. Hierdoor is amorf PET niet geschikt voor het houden van warme producten, zoals thee of koffie.

Een andere vorm van PET is PET met een verhoogde kristalliniteit. Dit is bekend onder de naam C-PET (crystalline PET). In deze vorm zijn de polymeerketens in het PET regelmatiger gerangschikt. De kristallijne vorm is verkrijgbaar door het PET materiaal niet te snel te laten koelen waardoor het materiaal zich een bepaalde tijd boven de glastemperatuur bevindt en kristalliseert. Een andere methode waardoor PET kristallijn wordt, is door verstrekking van het materiaal.

In het algemeen zal een product dat vervaardigd is uit PET materiaal zowel kristallijne als amorfe structuren omvatten. Echter, door de mate van vertrekking en door het afkoelproces aan te passen kan de verhouding tussen deze structuren worden aangepast.

In de stand van de techniek worden voor het vervaardigen van C-PET producten matrijzen gebruikt die in hun geheel verwarmd worden. De temperatuur die hiervoor gebruikt wordt ligt doorgaans in een bereik van 160-190 graden Celsius. Bij deze temperatuur zal het PET kristalliseren.

In de huidige stand van de techniek worden voor de vervaardiging van C-PET producten drie stations gebruikt, namelijk een eerste station met één of meerdere verwarmde matrijzen voor het vormen van het product, een tweede station voor het koelen van het gevormde product, en een derde station voor het uitsnijden van het product.

Een nadeel van de bekende C-PET producten is dat deze een relatief uniforme kristalliniteit hebben, dan wel dat de spreiding in kristalliniteit gering is of ongewenst wat betreft positionering en/of grootte.

Een verder nadeel van de bekende thermovorminrichtingen is dat deze speciale voorzieningen moeten treffen om verwarming van overige machinedelen van de thermovorminrichting te voorkomen. Dit is voor sommige toepassingen niet mogelijk dan wel zeer moeilijk en/of kostbaar.

Nog een ander nadeel van de bekende thermovorminrichtingen is dat deze drie afzonderlijke stations vereisen, wat een kostprijs verhogend effect heeft.

Het is een doel van de onderhavige uitvinding een oplossing te verschaffen voor één of meerdere van bovenstaande problemen. Dit doel is bereikt doordat de matrijs volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat elk vormgebied verder eerste warmtemiddelen omvat voor het verwarmen dan wel verwarmd houden van de vormbus ten opzichte van de basisplaat zodanig dat de temperatuur van het deel van de folie dat tijdens het afkoelen tegen de vormbus aanligt voldoende lang boven de glastempertuur van de kunststof blijft voor het verkrijgen van een product met een ten minste ten dele kristallijne structuur. De kunststof van het gehele product is na vorming voor bijvoorbeeld ten minste 15 procent kristallijn.

Binnen de context van de onderhavige aanvrage wordt tevens onder vormbus verstaan een vormbus welke vast verbonden is met een snijbus zodanig dat de vormbus een vormende en snijdende functie heeft en als 1 component in de holte in basisplaat geplaatst kan worden.

De kunststof folie wordt voorafgaand aan het in de vormbus brengen van de folie verwarmd teneinde de benodigde plasticiteit of vervormbaarheid te verkrijgen. Nadat de folie in de vormbus is gebracht zal de folie afkoelen. Echter, met de eerste warmtemiddelen wordt bereikt dat dit afkoelen aanzienlijk wordt vertraagd ten opzichte van een gekoelde matrijs. Hierdoor heeft de kunststof langer de tijd om te kristalliseren. Het afremmen van het afkoelen van de kunststof kan bijvoorbeeld worden bereikt door de vormbus te verwarmen en/of door de vormbus te isoleren ten opzichte van de koudere basisplaat.

In tegenstelling tot de stand der techniek hebben de vormbus en de basisplaat aanzienlijke verschillende temperaturen. Door enkel of voornamelijk deze elementen te verwarmen kan de temperatuurstijging in het resterende deel van de matrijs relatief beperkt blijven. Hierdoor kan energie worden bespaard.

Doordat enkel de vormbepalende delen van de matrijs worden verwarmd, ontstaat de mogelijkheid deze vormbepalende delen van een gewenst temperatuurprofiel te voorzien. Zo kan het gewenst zijn indien bepaalde delen van een product, zoals een bovenzijde, minder kristallijn zijn dan andere delen van het product. Hiertoe kunnen de eerste warmtemiddelen zijn ingericht om gedurende het vormen van het product temperatuurverschillen in de vormbus te verwezenlijken in een lengterichting van de vormbus. De maximale verschillen in temperatuur kunnen groter zijn dan een bepaalde drempelwaarde, bijvoorbeeld 10 graden Celsius, dit in afhankelijkheid van de gebruikte kunststof. Hierdoor ontstaat de mogelijkheid om in de lengterichting verschillende kristalliniteit van de kunststof te bereiken. Het moge de vakman duidelijk zijn dat het tevens mogelijk is de kristalliniteit van het kunststof lokaal te controleren door de eerste warmtemiddelen dienovereenkomstig in te richten. Zo is het mogelijk slechts een kleine ring of kleine plek van het product van verhoogde kristalliniteit te voorzien.

Een verder voordeel is gelegen in het feit dat de uitvinding het mogelijk maakt dat C-PET gebaseerde producten in eenzelfde matrijs gevormd en gestanst worden. Tevens vervalt de noodzaak om afzonderlijke maatregelen te treffen om verhitting/verwarming van overige machinedelen te voorkomen.

De matrijs kan verder koelmiddelen omvatten voor het koelen van de basisplaat.

Dergelijke koelmiddelen omvatten bijvoorbeeld leidingen in de basisplaat waardoor een koelvloeistof wordt geleid.

De eerste warmtemiddelen kunnen ten minste één uit de groep bestaande uit eerste thermische isolatiemiddelen en een eerste verwarmingselement omvatten, waarbij de eerste thermische isolatiemiddelen zijn ingericht een van het van de vormbus en folie af gerichte warmtestroom te blokkeren dan wel te beperken en waarbij het eerste verwarmingselement is geplaatst in een nabijheid van de vormbus en ingericht is deze te verwarmen.

Het eerste verwarmingselement ligt bij voorkeur aan tegen de vormbus. In een dergelijk geval bestaat er een direct thermisch contact tussen het eerste verwarmingselement en de vormbus. Dit in tegenstelling tot een indirect contact waarbij er andere componenten, zoals materialen met een hoge warmtegeleidingscoëfficiënt zijn geplaatst tussen de vormbus en het eerste verwarmingselement.

Verder kan het eerste verwarmingselement en/of de eerste thermische isolatiemiddelen zijn ingericht om de vormbus in een lengterichting daarvan niet-uniform te verwarmen dan wel warm te houden. Dit wederom om in het uiteindelijke product gebieden met verschillende kristalliniteit te bereiken.

De matrijs kan per vormgebied zowel de genoemde de eerste thermische isolatiemiddelen als het genoemde eerste verwarmingselement omvatten, waarbij de eerste thermische isolatiemiddelen zijn ingericht een van het eerste verwarmingselement afkomstige en van de vormbus af gerichte warmtestroom te blokkeren dan wel te beperken. Hierdoor wordt de door het eerste verwarmingselement gegenereerde warmte vooral afgegeven aan de vormbus, dan wel een ander productvormend deel dat verwarmd dient te worden, en niet of minder aan de basisplaat.

De eerste thermische isolatiemiddelen kunnen een eerste thermische isolator omvatten welke bij voorkeur samen met de vormbus het eerste verwarmingselement omsluit dan wel omgeeft. Dit heeft als voordeel dat, vanuit het eerste verwarmingselement gezien, de voornaamste uitgaande energiestroom naar de vormbus loopt.

Het eerste verwarmingselement kan huls vormig of ringvormig zijn uitgevoerd, waarbij het eerste verwarmingselement geplaatst is om of in de vormbus. Tevens kan de eerste thermische isolator een hulsvormig of ringvormig element omvatten dat is geplaatst om het eerste verwarmingselement.

Elk vormgebied kan verder een in de holte geplaatste hulsvormige snijbus omvatten, waarbij de vormbus in de snijbus is geplaatst. De snijbus is bij voorkeur een hulsvormig element waarbij de bovenzijde is ingericht om samen met een snijplaat in een tegenovergelegen matrijs producten uit de folie te snijden dan wel stansen.

De snijbus ligt bij voorkeur tegen de basisplaat aan. Hierdoor is er sprake van een direct thermisch contact. Indien de basisplaat gekoeld wordt, zoals hierboven beschreven, zal de snijbus daarom ook gekoeld worden.

Indien een snijbus wordt gebruikt, bevindt de eerste thermische isolator zich bij voorkeur tussen de snijbus en de vormbus. Hierdoor wordt bereikt dat de snijbus in hoofdzaak thermisch geïsoleerd wordt ten opzichte van de vormbus. Thermische uitzetting van de snijbus als gevolg van de verwarming van de vormbus kan hiermee vermeden dan wel beperkt worden. De benodigde speling tussen snijplaat en snijbus komt hierdoor niet in gevaar.

De vormbus kan langgerekt zijn uitgevoerd. Verder kunnen de eerste thermische isolatiemiddelen een afstandselement omvatten voor het dwars op een lengterichting van de vormbus op afstand houden van de vormbus ten opzichte van de snijbus of basisplaat. Dit afstandselement omvat bijvoorbeeld een O-ring.

De eerste thermische isolatiemiddelen kunnen verder een tussen de vormbus en snijbus en/of tussen de vormbus en de basisplaat gevormde holle luchtcilinder omvatten. In een uitvoeringsvorm wordt de holle luchtcilinder gevormd doordat de snijbus en vormbus of de vormbus en de basisplaat op afstand van elkaar worden gehouden door het afstandselement.

De vormbus en/of de snijbus kunnen zijn voorzien van een uitsparing in dwarsrichting voor de vorming van de holle luchtcilinder. In een dergelijk geval zal er, zelfs indien er geen afstandselement wordt gebruikt, een luchtcilinder gevormd worden.

Zoals eerder vermeld geniet het de voorkeur indien de snijbus niet tot nauwelijks wordt verwarmd. Dit heeft vooral betrekking op de onderdelen van de snijbus die direct betrokken zijn bij de stans- of snijbeweging, zoals een bovenrand. Echter, niet in alle gevallen is het wenselijk dat de kristalliniteit van alle delen van het product wordt verhoogd. Een voorbeeld is een beker waarvan de bovenste rand na vorming van het product nog vervormd wordt om het voor een gebruiker makkelijker te maken om uit de beker te drinken. Een dergelijke bewerking wordt kralen genoemd. Bij deze bewerking wordt het reeds gevormde product verwarmd waarbij enkel de bovenrand gekruld wordt. Indien het volledige product verhoogd kristallijn zou zijn is een dergelijk proces zeer moeilijk uitvoerbaar.

Voor sommige producten geniet het daarom de voorkeur indien de vormbus bij een contactvlak de snijbus of de basisplaat raakt. Dit contactvlak kan ringvormig of hulsvormig zijn. Er kunnen echter ook in de omtrekrichting gezien meerdere afzonderlijk gescheiden contactvlakken zijn. Op en nabij de contactvlakken zal de vormbus warmte afstaan aan de snijbus en kan bereikt worden dat op en nabij deze vlakken het product geen verhoogde-kristallijne structuur zal aannemen.

Het contactvlak of de contactvlakken bevindt of bevinden zich bij voorkeur in een nabijheid van een naar de kunststof folie gericht buitenoppervlak van de basisplaat. In een uitvoeringsvorm strekt de luchtcilinder zich uit tussen het contactvlak of de contactvlakken en het afstandselement parallel aan de lengterichting van de vormbus.

Elk vormgebied kan verder een in de vormbus geplaatste vormbodem omvatten alsmede tweede warmtemiddelen voor het verwarmen dan wel verwarmd houden van de vormbodem ten opzichte van een uitstootpen en/of de basisplaat zodanig dat de temperatuur van het deel van de folie dat tijdens het afkoelen tegen de vormbodem aanligt voldoende lang boven de glastempertuur van de kunststof blijft voor het verkrijgen van een product met een ten minste ten dele kristallijne structuur. Hierbij kunnen de tweede warmtemiddelen ten minste één, maar bij voorkeur twee, omvatten uit de groep bestaande uit tweede thermische isolatiemiddelen en een tweede verwarmingselement, waarbij de tweede thermische isolatiemiddelen zijn ingericht een van de vormbodem en folie af gerichte warmtestroom te blokkeren dan wel te beperken en waarbij het tweede verwarmingselement is geplaatst in een nabijheid van de vormbodem en ingericht is deze te verwarmen. Het geniet de voorkeur indien het tweede verwarmingselement aanligt tegen de vormbodem voor de verwezenlijking van een direct thermisch contact.

De vormbodem kan in sommige uitvoeringsvormen bewegen voor het uitstoten van een product. Zo kan elk vormgebied een uitstootpen omvatten voor het bewegen van de vormbodem voor het genoemde uitstoten. In een dergelijk geval kunnen de tweede thermische isolatiemiddelen een tweede thermische isolator omvatten welke is geplaatst tussen de vormbodem en de uitstootpen.

De matrijs kan één of meerdere sensoren omvatten voor het waarnemen van een temperatuur in de vormbodem en/of vormbus van één of meerdere vormgebieden. Het is daarom mogelijk dat er meerdere sensoren worden gebuikt per vormgebied. Hierdoor kan de temperatuur van de vormbepalende delen lokaal worden geregeld. Dit is vooral het geval indien de verwarmingselementen ook deelbaar zijn in verschillende gebieden die elk afzonderlijk regelbaar zijn.

De onderhavige uitvinding verschaft tevens een matrijssysteem voorzien van een matrijs met sensoren zoals hierboven beschreven. Dit systeem omvat verder een energiebron voor het verschaffen van energie aan de eerste en/of tweede verwarmingselementen en een regeleenheid voor het regelen van een hoeveelheid vermogen dat aan de eerste en/of tweede verwarmingselementen wordt toegevoerd. Hierbij is de regeleenheid ingericht te regelen in afhankelijkheid van de gemeten temperatuur of gemeten temperaturen. Dit maakt het mogelijk om, in een uitvoeringsvorm, de temperatuur voor elk vormgebied afzonderlijk te regelen. Eveneens ontstaat de mogelijkheid om de folie op verschillende plekken bloot te stellen aan verschillende temperaturen.

De onderhavige uitvinding verschaft eveneens een thermovorminrichting omvattende het hierboven beschreven matrijssysteem en/of omvattende de hierboven beschreven matrijs.

Het moge de vakman duidelijk zijn dat een thermovorminrichting veelal twee matrijzen omvat. De onderhavige uitvinding wordt bij voorkeur toegepast in ten minste één van deze matrijzen. De andere matrijs omvat in sommige gevallen een beweegbare voorstrekker welke wordt gebruikt om de folie in de vormbus te brengen. Het wordt verder opgemerkt dat de onderhavige uitvinding ook betrekking heeft op een thermovorminrichting waarbij een reeds bekende matrijs, zoals een bovenmatrijs met een voorstrekker, wordt gecombineerd met de matrijs volgens de uitvinding.

In het hiernavolgende zal de uitvinding in meer detail worden besproken onder verwijzing naar de bijgevoegde figuren, waarbij:

Figuur 1 een gedeeltelijk opengewerkt perspectivisch aanzicht toont van een uitvoeringsvorm van een matrijs volgens de onderhavige uitvinding;

Figuur 2 een dwarsdoorsnede toont van de uitvoeringsvorm uit figuur 1; en

Figuur 3 een uitvoeringsvorm toont van een matrijssysteem omvattende de matrijs uit figuur 1.

Het aanzicht uit figuur 1 toont een matrijs 100, hier weergegeven als een ondermatrijs. Matrijs 100 maakt onderdeel uit van een thermovorminrichting welke verder nog een bovenmatrijs omvat. In deze bovenmatrijs is een voorstrekker 9 opgenomen. Met voorstrekker 9 kan een kunststof folie, welke geklemd wordt tussen matrijs 100 en de bovenmatrijs in een vormbus 2 worden gebracht. Vormbus 2 is geplaatst in een holte in een basisplaat, welke in figuur 2 platen 8 en 8’ omvat. Er wordt opgemerkt dat figuur 1 alleen plaat 8 weergeeft.

Figuur 1 toont een vormgebied, dat wil zeggen een gebied in matrijs 100 waarin een product gevormd wordt. Doorgaans omvat matrijs 100 een veelvoud aan dit soort gebieden voor het in hoofdzaak gelijktijdig vormen van een veelvoud aan producten. De hiernavolgende beschrijving heeft betrekking op een enkel vormgebied. Het moge de vakman duidelijk zijn dat de uitvinding op meerdere vormgebieden of zelfs elk vormgebied kan worden toegepast.

Matrijs 100 omvat verder een snijbus 1 welke eveneens in de holte van basisplaat 8, 8’ is geplaatst. Figuur 1 toont een contactvlaklO waar snijbus 1 vormbus 2 raakt. Dergelijke vlakken kunnen in de omtrekrichting op afzonderlijke plekken worden aangebracht. Het is ook mogelijk dat deze vlakken elkaar raken waardoor een ring wordt gedefinieerd. Bij het (de) contactvlak(ken) staan snijbus 1 en vormbus 2 in direct thermisch contact met elkaar.

Matrijs 100 omvat verder een vormbodem 3. Deze is beweegbaar opgenomen in vormbus 2. In figuur 2 is een uitstootpen 15 zichtbaar welke is verbonden aan een thermische isolator 5. Dit laatste element verzorgt een thermische isolatie tussen een verwarmingselement 7 en vormbodem 3.

Een verwarmingselement is tevens aangebracht voor de verwarming van vormbus 2. Dit is een hulsvormig element 4 welke ten opzichte van snijbus 1 thermisch wordt geïsoleerd door een thermische isolator 6.

Als voorbeeld kunnen verwarmingselementen 4, 7 als elektrische verwarmingselementen worden uitgevoerd. Echter, de uitvinding sluit het gebruik van andere verwarmingselementen niet uit, zoals op vloeistof of inductie gebaseerde elementen. Tevens kan de uitvinding worden toegepast in uitvoeringsvormen zonder verwarmingselementen, waarbij de vormbus wordt opgewarmd door de verwarmde folie.

Snijbus 1 en vormbus 2 worden door een afstandselement, welke is uitgevoerd als een hittebestendige O-ring 12, op afstand van elkaar gehouden. Hierdoor ontstaat er een luchtspleet 11 tussen snijbus 1 en vormbus 2. Luchtspleet 11 strekt zich rondom vormbus 2 uit zodat een luchtcilinder wordt gevormd welke in hoofdzaak is voorzien van stilstaande lucht. O-ring 12 zorgt tevens voor een positionering van vormbus 2 ten opzichte van snijbus 1.

Voor het meten van de temperatuur in vormbus 2 is een temperatuursensor 13 voorzien.

Op vergelijkbare wijze is voor het meten van de temperatuur in vormbodem 3 een temperatuursensor 14 voorzien.

Figuur 3 toont een uitvoeringsvorm van een matrijssysteem 200 welke matrijs 100 omvat. Hierbij toont figuur 3 een regeleenheid 20 voor het regelen van een hoeveelheid vermogen dat aan de verwarmingselementen 4, 7 wordt toegevoerd. Tevens is een energiebron 21 zichtbaar welke is ingericht voor het verschaffen van energie aan verwarmingselementen 4, 7. Regeleenheid 20 maakt hierbij gebruik van metingen door sensoren 13, 14.

Het geniet de voorkeur als regeleenheid 20 voor elk vormgebied apart de temperatuur kan regelen, desgewenst met een verschillende aansturing of temperatuurregeling voor vormbodem 3 en vormbus 2. Hierbij kan een enkele regeleenheid 20 de aansturing verzorgen voor meerdere of alle vormgebieden van matrijs 100.

De werking van matrijs 100 kan als volgt worden beschreven. Als eerste stap wordt een verwarmde kunststof folie tussen de bovenmatrijs en matrijs 100 gebracht. Deze folie wordt door voorstrekker 9 neerwaarts geduwd in vormbus 2. Hierna zal door middel van vacuüm of perslucht de folie tegen de wand van vormbus 2 en vormbodem 3 worden gebracht. Hierbij is vormbus 2 verwarmd door verwarmingselement 4 en vormbodem 3 door verwarmingselement 7. Zowel vormbus 2 als vormbodem 3 hebben hierdoor een bepaalde temperatuur waardoor de folie zich langere tijd boven de glastemperatuur zal bevinden. Bijvoorbeeld, als de folie 140 graden Celsius is kunnen vormbus 2 en vormbodem 3 bijvoorbeeld 60 graden Celsius zijn. De folie koelt dan af van 140 naar 60 graden Celsius en bevindt zich hierdoor langere tijd boven de glastemperatuur van 70 graden Celsius. Als gevolg hiervan zal de kunststof, bijvoorbeeld PET, een verhoogde kristalliniteit laten zijn. Echter, dit geldt niet voor de bovenzijde van het product. Hier wordt namelijk de warmte in vormbus 2 door contactvlakken 10 afgevoerd naar snijbus 1. Dit warmtetransport is zodanig dat aan de bovenzijde van het product de kristalliniteit niet dan wel enkel in geringe mate wordt verhoogd, en dat de opwarming van snijbus 1 acceptabel blijft voor een goede snij- of stansbewerking, welke dadelijk wordt beschreven. Dit laatste is vrij eenvoudig te bereiken doordat de rest van snijbus 1 niet verwarmd wordt door tussenkomst van de thermische isolator 6. En doordat basisplaat 8, 8’, welke in direct thermisch contact staat met snijbus 1, actief gekoeld wordt, bijvoorbeeld door middel van waterkoeling.

Na voldoende tijd zal het product worden gescheiden van de rest van de folie. Hiertoe maken matrijs 100 en de bovenmatrijs een kleine onderlinge slag waardoor snijbus 1 langs een snijplaat in de bovenmatrijs zal bewegen. De folie die zich tussen snijbus 1 en de snijplaat bevindt, zal als gevolg van deze beweging gesneden worden.

Hierna kan het product uitgeworpen worden. Dit wordt bereikt door uitstootpen 15 te bewegen ten opzichte van basisplaat 8, 8’. Hierdoor wordt vormbodem 3 ten opzichte van vormbus 2 naar boven geduwd en kan het product uit ondermatrijs 100 worden genomen dan wel wordt het product uit matrijs 100 geworpen. Hierbij wordt opgemerkt dat uitstootpen 15 thermisch geïsoleerd is ten opzichte van verwarmingselement 7. Als laatste stap zal uitstootpen 15 terug bewegen naar de oorspronkelijke positie waarna het proces herhaald kan worden.

Het systeem getoond in figuur 3 heeft als voordeel dat het bewerkstelligd kan worden dat snijbus 1 en de snijplaat dezelfde temperatuur hebben. De snijspeling tussen deze snijdende delen is slechts maximaal enkele honderden micrometer. Als er een temperatuurverschil zou bestaan tussen deze snijdelen zorgt dit voor een verschillende uitzetting van de snijdelen waardoor de matrijzen beschadigd kunnen raken. Dit zorgt tevens voor problemen met het uitsnijden van het product uit de folie, zoals eerder beschreven.

Uit bovenstaande beschrijving volgt dat alleen de vormdelen verwarmd worden in plaats van de gehele matrijs. Dientengevolge worden de energiekosten aanzienlijk gereduceerd.

Daarnaast is het mogelijk om de bodem en de zijwand van het product te laten kristalliseren in de matrijs waarbij de bovenrand van het product geen tot nauwelijks kans krijgt om te kristalliseren. Dit heeft als voordeel ten opzichte van de huidige stand der techniek dat een product na het thermovormproces ook gekraald kan worden. Daarnaast is het mogelijk om het product met verhoogde kristalliniteit te snijden in de matrijs waarin het product gevormd is omdat de snijdende delen een lage temperatuur hebben, in tegenstelling tot de vormbus en de bodem. Hierdoor vervalt de noodzaak om meerdere stations te gebruiken.

Het moge voor de vakman duidelijk zijn dat de onderhavige uitvinding niet beperkt is tot de hierboven besproken uitvoeringsvormen maar dat verscheidene wijzigingen mogelijk zijn zonder daarbij af te wijken van de beschermingsomvang welke wordt gedefinieerd door de bijgaande conclusies.

Claims (29)

1. Matrijs geschikt voor het thermo vormen van een product uit een verwarmde kunststof folie, omvattende een basisplaat en een veelvoud aan vormgebieden, waarbij elk vormgebied omvat: een holte in de basisplaat; een in de holte geplaatste vormbus; met het kenmerk, dat elk vormgebied verder eerste warmtemiddelen omvat voor het verwarmen dan wel verwarmd houden van de vormbus ten opzichte van de basisplaat zodanig dat de temperatuur van het deel van de folie dat tijdens het afkoelen tegen de vormbus aanligt voldoende lang boven de glastempertuur van de kunststof blijft voor het verkrijgen van een product met een ten minste ten dele kristallijne structuur.

2. Matrijs volgens conclusie 1, waarbij de eerste warmtemiddelen zijn ingericht om gedurende het vormen van het product temperatuurverschillen in de vormbus te verwezenlijken in een lengterichting van de vormbus.

3. Matrijs volgens conclusie 1 of 2, waarbij de kunststof van het gehele product na vorming van het product ten minste 15 procent kristallijn is.

4. Matrijs volgens een van de voorgaande conclusies, verder omvattende koelmiddelen voor het koelen van de basisplaat.

5. Matrijs volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de eerste warmtemiddelen ten minste één omvatten uit de groep bestaande uit eerste thermische isolatiemiddelen en een eerste verwarmingselement, waarbij de eerste thermische isolatiemiddelen zijn ingericht een van het van de vormbus en folie af gerichte warmtestroom te blokkeren dan wel te beperken en waarbij het eerste verwarmingselement is geplaatst in een nabijheid van de vormbus en ingericht is deze te verwarmen.

6. Matrijs volgens conclusie 5, waarbij het eerste verwarmingselement aanligt tegen de vormbus en/of waarbij het eerste verwarmingselement en de eerste thermische isolatiemiddelen zijn ingericht om de vormbus in een lengterichting daarvan niet-uniform te verwarmen dan wel warm te houden.

7. Matrijs volgens conclusie 5 of 6, waarbij de matrijs per vormgebied zowel de genoemde de eerste thermische isolatiemiddelen als het genoemde eerste verwarmingselement omvat, waarbij de eerste thermische isolatiemiddelen zijn ingericht een van het eerste verwarmingselement afkomstige en van de vormbus af gerichte warmtestroom te blokkeren dan wel te beperken.

8. Matrijs volgens conclusie 7, waarbij de eerste thermische isolatiemiddelen een eerste thermische isolator omvatten welke bij voorkeur samen met de vormbus het eerste verwarmingselement omsluit dan wel omgeeft.

9. Matrijs volgens conclusie 8, waarbij het eerste verwarmingselement hulsvormig of ringvormig is en geplaatst is om of in de vormbus, waarbij de eerste thermische isolator een hulsvormig of ringvormig element omvat dat is geplaatst om het eerste verwarmingselement.

10. Matrijs volgens een van de conclusies 5-9, waarbij elk vormgebied verder een in de holte geplaatste hulsvormige snijbus omvat, waarbij de vormbus in de snijbus is geplaatst.

11. Matrijs volgens conclusie 10, waarbij snijbus tegen de basisplaat aanligt.

12. Matrijs volgens conclusies 8 en 11, waarbij de eerste thermische isolator zich bevindt tussen de snijbus en de vormbus.

13. Matrijs volgens een van de conclusies 5-12, waarbij de vormbus langgerekt is en waarbij de eerste thermische isolatiemiddelen verder een afstandselement omvatten voor het dwars op een lengterichting van de vormbus op afstand houden van de vormbus ten opzichte van de snijbus of basisplaat.

14. Matrijs volgens conclusie 13, waarbij het afstandselement een O-ring omvat.

15. Matrijs volgens een van de voorgaande conclusies 5-14, waarbij de eerste thermische isolatiemiddelen verder een tussen de vormbus en snijbus en/of tussen de vormbus en de basisplaat gevormde holle luchtcilinder omvatten.

16. Matrijs volgens conclusie 15, waarbij de vormbus en/of de snijbus is voorzien van een uitsparing in dwarsrichting voor de vorming van de holle luchtcilinder.

17. Matrijs volgens conclusie 15 of 16, waarbij de vormbus bij een contactvlak de snijbus of de basisplaat raakt.

18 Matrijs volgens conclusie 17, waarbij het contactvlak ringvormig of huls vormig is.

19. Matrijs volgens conclusie 17, waarbij er in de omtrekrichting meerdere afzonderlijk gescheiden contactvlakken zijn.

20. Matrijs volgens een van de conclusies 17-19, waarbij het contactvlak of de contactvlakken zich bevindt of bevinden in een nabijheid van een naar de kunststof folie gericht buitenoppervlak van de basisplaat.

21. Matrijs volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij elk vormgebied verder een in de vormbus geplaatste vormbodem omvat en tweede warmtemiddelen voor het verwarmen dan wel verwarmd houden van de vormbodem ten opzichte van een uitstootpen en/of de basisplaat zodanig dat de temperatuur van het deel van de folie dat tijdens het afkoelen tegen de vormbodem aanligt voldoende lang boven de glastempertuur van de kunststof blijft voor het verkrijgen van een product met een ten minste ten dele kristallij ne structuur.

22. Matrijs volgens conclusie 21, waarbij de tweede warmtemiddelen ten minste één omvatten uit de groep bestaande uit tweede thermische isolatiemiddelen en een tweede verwarmingselement, waarbij de tweede thermische isolatiemiddelen zijn ingericht een van de vormbodem en folie af gerichte warmtestroom te blokkeren dan wel te beperken en waarbij het tweede verwarmingselement is geplaatst in een nabijheid van de vormbodem en ingericht is deze te verwarmen.

23. Matrijs volgens conclusie 22, waarbij het tweede verwarmingselement aanligt tegen de vormbodem.

24. Matrijs volgens een van de conclusies 21-23, waarbij de vormbodem kan bewegen voor het uitstoten van een product en waarbij elk vormgebied een uitstootpen omvat voor het bewegen van de vormbodem voor het genoemde uitstoten.

25. Matrijs volgens conclusie 24, waarbij de tweede isolatiemiddelen een tweede thermische isolator omvatten welke is geplaatst tussen de vormbodem en de uitstootpen.

26. Matrijs volgens een van de voorgaande conclusies, omvattende één of meerdere sensoren voor het waarnemen van een temperatuur in de vormbodem en/of vormbus van één of meerdere vormgebieden.

27. Matrijssysteem omvattende een matrijs volgens conclusie 26 omvattende: een energiebron voor het verschaffen van energie aan de eerste en/of tweede verwarmingselementen; een regeleenheid voor het regelen van een hoeveelheid vermogen dat aan de eerste en/of tweede verwarmingselementen wordt toegevoerd; waarbij de regeleenheid is ingericht te regelen in afhankelijkheid van de gemeten temperatuur of gemeten temperaturen.

28. Matrijssysteem volgens conclusie 27, waarbij de regeleenheid is ingericht de temperatuur voor elk vormgebied afzonderlijk te regelen.

29. Thermovorm inrichting omvattende het matrijssysteem volgens conclusie 27 of 28 en/of omvattende een matrijs volgens een van de conclusies 1-26.