WO2010031398A2 - Formwerkzeug und verfahren zur hochdruckumformung eines einlagigen oder mehrlagigen schichtstoffes - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a mold for high-pressure forming of a single-layer or multilayer laminate. Furthermore, the present invention relates to a method for high-pressure forming of a single-layer or multilayer laminate, this method being carried out with the aid of the molding tool according to the invention.
  • the single-layer laminate may be a plastic film; Preferably, an at least partially printed, metallized and / or otherwise coated film is provided.
  • Suitable film materials are, for example, polycarbonate (PC), polymethyl methacrylate or poly (meth) acrylate (PMMA), polyester (PE), polyamide (PA), polyarylsulfone (PSU) and polyvinyl chloride (PVC).
  • An exemplary multilayer laminate which can be formed by isostatic high pressure deformation to a three-dimensionally deformed film element, is known from the document DE 103 27 453 Al.
  • a composite system laminate that can be used for the production of digitally decorated plastic moldings according to the IMD method, and which consists of:
  • thermoplastic, translucent plastic film with a layer thickness of 20 microns to 1000 microns
  • thermoplastic film with a layer thickness of 20 microns to 1000 microns, preferably from 50 microns to 500 microns, which may be different from (A).
  • This composite system is preferably deformed at moderate temperatures, for example by means of the so-called "high-pressure forming" - method
  • the components of the electroluminescent element form a operable with the aid of AC thick-film AC-EL element, which typically may have a layer thickness of about 50 microns to about 250 microns, together with the transparent carrier film (particularly preferred layer thickness 150 microns up to 375 ⁇ m), the entire multilayer laminate to be formed can have a layer thickness of about 200 ⁇ m to about 1500 ⁇ m.
  • Such a multilayer laminate which can be formed into a three-dimensionally deformed film element by means of isostatic high-pressure deformation, can be found, for example, in the document
  • High-pressure forming here means that the initially flat laminate with a fluid pressure medium, which has a pressure medium pressure of 20 to 300 bar, is applied directly and directly and within 5 seconds, preferably abruptly molded to a predetermined contour; As such fluid pressure medium is in particular compressed air into consideration.
  • the present invention relates to a mold according to the preamble of claim 1.
  • a mold of this type is known from the issued in 1992 document DE 41 13 568 Cl.
  • the mold typically has a first mold half forming a bell jar and a second mold half containing the actual tool to which the laminate is to be molded.
  • An exemplary embodiment of the mold described therein is designed for a molding surface of about 240 cm 2 .
  • Form surface here refers to the limited by the inner circumference of the frame of the second mold half or the inner periphery of the frame of the mother mold of this second mold half surface.
  • the known molding surface of about 240 cm 2 has been obtained by means of a rectangular frame having internal dimensions of 200 mm x 120 mm. Naturally, this size of the molding surface limits the maximum dimension of the deep-drawn parts obtainable therewith. With a rectangular molding surface with dimensions of 200 mm x 120 mm Deep-drawn parts can be produced which typically have a maximum dimension, in particular length up to approximately 18 cm.
  • coated carrier parts may for example be components of the interior lining of motor vehicles, as proposed by document DE 199 57 850 A1.
  • molding tools of the type considered here are needed, which have a much larger molding surface than about 240 cm 2 , for example, a molding surface of at least 800 cm 2, and preferably an even larger molding surface ,
  • the press When trying to expand and design the known press and the known mold so that a molding surface of at least 800 cm 2 and preferably an even larger mold surface is realized, it has been found that this is not possible with the known sealant in the form of a round cord , To realize a molding surface of at least 800 cm 2 at a maximum molding pressure of about 300 bar, the press must be designed for a mold clamping force of at least 2.4 Mega Newtons.
  • HF stands for high frequency
  • a decorative film is to be laminated on a carrier part, and the end product can be a door lining for a motor car.
  • the permanent bond between the carrier part and the plastic film is provided by a laminating adhesive which can be activated by means of HF energy
  • the device forms a pressure-tight sealable mold and has a device lower part or lower molded part as well as a device. upper shell or upper fitting.
  • the support member to be laminated is supported within the mold on the lower mold.
  • the laminating film is pressed against the carrier part with the aid of the upper shaped piece adapted to the desired contour.
  • the upper mold is slidably supported against the lower mold, and the pressing pressure is applied by creating a vacuum within the mold; As a result, the ambient pressure pushes the upper mold against the lower mold.
  • a strand seal is inserted, which has a substantially cuboid cross-section, protruding from the upper side of a sealing lip. As shown in FIG. 3, this sealing lip extends toward the mold cavity.
  • the object of the present invention is to provide a mold of the generic type, which provides a molding surface of at least 800 cm 2 and optionally an even larger mold surface available.
  • Another object of the present invention is to provide a method for high-pressure forming of a single-layer or multi-layer laminate, with which under the conditions of the known from EP 0 371 425 B 1 high-pressure molding method, three-dimensionally shaped deep-drawn parts, or 3.
  • Have three-dimensional contoured and coated articles each having a maximum linear dimension, in particular length equal to or greater than 20 cm, for example having a length equal to or greater than 36 cm, preferably such a linear dimension of at least 60 cm or even greater linear dimension exhibit.
  • Pressure medium in particular compressed air, under a pressure medium pressure of 20 bar to 300 bar is feasible, and
  • This first mold half has a peripheral sealing surface
  • This second mold half has a circumferential bearing surface for the laminate
  • This second mold half can assume a release position remote from the first mold half and can assume a closed position adjacent to the first mold half
  • the sealing surface on the first mold half is arranged at a small distance of approximately [layer thickness of the laminate to be formed plus 50 ⁇ m to 1200 ⁇ m] to the contact surface on the second mold half,
  • the sealing agent seals between the laminate and the sealing surface
  • the mold has at least a molding surface of 800 cm 2 ,
  • the sealant is a strand-shaped profile seal, which has a usable in the groove body from which protrudes at least a first, integrally molded sealing lip, which is bounded by an inner lip edge and by an outer lip edge, and
  • this first sealing lip extends in a direction leading to the pressure bell
  • the inner sealing lip flank of this first sealing lip is obliquely aligned with respect to the direction of the sealing surface plane so that the fluid pressure medium impinging on this inner sealing lip flank elastically deforms the first sealing lip and presses it against the laminate.
  • a molding tool of the generic type can be realized.
  • a press has been realized with a molding tool of the generic type inserted therein, which for example provides a molding surface of 2340 cm 2 or, for example, a molding surface of 5000 cm 2 .
  • a deep-drawn plastic molding or deep-drawn part or
  • thermoformed plastic molding or deep-drawn part which is coated with a thermoformed plastic molding or deep-drawn part.
  • This profile seal is inserted into the groove such that [0082] - this first sealing lip extends in a direction to be led to the bell jar direction;
  • the inner sealing lip flank is aligned obliquely with respect to the direction of the sealing surface plane, so that the fluid pressure medium striking the inner sealing lip flank elastically deforms the first sealing lip and presses it against the laminate.
  • a mold of this type which has a rectangular molding surface of at least 800 cm 2
  • deep-drawn parts or articles coated with such a deep-drawn part can be produced by this method, having a maximum linear dimension, in particular length up to about 36 cm.
  • deep-drawn parts or coated articles having a length of about 20 cm to 36 cm can be produced here by the method according to the invention.
  • deep-drawn parts or coated articles having a maximum linear dimension, in particular length of about 60 cm.
  • deep-drawn parts or coated articles can be produced by the method according to the invention, which have a length of about 36 cm to 60 cm.
  • Forming surface of at least 5000 cm 2 then deep drawing parts and coated articles can be produced by this method, which have a maximum linear dimension, in particular length up to about 96 cm.
  • deep-drawn parts or coated articles having a length of about 60 cm to 96 cm can be produced here by the method according to the invention.
  • the molding tool according to the invention has at least a molding surface of 800 cm 2
  • a rectangular molding surface of 800 cm 2 can be obtained, for example, with a rectangular frame of the second mold half or with a rectangular frame of the mother mold of the second mold half, the internal dimensions of 400 mm x 200 mm. This can be used to produce deep-drawn parts or coated articles which have a maximum linear dimension, in particular length up to approximately 36 cm.
  • An exemplary embodiment of a mold according to the invention has a molding surface of 2340 cm 2 .
  • This molding surface can be provided by means of a rectangular frame, the internal dimensions of 650 mm x 360 mm having.
  • This can be used to produce deep-drawn parts or coated articles which have a maximum linear dimension, in particular length up to approximately 60 cm.
  • deep-drawn parts or coated objects are in particular provided with controls panels of household appliances, such as washing machine, dryer, dishwasher, refrigerator, microwave (so-called "white goods") into consideration, which often correspond to a grid size (width) of 60 cm.
  • FIG. 1 Another alternative embodiment of a mold according to the invention has a molding surface of 5000 cm 2 .
  • This molding surface can be provided by means of a rectangular frame having internal dimensions of 1000 mm x 500 mm.
  • This can be used to produce deep-drawn parts or coated articles which have a maximum linear dimension, in particular length up to approximately 96 cm.
  • deep-drawn parts or coated articles are, for example, large-scale interior parts, such as parts of the interior trim of doors, door beams, the dashboard and other components of the interior fittings for motor vehicles, and other vehicles, aircraft, boats and the like. Also on the surfaces of furniture and the design of the wall elements of lounges is here to think.
  • the molding tool according to the invention has a rectangular molding surface, a ratio of length: width of 1.8 to 2.2: 1 can be provided for this rectangular molding surface.
  • a rectangular forming surface is compatible with the available high-pressure presses and equipment.
  • the invention is by no means limited to a molding tool having a rectangular molding surface.
  • a shaping surface adapted to the shape of the deep-drawn part or to the object to be coated can be provided.
  • a circular or oval molding surface could be provided.
  • the mold according to the invention has a molding surface of at least 800 cm 2 or an even larger molding surface.
  • the groove forms a cross-sectionally square to rectangular recess
  • the body of the profile seal which can be inserted into this groove has an adapted, essentially square to rectangular cross section.
  • the groove is typically bounded by flat surfaces, such as a flat groove bottom and orthogonal planar groove sidewalls, apart from the curved portions in the corner regions.
  • a groove starting from the direction of the sealing surface plane, may have a depth of about 4 mm to 8 mm, for example a depth of about 6 mm.
  • the groove sidewall adjacent to the cavern may have a slightly lower height and pass over a bevel in the sealing surface (see Fig. 6).
  • the insertable into the groove body is bounded by two opposing side surfaces, one of which, adjacent to the groove bottom foot surface and an opposite head surface. From this body is at least a first integrally molded sealing lip.
  • This first sealing lip may have a wedge-shaped cross section, the tip of which is missing, so that the first sealing lip here has a blunt end. Both the inner sealing lip edge and the outer sealing lip flank are each flat and straight. In a first embodiment of the strand-shaped profile gasket, this first sealing lip develops essentially out of the head surface of the body (cf., FIG. 6).
  • the inner sealing lip flank of the first sealing lip encloses an angle ( ⁇ ) with the direction of the sealing surface plane in this first embodiment of the profiled seal;
  • this angle ( ⁇ ) has a value of 20 ° to 30 °; even more preferably such a value of about 26 °.
  • the outer sealing lip flank may then enclose an angle ( ⁇ ) with the direction of the sealing surface plane;
  • this angle (ß) has a value of 8 ° to 16 °; more preferably such a value of about 12 °.
  • a profile seal of this type has a height "h” which is measured here from the foot surface of the insertable into the groove body to the distal edge at the blunt end of the first sealing lip.
  • this height "h” has a value of 8 mm to 12 mm, particularly preferred here is such a height "h” of about 9 mm to 10 mm.
  • the sealing surface located on the first mold half in the edge region between the groove and cavern of the pressure bell forms a recessed position relative to the direction of the sealing surface plane.
  • the plane of this step may be about 2 to 5 mm, and preferably about 3 mm, over the Direction of the sealing surface plane to be reset. It creates a wider gap for the high pressure flowing on the sealing lip and this deforming fluid pressure medium, and also more freedom for the deformation of the sealing lip is created. In this way, the system of the sealing lip on the laminate and the sealing achieved thereby can be further increased and improved.
  • the groove - starting from the direction of the sealing surface plane - have a depth of about 4 mm to 8 mm, for example, have such a depth of about 6 mm.
  • the cavities adjacent groove sidewall then has a smaller height of about 2 mm to 5 mm, for example, such a height of about 3 mm, because the groove is limited here by the recessed stage, which is opposite to the direction of the sealing surface plane by about 2 to 5 mm, for example, is set back by about 3 mm.
  • the high pressure fluid pressure fluid will push the profile seal inserted into the groove against the opposite high groove sidewall, which typically has a height of about 4 mm to 8 mm.
  • Such a design increases security against accidental slipping out of the profile seal from the groove, even if the strand-shaped profile seal has a length greater than 100 cm, and a particularly high pressure medium pressure up to about 300 bar is applied.
  • a modified second embodiment of the strand-shaped profile seal is preferably provided, in which the first sealing lip is developed essentially from the corner region of the insertable into the groove body of the top surface and the cavern of the Pressure bell adjacent side surface of the body is limited (see Fig. 7). It is created more space for the sealing lip and its deformation, which allows a larger / longer sealing lip. Furthermore, more space for the deformation of the sealing lip is created by the flowing under high pressure and striking the sealing lip fluid pressure medium.
  • This second embodiment of the strand-shaped profile seal is also provided with a first sealing lip, which preferably has a wedge-shaped cross section, the tip of which is missing, so that the first sealing lip here has a blunt end.
  • Both the inner sealing lip edge and the outer sealing lip flank are each flat and straight.
  • the inner sealing lip flank of the first sealing lip encloses an angle ( ⁇ ) with the direction of the sealing surface plane in this second embodiment of the profile seal;
  • this angle ( ⁇ ) has a value of 24 ° to 36 °; even more preferably such a value of about 30 °.
  • the outer sealing lip flank may then enclose an angle ( ⁇ ) with the direction of the sealing surface plane;
  • this angle ( ⁇ ) has a value of 10 ° to 15 °; particularly preferably such a value from about 12 °.
  • a sealing lip high stability and sufficient flexibility to be effectively pressed by the inflowing fluid pressure medium against the laminate, so as to achieve a high and secure sealing of the bell jar against the laminate.
  • a height measured from the foot surface of the groove insertable body to the distal edge at the blunt end of the first sealing lip "h" is provided, which preferably has a value of 6 mm to 9 mm preferred here is such a height "h" of about 7 mm to 8 mm.
  • a third embodiment of the profile seal in which of the insertable into the groove body in addition to the first sealing lip protrudes a second, integrally molded sealing lip, which is arranged at a distance from the first sealing lip, and which extends in the same direction as the first sealing lip (see Fig. 8).
  • this second sealing lip preferably has a wedge-shaped cross section, the tip of which is missing, and the thus formed blunt end of the second sealing lip is supported on a shoulder and / or on support surfaces which are formed at the recessed level in the edge region of the sealing surface.
  • the inflowing fluid pressure means presses not only the first sealing lip under the elastic deformation against the laminate in order to achieve a good seal, but the inflowing pressure medium also presses the second sealing lip against the support surface (s), which also the body of the profile seal pressed into the groove and thus the total of the seat of this profile seal within the groove is further increased.
  • this second sealing lip has a wedge-shaped cross section, the tip of which is missing, so that the second sealing lip has a blunt end here.
  • Both, the inner sealing lip edge and the outer sealing lip edge of the second sealing lip are each flat and aligned.
  • the inner sealing lip flank of the second sealing lip encloses an angle ⁇ at this profile seal with the direction of the sealing surface plane;
  • this angle ( ⁇ ) has a value of 16 ° to 24 °; even more preferably such a value of about 19 ° to 20 °.
  • the second sealing lip is located on a support surface, which is formed at the recessed level in the edge region of the sealing surface.
  • an inner sealing lip edge is created at the second sealing lip, which is aligned obliquely with respect to the direction of the sealing surface plane, so that the inflowing and impinging on this inner lip edge fluid pressure fluid elastically deforms the second sealing lip and presses against its abutment against the support surface. This increases the overall seating of the profile seal in its groove.
  • the provided with two sealing lips profile seal a height "h", - measured from the base surface of the inserted into the groove body, to the edge removed at the blunt end of the first sealing lip - has and this height "h” preferably has a value of 9 to 12 mm; Particularly preferred here is such a height "h” with a value of about 10 to 11 mm.
  • the high groove side wall may have a height of about 8mm to 12mm, for example, such a height of about 9mm.
  • a strand-shaped profile gasket of the type described above consists of a thermoplastic polyurethane elastomer material.
  • a particularly suitable polyurethane elastomeric material has a Shore A hardness of 90 to 100; Particularly preferred here is a thermoplastic polyurethane elastomer material having a Shore A hardness of about 95.
  • a strand-shaped profile seal made of such a polyurethane elastomer material has the necessary rigidity to ensure a stable fit in the groove, and is nevertheless in sufficient extent elastically deformable, so that the first sealing lip snugly and securely clings to the laminate under the action of the oncoming fluid pressure medium, to ensure a secure seal against the pressure applied to the fluid pressure medium pressure bell relative to the laminate.
  • Strand-shaped profile gaskets made of said polyurethane elastomeric material are commercially available and are for example sold by SKF Economos Kunststoff GmbH, Robert-Bosch-Strasse 11, 74321 Bietigheim-Bissingen, DE. Here are also certain, designed according to the specifications of the customer strand-shaped profile gaskets available, such as provided in the context of the present invention gaskets.
  • the molding tool according to the invention provides a molding surface of at least 800 cm 2.
  • the groove on the sealing surface of the first mold half extends at a distance of about 6 mm to the edge of this sealing surface adjacent to the cavity of the pressure bell.
  • the profile seal used in the groove forms a strand with a closed circumference; Preferably, this circumference has a length in the range of about 100 to
  • the rope-shaped profile seal inserted into the groove has straight and curved sections along its circumference; the curved sections preferably follow a radius of curvature greater than 3 cm.
  • the profile seal is preferably previously heated, for example to a temperature in the range of about 40 C to 50 0 C. This heating can done with the help of hot air.
  • the string-shaped profile seal is fixed within the groove. This can be done positively by means of mechanically acting means (undercut, clamping bar and the like.) Or by gluing.
  • adhesives come here, for example, so-called superglue based on cyanoacrylates
  • Suitable here is, for example, one of Kisling AG, Ringstrasse, 8137 Tegelswangen, SWITZERLAND under the trade name [ERGO 511] ®
  • FIG. 1 shows a mold according to the invention in the opened state
  • FIG. 2 shows the mold according to FIG. 1 in the closed state after carrying out a high-pressure isostatic deformation
  • Fig. 3 is a schematic longitudinal sectional view of a press in which the mold is insertable to carry out the high pressure forming;
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of this press
  • FIG. Fig. 5 is a fragmentary perspective view of the double toggle lever arrangement of such a press
  • FIG. 6 shows a section of FIG. 1 on the basis of a schematic cross-sectional illustration.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a detail from FIG.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of a section from FIG.
  • the known, according to the high-pressure-forming process formable laminates, laminates and composites can be used.
  • the document EP 0 371 425 B1 here calls single-layer or multilayer film arrangements of cold-stretchable, thermoplastic or thermosetting film materials, in particular polycarbonates (for example the MAKROLON grades sold by BAYER AG), polyesters, in particular aromatic polyesters (for example polyalkylene terephthalates), polyamides (for example PA 6 or PA 66 grades, high-strength "ARAMIDE foils"
  • ARAMIDE® is a registered trademark
  • Polyimides for example those sold under the trade name "KAPTON” (KAPTON® is a registered trademark) films based on poly (diphenyloxide-pyromellith-imide)) and polyarylates, which have proven themselves here and are preferably used.
  • thermoplastic material known from document EP 0 691 201 Bl can be used together with a 3 ⁇ m to 50 ⁇ m thick color layer.
  • Thermoplastic aromatic polycarbonates, thermoplastic polyarylsulfones, thermoplastic cellulose esters, thermoplastic polyvinyl chlorides and thermoplastic styrene-acrylonitrile copolymers are specified here as suitable film materials.
  • the ink layer typically contains pigments dispersed in a particular polycarbonate-based ink carrier. All materials and material combinations described therein can also be used in the context of the present invention.
  • Multilayer laminates, laminates and composites, including the above-mentioned multilayer electroluminescent element composites typically have one Layer thickness of about 60 microns to about 2400 microns, and preferably such a layer thickness of about 120 microns to about 1200 microns; even more preferred here are layer thicknesses of about 150 microns to about 375 microns.
  • FIG. 1 shows a mold 9 according to the invention in the open state
  • FIG. 2 shows this mold 9 in the closed state
  • the molding tool 9 essentially consists of a first mold half 10 and of a second mold half 60.
  • the first mold half 10 forms a pressure bell and is typically arranged at the top in a press, so that the open cavern 17 the bell shows down.
  • This first mold half 10 has a projecting retaining flange 11, which is held on a circumferential angle profile 89, which in turn is attached to an upper mold table 80 of the press 70.
  • the cavern 17 of the pressure bell is bounded by a circumferential web 12, the end face of which forms the peripheral sealing surface 13 of the first mold half 10.
  • the entire or predominant part of the sealing surface 13 may extend in the direction "d" of the sealing surface plane.
  • "Seal surface plane” here and elsewhere denotes the plane of the sealing surface 13.
  • this sealing surface 13 is recessed - at a small distance from the cavity 17 of the bell jar - a circumferential groove 16.
  • a circumferential, strand-shaped profile seal is used, which is explained in more detail below with reference to Figures 6, 7 and 8.
  • the sealing surface 13 is likewise flat on the first mold half. However, in the edge region between the groove 16 and the cavity 17, a step 14 set back from the direction "d" of the sealing surface plane is formed.
  • this step 14 is recessed by about 2 mm to 5 mm from the direction "d" of the sealing surface plane. This creates more space for the fluid pressure fluid flowing under high pressure, which should hit the sealing lip of the profile seal and deform it.
  • This first mold half 10 defines a cavern 17, into which a channel 18 opens, via which a fluid pressure medium can be supplied and removed again. Only schematically indicated control elements 19 regulate the pressure medium supply.
  • the fluid pressure medium can have an elevated temperature, in particular if the laminate to be formed has a higher temperature than the ambient temperature when it is exposed to the fluid pressure medium.
  • This mold 9 has a second mold half 60, which is typically disposed below the first mold half 10 and is supported on a lower mold table 90 of the press 70.
  • To this second mold half 60 includes a support plate 61, a bottom plate 63, and the actual tool 64 with the only schematic and bei- contours 65, 65 ', 65 ", which are hinted at by way of example, as well as a sprung mother mold 66 which surrounds the tool 64.
  • the base plate 63 can preferably be equipped with a heating device which in turn has heating wires and a regulating device for keeping the temperature constant Mold half 60 are adapted to the temperature of the laminate 4 during its high-pressure forming between the support plate 61 and the bottom plate 63 is a layer of heat-insulating material 62.
  • the support plate 61 is held by means of the angle profiles 99 on the lower mold table 90.
  • the parent mold 66 has a frame 67 which is resiliently supported on springs 68.
  • the inner dimensions of the frame 67 define and define the molding surface of the mold 9.
  • the upper face of the frame 67 forms a bearing surface 69 for the laminate 4.
  • This initially planar laminate 4 is typically held to a frame-like support 5, such as a pallet .
  • On the outer circumference of the frame 67 of the female mold 66 may be recessed a peripheral, outwardly open step 69 ', in which the frame-like recess of the carrier 5 can be inserted. In this way, the carrier 5 can be centered with respect to the second mold half 60 of the mold 9, whereby a precise arrangement of the laminate 4 with respect to the contours 65, 65 'and 65 "is obtained, to which this laminate 4 is to be formed.
  • a mold of this type is arranged in a press, which will be explained below with reference to Figures 3, 4 and 5.
  • a typical press 70 has an upper forming table 80, a lower forming table 90 and a column rack with four vertically oriented columns 71 on which the forming tables 80, 90 are guided.
  • a mold 9 according to the invention which provides at least a molding area of 800 cm 2
  • an arrangement is typically chosen in which the pillars 71 are arranged at the corners of a rectangle having, for example, a length of 750 mm and a width of 580 mm.
  • Each pillar 71 is provided at the upper end portion with an externally threaded portion 72.
  • Each forming table 80, 90 is formed substantially rectangular in plan view and has extended corner areas, in each of which a through hole 84, 94 is recessed, through which a column 71 is guided.
  • Each forming table 80, 90 each have a table top 81 and 91, which is supported on a respective support frame 82, 92, which in turn has a plurality of support members 83, 93.
  • a heavy, solid construction is provided for the press 70 which can absorb and / or exert considerable forces.
  • a press 9 which provides a mold surface area of at least 800 cm 2 and which is designed for a maximum pressure of the fluid pressure medium of 300 bar is a press provided, which generates with the help of the drive to be explained, a mold clamping force of at least 2.4 megawatt Newton.
  • the upper forming table 80 is disposed substantially stationary, but may be adjusted slightly in the vertical direction for adjustment purposes.
  • a chain synchronization is provided in the through holes 84 on the upper forming table 80.
  • a rotatably supported bushing 85 is used, which is provided on its inner circumference with an internally threaded portion 86.
  • a sprocket 87 is attached to each bushing 85.
  • a motor driven chain 88 engages successively each sprocket 87 and causes a rotation of each bushing 85 by the same amount, causing a vertical displacement of the upper forming table 80 along the threaded portions 75/86.
  • the lower forming table 90 is guided vertically adjustable along the columns 71.
  • FIG. 3 shows the left view of Fig. 3 shows the upper dead position of the mold table adjustment (closed position), and the right partial view of Fig. 3 shows the lower dead position of the Formtischverwolf (release position).
  • a double-toggle lever assembly 110 has three hingedly connected arms 111, 112 and 113, all of which are mounted on the common toggle shaft 114.
  • the first arm 111 extends between the toggle shaft 114 and a shaft 107 on the connecting rod 105.
  • the second arm 112 extends between the toggle shaft 114 and a support shaft 108 which is supported on the press frame.
  • the third arm 113 extends between the toggle shaft 114 and a shaft 115 which is supported on the support bars 93 of the lifting frame 92 of the lower forming table 90.
  • the desired high mold clamping force of about 3 to 5 mega- Newtons and more can be achieved with a drive 100 having comparatively small dimensions.
  • a modified drive of the press can be provided.
  • the lower mold table can be raised, but also the upper mold table can be lowered at the same time until a locking position associated locking of the two mold tables takes place in the respective positions.
  • This embodiment ensures particularly high mold clamping forces of the order of about 8 mega- Newton.
  • the second mold half 60 of the mold 9 assumes a closed position with respect to the first mold half 10.
  • the carrier 5 located within the press 70 for the laminate 4 can be slightly raised, for example by about 3 mm to 4 mm, in order to carry out a positive deformation of the laminate 4 if required.
  • the mold 9 is closed, as shown with Fig. 2.
  • The, the mother mold 66 holding springs 68 are compressed, and the lower end face of the frame 67 of the female mold 66 abuts against the bottom plate 63.
  • the laminate 4 held by the carrier 5 is initially located a short distance above the tool 64.
  • the sealing surface 13 of the first mold half 10 is located at a small distance of [layer thickness of the laminate plus 100 ⁇ m to 1200 ⁇ m] for loading.
  • the gasket used in the groove 16 provides a pressure-tight seal between the sealing surface 13 and the laminate 4. If a fluid pressure medium is introduced via the channel 18 into the cavity 17, this pressure applies to the biased inner sealing lip flank 25 or 35 on the first sealing lip 24 or 34 of the profile seal 20 or 30 (see Figures 6 and 7 below), deforms this first sealing lip 24 and 34 elastically and presses the thus deformed first sealing lip 24 and 34th against the surface of the laminate 4.
  • Fig. 6 shows - on an enlarged scale - a detail of Fig. 1, namely on the first mold half 10 those area where the sealing surface 13 merges into the cavity 17 and the groove 16 is formed.
  • the first mold half 10 extends substantially the entire sealing surface 13 in the direction "d" of the sealing surface plane.
  • a groove 16 forming in cross-section square to rectangular groove a first embodiment of the sealant is used, namely the strand-shaped profile seal 50.
  • This profile seal 50 consists of a usable in the groove 16 body 51, of which at least a first, integrally molded sealing lip 54 protrudes. If the groove 16 forms a cross-sectionally square to rectangular recess, this body 51 has an adapted, substantially square to rectangular cross-section. Adjacent to the groove base is on the body 51 whose base surface 52. The insertable into the groove edges on the body 21 may be chamfered.
  • first sealing lip 54 develops out of the head surface 53 out and has a substantially wedge-shaped cross section, the tip is missing. Consequently, this first sealing lip 54 has a blunt end 57 there and is otherwise limited by the inner sealing lip flank 55 and the outer sealing lip flank 56.
  • This inner sealing lip flank 55 encloses an angle ⁇ with the direction "d" of the sealing surface plane; Preferably, this angle ⁇ has a value of 20 ° to 30 °, particularly preferably a value of about 26 °.
  • Direction "d" of the sealing surface plane means here and below the direction in which the plane of the sealing surface 13 extends.
  • the outer sealing lip flank 56 encloses an angle ⁇ with the direction "d" of the sealing surface plane; Preferably, this angle ß has a value in the range of 8 ° to 16 °; more preferably a value of about 12 °.
  • this orientation of the inner lip lip 55 is important because this inner lip lip 55 is obliquely aligned with respect to the direction "d" of the sealing surface, so that the inflowing under a pressure of 20 bar to 300 bar and on the inner lip edge 55 meeting fluid pressure fluid elastically deforms the sealing lip 54 and presses against the laminate 4.
  • This strand-shaped profile seal 50 has a height "h" measured from the foot surface 52 on the body 51 to the distal edge at the blunt end 57 of the first sealing lip 54; preferably, this height "h” has a value of 8 mm to 12 mm, particularly preferably a value of about 9 mm to 10 mm. With these dimensions, a sufficient elastic deformation of the first sealing lip 54 is achieved on the first embodiment of the strand-shaped profile seal 50.
  • Fig. 7 shows - on an enlarged scale - a detail of FIG. 1, namely on the first mold half 10 those area where the sealing surface 13 merges into the cavity 17 and the groove 16 is formed.
  • a modified embodiment of the first mold half 10 is provided, in which in the edge region between the groove 16 and the cavity 17 a recessed relative to the direction "d" of the sealing surface level 14 is formed.
  • a second embodiment of the sealant is used, namely the strand-shaped profile seal 20.
  • This profile seal 20 consists of a usable in the groove 16 body 21, of which protrudes at least a first integrally formed sealing lip 24.
  • this body 21 has an adapted, substantially square to rectangular cross-section. Adjacent to the groove base is located on the body 21 whose base surface 22. The insertable into the groove edges on the body 21 may be chamfered.
  • first sealing lip 24 develops essentially out of the corner region, which is bounded by the head surface 23 and its side adjacent to the cavern 17 side surface.
  • This first sealing lip 24 has a substantially wedge-shaped cross section, the tip of which is missing. Consequently, this first sealing lip 24 has a blunt end 27 there and is otherwise limited from the inner sealing lip flank 25 and from the outer sealing lip flank 26.
  • This inner sealing lip flank 25 encloses an angle ⁇ with the direction "d" of the sealing surface plane; Preferably, this angle ⁇ has a value of 24 ° to 36 °; more preferably a value of about 30 °.
  • Direction "d" of the sealing surface plane means here and below the direction in which the plane of the sealing surface 13 extends.
  • the outer sealing lip flank 26 encloses an angle ⁇ with the direction "d" of the sealing surface plane; Preferably, this angle ß has a value in the range of 10 to 15 °; more preferably a value of about 12 °.
  • this orientation of the inner sealing lip flank 25 is significant because this inner sealing lip flank 25 is obliquely aligned with respect to the direction "d" of the sealing surface plane, so that the inflowing under a pressure of 20 bar to 300 bar and on the inner sealing lip edge 25 fluid pressure medium elastically deforms the sealing lip 24 and presses against the laminate 4.
  • This strand-shaped profile seal 20 has a height "h" measured from the foot surface 22 on the body 21 to the distal edge at the blunt end 27 of the first sealing lip 24; preferably this height "h” has a value of 6 mm to 10 mm, particularly preferably a value of 8 mm to 9 mm. With these dimensions, a sufficient elastic deformation of the first sealing lip 24 is achieved.
  • FIG. 8 essentially corresponds to FIG. 7 explained above; 8 shows an embodiment in which in the groove 16, a third embodiment of the sealant is used, namely the strand-shaped profile seal 30, which has a second sealing lip 44 in addition to a first sealing lip 34.
  • Fig. 8 shows - on an enlarged scale - a detail of Fig. 1, namely on the first mold half 10 those area where the sealing surface 13 merges into the cavity 17 and the groove 16 is formed.
  • This groove 16 forms a cross-sectionally square to rectangular recess.
  • a step 14 set back from the direction "d" of the sealing surface plane is formed in this set-back stage 14, a step-shaped graduation can again be formed so that the shoulder 15 results.
  • a third embodiment of the sealant is used, namely the strand-shaped profile seal 30.
  • This profile seal 30 consists of a usable in the groove 16 body 31 from which a first, integrally molded sealing lip 34 protrudes, and in addition a second, integrally molded Sealing lip 44 protrudes, which is arranged at a distance from the first sealing lip 34, and extends in the same direction as the first sealing lip 34. If the groove 16 in the Cross-section square to rectangular recess forms, this body 31 has an adapted, substantially square to rectangular cross-section. Adjacent to the groove base is located on the body 31 whose base surface 32. The insertable into the groove edges on the body 31 may be chamfered.
  • first sealing lip 34 develops essentially out of its corner region, which is bounded by the head surface 33 and of its side facing the cavity 17 side surface.
  • This first sealing lip 34 has a substantially wedge-shaped cross section, the tip of which is missing. Consequently, this first sealing lip 34 has a blunt end 37 there and is otherwise limited by the inner sealing lip flank 35 and by the outer sealing lip flank 36.
  • This inner flank flank 35 encloses an angle ⁇ with the direction "d" of the sealing surface plane;
  • this angle ⁇ has a value of 24 ° to 36 °, more preferably a value of about 30 °.
  • the outer sealing lip flank 36 encloses an angle ⁇ with the direction "d" of the sealing surface plane;
  • this angle ß has a value in the range of 10 ° to 15 °; more preferably a value of about 12 °.
  • the second sealing lip 44 develops out of the lateral surface of the body 31 adjacent to the cavern 17.
  • This second sealing lip 44 also has a wedge-shaped cross section whose tip is missing. Consequently, this second sealing lip 44 has a blunt end 47 there and is otherwise limited by the inner sealing lip flank 45 and by the outer sealing lip flank 46.
  • This inner sealing lip flank 45 encloses an angle ⁇ with the direction "d" of the sealing surface plane; Preferably, this angle ⁇ has a value of 16 ° to 24 °; more preferably a value of about 19 ° to 20 °.
  • the blunt end 47 of this second sealing lip 44 may be supported on the shoulder 15 or on the recessed step 14, which is formed in the edge region of the sealing surface 13.
  • the outer sealing lip flank 46 rests on the remaining abutment surface up to the shoulder 15 or up to the recessed step 14. This contact surface forms a support surface for the second sealing lip 44.
  • the alignment of the inner sealing lip flank 35 at the first sealing lip 34, and the orientation of the inner sealing lip flank 45 at the second sealing lip 44 is significant.
  • Both inner sealing lip flanks 35 and 45 are aligned obliquely with respect to the direction "d" of the sealing surface plane, so that the fluid pressure medium flowing under a pressure of 20 bar to 300 bar and impinging on these inner sealing lip flanks 35 and 45 deforms these sealing lips 34 and 44 elastically;
  • the first sealing lip 34 is pressed against the laminate 4; and the second sealing lip 44 is pressed against its supporting surface on the recessed step 14 and on the shoulder 15, whereby also the body 31 of this profile seal 30 is pressed into the groove 16, and the seat this body 31 is increased and secured within the groove 16.
  • This strand-shaped profile seal 30 has a height "h” measured from the base surface 32 on the body 31 to the edge remote therefrom at the blunt end 37 of the first sealing lip 34; this height "h” preferably has a value of 9 to 12 mm; particularly preferably a value of 10 to 11 mm.
  • the initially flat laminate 4 is typically used in the form of individual pieces. Such pieces can be individually inserted by hand in the open mold 9. Alternatively, one piece of laminate 4 may each be attached to a frame-like support 5 and inserted together with this support 5 into the opened mold 9. The carrier 5 can then be placed along its inner recess at the peripheral step 69 ', which is formed on the outer periphery of the frame 67 of the female mold 66. In this way, an exact positioning of the laminate 4 held on the carrier 5 with respect to the contours 65, 65 ', 65 "can be achieved on the tool 64 in the second mold half 60.
  • Such a carrier 5 holding the laminate 4 to be deformed can be produced by means of a - Not shown - carriage are transported, on the one hand between a support station, where the initially flat laminate 4 is placed on the carrier 5 and a removal station, where the deformed laminate or coated with the laminate object is removed from the carrier 5 and on the other
  • the frame-shaped carrier 5 may be a pallet, and a plurality of such pallets may be fed through the various stations by means of an endless circulating chain conveyor as described in detail in the document DE 41 13 568 C1 is described.
  • the laminate 4 may have a higher temperature at the time of application of the fluid pressure medium document EP 0371425 B 1 is deformed cold-stretchable sheet material at a working temperature below the softening temperature of the film material by means of a fluid pressure medium immediately and directly acted upon and isostatically. This deformation can be carried out, for example, at a working temperature between 80 C and 130 0 C.
  • a laminate based on polycarbonate (P C) isostatic forming can also be carried out under conditions in which at least one side of the entire film portion or the major part of the film portion has a film surface temperature in the range of 180 0 C to 200 0 C; may optionally have an even higher temperature selected individual piece of film segments which exceeds this film surface temperature by at least 3 0 C and not more than 10 0 C.
  • P C polycarbonate
  • this isostatic transformation can also be carried out under conditions in which at least one side of the entire film section or the predominant part of the film section has a film surface temperature in the region of 130 0 C to 150 0 C has; also in this case optionally selected individual piece of film segments may even have an even higher temperature which exceeds this film surface temperature by at least 3 0 C and not more than 10 0 C; compare to this the document DE 10 2007 046 472 Al.
  • PMMA polymethyl methacrylate or poly (meth) acrylate
  • Laminating deforming fluid pressure medium also flows against the sealant, which forms a strand-shaped profile seal, which has a usable in the groove body from which at least a first, integrally molded sealing lip protrudes, which is bounded by an inner sealing lip edge and by an outer sealing lip edge.
  • This profile seal is inserted into the groove such that
  • the sealing surface on the first mold half in a distance of 110 .mu.m to 3600 .mu.m is arranged to the support surface on the second mold half, if it is worked here with a mold of the type described above, which has a rectangular molding surface of at least 800 cm 2 , molded plastic molded parts or a three-dimensional Contoured and coated with such a plastic molding articles are produced, each having a length of about 20 cm to 36 cm.
  • a mold of the type described above which has a rectangular molding surface of at least 2340 cm 2
  • deep-drawn plastic molded parts or a three-dimensional contour and coated with such a plastic molded part can be produced by this process.
  • manufactured goods each having a length of about 36 cm to 60 cm.
  • a mold of the type described above which has a rectangular molding surface of at least 5000 cm 2
  • deep-drawn plastic molded parts or a three-dimensional contoured article coated with such a plastic molded article can be produced by this process , each having a length of about 60 cm to 96 cm.
  • molding tools according to the invention could also be provided which have a molding surface, in particular a rectangular molding surface, of greater than 5000 cm 2 .
  • a molding surface in particular a rectangular molding surface, of greater than 5000 cm 2 .
  • plastic molded parts or a three-dimensional contour coated and coated with such a plastic molding articles could be prepared according to the inventive method, each having a maximum linear dimension greater than 96 cm.

Landscapes

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Abstract

Die Hochdruckumformung eines einlagigen oder mehrlagigen Schichtstoffes (4) erfolgt unter den Bedingungen des bekannten High-Pressure-Forming-Verfahrens (vgl. EP 0 371 425 B1) mit Hilfe eines an sich bekannten Formwerkzeugs (9) (vgl. DE 41 13 568 C1), das jedoch eine Formfläche von wenigstens 800 cm2 oder eine noch größere Formfläche aufweist, und das mit einem besonderen Dichtmittel ausgerüstet ist. Dieses Dichtmittel ist eine strangförmige Profildichtung (20), die einen in die Nut (16) einsetzbaren Körper hat, von dem wenigstens eine erste, einstückig angeformte Dichtlippe (24) absteht, die von einer inneren Dichtlippen-flanke sowie von einer äußeren Dichtlippenflanke begrenzt ist, und diese Profidichtung (20) so in die Nut (16) eingesetzt ist, dass – sich diese Dichtlippe (24) in einer auf die Druckglocke der ersten Formhälfte (10) zu führenden Richtung erstreckt, und – die innere Dichtlippenflanke bezüglich der Richtung der Ebene der Dichtfläche (13) schräg ausgerichtet ist, so dass das anströmende und auf die innere Dichtlippenflanke treffende fluide Druckmittel die Dichtlippe (24) elastisch verformt und gegen den Schichtstoff (4) presst, der zwischen der ersten Formhälfte (10) und der zweiten Formhälfte (60) eingespannt ist.

Description

Beschreibung Formwerkzeug und Verfahren zur Hochdruckumformung eines einlagigen oder mehrlagigen Schichtstoffes Technisches Gebiet
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Formwerkzeug zur Hochdruckumformung eines einlagigen oder mehrlagigen Schichtstoffes. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Hochdruckumformung eines einlagigen oder mehrlagigen Schichtstoffes, wobei dieses Verfahren mit Hilfe des erfindungsgemäßen Formwerkzeugs durchgeführt wird.
[0002] Der einlagige Schichtstoff kann eine Kunststofffolie sein; vorzugsweise ist eine wenigstens teilweise bedruckte, metallisierte und/oder sonst wie beschichtete Folie vorgesehen. Als Folienmaterialien kommen beispielsweise Polycarbonat (PC), PoIy- methylmethacrylat bzw. Poly(meth)acrylat (PMMA), Polyester (PE), Polyamid (PA), Polyarylsulfon (PSU) und Polyvinylchlorid (PVC) in Betracht.
[0003] Ein beispielhafter mehrlagiger Schichtstoff, der mittels isostatischer Hochdruckverformung zu einem dreidimensional verformten Folienelement umgeformt werden kann, ist aus dem Dokument DE 103 27 453 Al bekannt. Hier wird ein Verbundsystem (Laminat) beschrieben, das für die Herstellung von digital dekorierten Kunststoffformteilen nach dem IMD-Verfahren eingesetzt werden kann, und das besteht aus:
[0004] A) einer thermoplastischen, lichtdurchlässigen Kunststofffolie mit einer Schichtdicke von 20 μm bis 1000 μm,
[0005] B) einer Primerschicht mit einer Schichtdicke von 0,5 μm bis 20 μm;
[0006] C) einer Farbschicht, vorzugsweise mit einer Schichtdicke von 0,5 μm bis 80
[0007] μm, auf Basis von Pigmenten und eines Bindemittels aus Kunststoff;
[0008] D) gegebenenfalls einer zweiten Primerschicht mit einer Schichtdicke von 0,5
[0009] μm bis 20 μm, die von B) verschieden sein kann;
[0010] E) einer Schicht aus einem thermoplastischen unter bestimmten Bedingungen
[0011] hergestellten Polyurethan mit einer Härte von 55 bis 95 Shore A; und
[0012] F) einer thermoplastischen Kunststofffolie mit einer Schichtdicke von 20 μm bis 1000 μm, vorzugsweise von 50 μm bis 500 μm, die von (A) verschieden sein kann.
[0013] Dieses Verbundsystem wird vorzugsweise bei gemäßigten Temperaturen verformt, beispielsweise mit Hilfe des so genannten "High-Pressure-Forming"- Verfahrens
[0014] (DE-A 3 844 584 EP 0 371 425 Bl). Vorzugsweise erfolgt die Verformung des Verbundsystems unterhalb der Erweichungstemperatur der Folie (A), so dass deren Tex- turierung erhalten bleibt und die Druckschicht nicht beeinträchtigt wird. [0015] Ein alternativer mehrlagiger Schichtstoff kann aufgebaut sein, aus
[0016] - (A) einer zumindest teilweise transparenten Trägerfolie,
[0017] - (B) den Komponenten eines flächigen Elektrolumineszens-Elementes,
[0018] einschließlich Elektrodenschicht, Isolationsschicht(en), einer Schicht mit einer, durch ein elektrisches Feld erregbaren Leuchtsubstanz, und einer Rückelektrodenschicht, und
[0019] - (C) einer Schutzschicht aus hochtemperaturbeständigem Schutzlack.
[0020] Die Komponenten des Elektrolumineszens-Elementes bilden ein mit Hilfe von Wechselstrom betreibbares Dickfilm- AC-EL-Element, das typischerweise eine Schichtdicke von etwa 50 μm bis etwa 250 μm haben kann, zusammen mit der transparenten Trägerfolie (besonders bevorzugte Schichtdicke 150 μm bis 375 μm) kann hier der gesamte umzuformende mehrlagige Schichtstoff eine Schichtdicke von etwa 200 μm bis etwa 1500 μm aufweisen. Ein solcher mehrlagiger Schichtstoff, der mittels isostatischer Hochdruckverformung zu einem dreidimensional verformten Folienelement umgeformt werden kann, ist beispielsweise aus dem Dokument
[0021] DE 10 2006 031 315 Al bekannt.
[0022] "Hochdruckumformung" meint hier, dass der anfänglich ebene Schichtstoff mit einem fluiden Druckmittel, das einen Druckmitteldruck von 20 bis 300 bar aufweist, unmittelbar und direkt beaufschlagt wird und innerhalb von 5 Sekunden, vorzugsweise schlagartig an eine vorgegebene Kontur angeformt wird; als solches fluides Druckmittel kommt insbesondere Druckluft in Betracht.
[0023] Mehr im Einzelnen betrifft die vorliegende Erfindung ein Formwerkzeug nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Stand der Technik
[0024] Ein Formwerkzeug dieser Art ist aus dem im Jahre 1992 ausgegebenen Dokument DE 41 13 568 Cl bekannt. Das Formwerkzeug hat typischerweise eine erste, eine Druckglocke bildende Formhälfte und eine zweite Formhälfte, die das eigentliche Werkzeug enthält, an dessen Kontur der Schichtstoff angeformt werden soll. Eine beispielhafte Ausführungsform des dort beschriebenen Formwerkzeugs ist für eine Formfläche von ca. 240 cm2 ausgelegt. Formfläche bezeichnet hier die vom Innenumfang des Rahmens der zweiten Formhälfte bzw. die vom Innenumfang des Rahmens der Mutterform dieser zweiten Formhälfte begrenzte Fläche. Die bekannte Formfläche von ca. 240 cm2 ist mit Hilfe eines rechteckigen Rahmens erhalten worden, der Innenabmessungen von 200 mm x 120 mm aufgewiesen hat. Naturgemäß begrenzt diese Größe der Formfläche die maximale Abmessung der damit erzielbaren Tiefziehteile. Mit einer rechteckigen Formfläche mit Abmessungen von 200 mm x 120 mm lassen sich Tiefziehteile herstellen, die typischerweise eine maximale Abmessung, insbesondere Länge bis etwa 18 cm haben.
[0025] Es besteht ein Bedarf nach dreidimensional verformten Tiefziehteilen aus Kunststofffolien sowie ein Bedarf nach beschichteten Gegenständen, wie beispielsweise Trägerteilen, die eine ausgeprägt dreidimensionale Kontur haben und die mit den hier betrachteten Schichtstoffen beschichtet sind, und die je eine maximale Abmessung, beispielsweise Länge größer 20 cm haben, beispielsweise eine Länge gleich oder größer 36 cm aufweisen. Solche beschichteten Trägerteile können beispielsweise Komponenten der Innenverkleidung von Kraftfahrzeugen sein, wie mit dem Dokument DE 199 57 850 Al vorgeschlagen. Für die Erzeugung relativ großer Tiefziehteile dieser Art und relativ großer beschichteter Gegenstände dieser Art werden Formwerkzeuge der hier betrachteten Art benötigt, welche eine wesentlich größere Formfläche als ca. 240 cm2 aufweisen, beispielsweise eine Formfläche von wenigstens 800 cm2 und vorzugsweise eine noch größere Formfläche.
[0026] Bei dem aus dem Dokument DE 41 13 568 Cl bekannten, für eine Formfläche von ca. 240 cm2 ausgelegten Formwerkzeug bildet das Dichtmittel, das die, eine Druckglocke bildende erste Formhälfte gegenüber dem zu verformenden Schichtstoff abdichtet, einen O-Ring, der in eine Nut mit halbkreisförmigem Querschnitt eingesetzt ist. Ein solcher O-Ring besteht typischerweise aus einer Rundschnur, die einen Durchmesser von etwa 3 mm bis 4 mm hat. Beim Versuch, die bekannte Presse und das bekannte Formwerkzeug so zu erweitern und auszulegen, dass eine Formfläche von wenigstens 800 cm2 und vorzugsweise eine noch größere Formfläche realisiert wird, hat sich gezeigt, dass dies mit dem bekannten Dichtmittel in Form einer Rundschnur nicht möglich ist. Zur Realisierung einer Formfläche von wenigstens 800 cm2 bei einem maximalen Formdruck von etwa 300 bar muss die Presse für eine Formschließkraft von wenigstens 2,4 Mega- Newton ausgelegt sein. Unter diesen gewaltigen Kräften treten am Gewölbe der Presse sowie am Formwerkzeug doch gewisse Verbiegungen und Verwölbungen auf, als deren Folge ein Druckmitteldruck von bis zu 300 bar eine mehr als 100 cm lange Rundschnur, die nur einen Durchmesser von etwa 3 mm bis 4 mm hat, aus der angepassten Nut pressen und treiben würde, weil diese Nut nur eine Tiefe von etwa 2 mm bis 3 mm hat.
[0027] Das Dokument DE 94 08 396 Ul offenbart eine Vorrichtung zum HF- Kaschieren von Verkleidungsteilen mit Vakuumunterstützung. „HF" steht hier für Hochfrequenz. Auf ein Trägerteil soll eine dekorative Folie aufkaschiert werden; das Endprodukt kann eine Tür- Innenverkleidung für ein Automobil sein. Für die dauerhafte Verbindung zwischen Trägerteil und Kunststofffolie sorgt ein Kaschierkleber, der mit Hilfe von HF-Energie aktivierbar ist. Die Vorrichtung bildet eine druckdicht verschließbare Form und hat ein Vorrichtungsunterteil bzw. unteres Formstück sowie ein Vorrich- tungsoberteil bzw. oberes Formstück. Das zu kaschierende Trägerteil ist innerhalb der Form auf dem unteren Formstück abgestützt. Die Kaschierfolie wird mit Hilfe des, an die gewünschte Kontur angepassten oberen Formstückes gegen das Trägerteil gepresst. Das obere Formstück ist gegenüber dem unteren Formstück verschieblich gehalten, und der Pressdruck wird dadurch aufgebracht, dass innerhalb der Form ein Vakuum erzeugt wird; hierdurch drückt der Umgebungsdruck das obere Formstück gegen das untere Formstück. Im Randbereich ist zwischen oberem Formstück und unterem Formstück eine Strangdichtung eingelegt, die einen im Wesentlichen quaderförmigen Querschnitt hat, von dessen Oberseite eine Dichtlippe absteht. Ausweislich der Darstellung nach Figur 3 erstreckt sich diese Dichtlippe auf den Formhohlraum zu. Mit dieser Ausbildung und Anordnung kann nicht gewährleistet werden, dass der gegen den verminderten Druck (Vakuum) im Forminnenraum größere äußere Umgebungsdruck die Dichtlippe gegen das obere Formstück drückt, um die Dichtwirkung zu erhöhen und zu verbessern. [0028] Das Beschichten bzw. Überziehen eines Gegenstandes, der in die zweite Formhälfte einbringbar ist, und der nach der unter den Bedingungen der Hochdruckumformung erfolgten Beschichtung mit einem mehrlagigen Schichtstoff bzw. Bezugsstoff, wieder aus dieser Formhälfte herausnehmbar ist, ist mit dem Dokument DE 199 57 850 Al beschrieben.
Darstellung der Erfindung
[0029] Davon ausgehend besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Formwerkzeug der gattungsgemäßen Art bereitzustellen, das eine Formfläche von wenigstens 800 cm2 und gegebenenfalls eine noch größere Formfläche zur Verfügung stellt.
[0030] Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Hochdruckumformung eines einlagigen oder mehrlagigen Schichtstoffes anzugeben, mit dem sich unter den Bedingungen des aus EP 0 371 425 B 1 bekannten High- Pressure-Forming- Verfahrens dreidimensional verformte Tiefziehteile, bzw. eine dreidimensionale Kontur aufweisende und beschichtete Gegenstände erzeugen lassen, die je eine maximale lineare Abmessung insbesondere Länge gleich oder größer 20 cm haben, beispielsweise eine Länge gleich oder größer 36 cm aufzuweisen, vorzugsweise eine solche lineare Abmessung von wenigstens 60 cm oder noch größere lineare Abmessung aufweisen. Ausgehend von einem Formwerkzeug
[0031 ] zur Hochdruckumformung
[0032] eines einlagigen oder mehrlagigen Schichtstoffes,
[0033] mit einer ersten Formhälfte, die eine Druckglocke bildet, in die ein fluides
Druckmittel, insbesondere Druckluft, unter einem Druckmitteldruck von 20 bar bis 300 bar einführbar ist, und
[0034] diese erste Formhälfte eine umlaufende Dichtfläche hat,
[0035] in der eine umlaufende Nut ausgespart ist,
[0036] in die ein umlaufendes Dichtmittel eingelegt ist, und
[0037] mit einer zweiten Formhälfte, an der oder in der sich eine Kontur befindet, oder
[0038] in der sich ein einlegbarer und wieder herausnehmbarer Gegenstand befindet, der mit einer Kontur versehen ist,
[0039] an welche Kontur der mit dem fluiden Druckmittel beaufschlagte Schichtstoff angeformt wird, und
[0040] diese zweite Formhälfte eine umlaufende Auflagefläche für den Schichtstoff hat, und
[0041] diese zweite Formhälfte eine von der ersten Formhälfte entfernte Freigabestellung einnehmen kann sowie eine zur ersten Formhälfte benachbarte Schließstellung einnehmen kann,
[0042] in dieser Freigabestellung der Schichtstoff in einer, die beiden Formhälften voneinander trennenden Weise zwischen den beiden Formhälften einbringbar ist, und in dieser Schließstellung
[0043] - die Dichtfläche an der ersten Formhälfte in einem geringen Abstand von etwa [Schichtdicke des umzuformenden Schichtstoffes plus 50 μm bis 1200 μm] zur Auflagefläche an der zweiten Formhälfte angeordnet ist,
[0044] - der zwischen die beiden Formhälften eingebrachte Schichtstoff an der Auflagefläche anliegt, und
[0045] - das Dichtmittel zwischen dem Schichtstoff und der Dichtfläche abdichtet,
[0046] ist die erfindungsgemäße Lösung obiger Aufgabe
[0047] dadurch gekennzeichnet, dass
[0048] das Formwerkzeug wenigstens eine Formfläche von 800 cm2 hat,
[0049] das Dichtmittel eine strangförmige Profildichtung ist, die einen in die Nut einsetzbaren Körper hat, von dem wenigstens eine erste, einstückig angeformte Dichtlippe absteht, die von einer inneren Dichtlippenflanke sowie von einer äußeren Dichtlippenflanke begrenzt ist, und
[0050] diese Profildichtung so in diese Nut eingesetzt ist, dass
[0051] - sich diese erste Dichtlippe in einer auf die Druckglocke zu führenden Richtung erstreckt, und
[0052] - die innere Dichtlippenflanke dieser ersten Dichtlippe bezüglich der Richtung der Dichtflächenebene schräg ausgerichtet ist, so dass das anströmende und auf diese innere Dichtlippenflanke treffende fluide Druckmittel die erste Dichtlippe elastisch verformt und gegen den Schichtstoff presst.
[0053] Im Rahmen der vorliegenden Erfindung hat sich gezeigt, dass mit Hilfe einer solchen strangförmigen Profildichtung ein Formwerkzeug der gattungsgemäßen Art rea- lisierbar ist, das wenigstens eine Formfläche von 800 cm2 zur Verfügung stellt. Tatsächlich ist mit der vorliegenden Erfindung eine Presse mit darin eingesetztem Formwerkzeug der gattungsgemäßen Art realisiert worden, das beispielsweise eine Formfläche von 2340 cm2 oder das beispielsweise eine Formfläche von 5000 cm2 zur Verfügung stellt.
[0054] Ein weiterer Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung
[0055] betrifft ein Verfahren
[0056] zur Herstellung
[0057] eines tiefgezogenen Kunststoff-Formteils bzw. Tiefziehteils, oder
[0058] eines, eine dreidimensionale Kontur aufweisenden Gegenstandes,
[0059] der mit einem tiefgezogenen Kunststoff-Formteil bzw. Tiefziehteil beschichtet ist.
[0060] Ausgehend von einem Verfahren
[0061] zur Herstellung
[0062] eines tiefgezogenen Kunststoff-Formteils oder
[0063] eines, eine dreidimensionale Kontur aufweisenden und mit
[0064] einem tiefgezogenen Kunststoff-Formteil beschichteten Gegenstandes,
[0065] wobei ein einlagiger oder mehrlagiger, anfänglich ebener Schichtstoff
[0066] in einem Formwerkzeug,
[0067] das eine erste, eine Druckglocke bildende Formhälfte und
[0068] eine zweite Formhälfte aufweist,
[0069] an der sich oder in der sich eine Kontur befindet, oder
[0070] in der sich ein einlegbarer und wieder herausnehmbarer
[0071] Gegenstand befindet, der mit einer dreidimensionalen Kontur versehen ist,
[0072] mit einem fluiden Druckmittel, insbesondere Druckluft
[0073] unter einem Druckmitteldruck von 20 bar bis 300 bar
[0074] unmittelbar und direkt beaufschlagt wird und
[0075] innerhalb einer Zeitspanne kleiner 5 Sekunden isostatisch
[0076] an diese Kontur angeformt wird,
[0077] ist hier die erfindungsgemäße Lösung obiger Aufgabe
[0078] dadurch gekennzeichnet, dass
[0079] mit einem Formwerkzeug gearbeitet wird, das die vorstehend angegebenen Merkmale aufweist;
[0080] wobei ein Teil des in die Kaverne eingeführten und den Schichtstoff verformenden fluiden Druckmittels auch gegen das Dichtmittel strömt, das eine strangförmige Profildichtung bildet, die einen in die Nut einsetzbaren Körper hat, von dem wenigstens eine erste, einstückig angeformte Dichtlippe absteht, die von einer inneren Dichtlippenflanke sowie von einer äußeren Dichtlippenflanke begrenzt ist; und
[0081] diese Profildichtung so in die Nut eingesetzt ist, dass [0082] - sich diese erste Dichtlippe in einer auf die Druckglocke zu führenden Richtung erstreckt; und
[0083] - die innere Dichtlippenflanke bezüglich der Richtung der Dichtflächenebene schräg ausgerichtet ist, so dass das anströmende und auf die innere Dichtlippenflanke treffende fluide Druckmittel die erste Dichtlippe elastisch verformt und gegen den Schichtstoff presst.
[0084] Sofern hier mit einem Formwerkzeug dieser Art gearbeitet wird, das eine rechteckige Formfläche von wenigstens 800 cm2 hat, dann können nach diesem Verfahren Tiefziehteile oder mit einem solchen Tiefziehteil beschichtete Gegenstände erzeugt werden, die eine maximale lineare Abmessung, insbesondere Länge bis zu etwa 36 cm aufweisen. Beispielsweise können hier nach dem erfindungsgemäßen Verfahren Tiefziehteile oder beschichtete Gegenstände hergestellt werden, die eine Länge von etwa 20 cm bis 36 cm haben.
[0085] Mit einem Formwerkzeug dieser Art, das eine rechteckige Formfläche von wenigstens 2340 cm2 hat, lassen sich nach diesem Verfahren Tiefziehteile oder beschichtete Gegenstände erzeugen, die eine maximale lineare Abmessung insbesondere Länge von etwa 60 cm aufweisen. In diesem Falle können nach dem erfindungsgemäßen Verfahren beispielsweise Tiefziehteile oder beschichtete Gegenstände hergestellt werden, die eine Länge von etwa 36 cm bis 60 cm haben.
[0086] Sofern hier ein Formwerkzeug dieser Art verwendet wird, das eine rechteckige
Formfläche von wenigstens 5000 cm2 hat, dann können nach diesem Verfahren Tiefziehteile und beschichtete Gegenstände erzeugt werden, die eine maximale lineare Abmessung, insbesondere Länge bis zu etwa 96 cm aufweisen. Beispielsweise können hier nach dem erfindungsgemäßen Verfahren Tiefziehteile oder beschichtete Gegenstände hergestellt werden, die eine Länge von etwa 60 cm bis 96 cm haben.
[0087] VORTEILHAFTE AUSGESTALTUNGEN
[0088] Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
[0089] Das erfindungsgemäße Formwerkzeug hat wenigstens eine Formfläche von 800 cm2 Eine rechteckige Formfläche von 800 cm2 kann beispielsweise mit einem rechteckigen Rahmen der zweiten Formhälfte oder mit einem rechteckigen Rahmen der Mutterform der zweiten Formhälfte erhalten werden, der Innenabmessungen von 400 mm x 200 mm aufweist. Damit lassen sich Tiefziehteile oder beschichtete Gegenstände erzeugen, die eine maximale lineare Abmessung, hier insbesondere Länge bis zu etwa 36 cm haben.
[0090] Eine beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Formwerkzeugs hat eine Formfläche von 2340 cm2. Diese Formfläche kann mit Hilfe eines rechteckigen Rahmens bereitgestellt werden, der Innenabmessungen von 650 mm x 360 mm aufweist. Damit lassen sich Tiefziehteile oder beschichtete Gegenstände erzeugen, die eine maximale lineare Abmessung, hier insbesondere Länge bis zu etwa 60 cm haben. Als solche Tiefziehteile oder beschichteten Gegenstände kommen insbesondere die mit Bedienelementen versehenen Blenden von Haushaltsgeräten, wie etwa Waschmaschine, Trockner, Spülmaschine, Kühlschrank, Mikrowelle (so genannte "weiße Ware") in Betracht, die häufig einem Rastermass (Breite) von 60 cm entsprechen.
[0091] Eine andere alternative Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Formwerkzeugs hat eine Formfläche von 5000 cm2. Diese Formfläche kann mit Hilfe eines rechteckigen Rahmens bereitgestellt, der Innenabmessungen von 1000 mm x 500 mm aufweist. Damit lassen sich Tiefziehteile oder beschichtete Gegenstände erzeugen, die eine maximale lineare Abmessung, hier insbesondere Länge bis zu etwa 96 cm haben. Als solche Tiefziehteile oder beschichtete Gegenstände kommen beispielsweise großflächige Interieurteile, wie etwa Teile der Innenverkleidung, von Türen, von Türholmen, vom Armaturenbrett und sonstigen Bestandteile der Innenausstattung für Kraftfahrzeuge, und andere Fahrzeuge, Flugzeuge, Boote und dgl. in Betracht. Auch an die Oberflächen von Möbeln und die Gestaltung der Wandelemente von Aufenthaltsräumen ist hier zu denken.
[0092] Sofern das erfindungsgemäße Formwerkzeug eine rechteckige Formfläche hat, kann für diese rechteckige Formfläche ein Verhältnis von Länge : Breite von 1,8 bis 2,2 : 1 vorgesehen werden. Eine solche rechteckige Formfläche ist mit den verfügbaren Hochdruckpressen und Ausrüstungen kompatibel. Jedoch ist die Erfindung keinesfalls auf ein Formwerkzeug mit rechteckiger Formfläche beschränkt. Sofern es die Stückzahlen an umzuformendem Tiefziehteil oder an zu beschichtendem Gegenstand erlauben, kann eine an die Gestalt des Tiefziehteils bzw. zu beschichtendem Gegenstand an- gepasste Formfläche vorgesehen werden. Alternativ könnte auch eine kreisrunde oder ovale Formfläche vorgesehen werden. In allen diesen Fällen hat das erfindungsgemäße Formwerkzeug eine Formfläche von wenigstens 800 cm2 oder eine noch größere Formfläche.
[0093]
[0094] Weiterhin kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass
[0095] die Nut eine im Querschnitt quadratische bis rechteckige Aussparung bildet, und
[0096] der in diese Nut einsetzbare Körper der Profildichtung einen angepassten, im Wesentlichen quadratischen bis rechteckigen Querschnitt hat. Die Nut wird - abgesehen von den gekrümmten Abschnitten in den Eckenbereichen - typischerweise von ebenen Flächen begrenzt, etwa von einem ebenen Nutgrund und von dazu orthogonalen ebenen Nut-Seitenwänden. Typischerweise kann eine solche Nut - ausgehend von der Richtung der Dichtflächenebene - eine Tiefe von etwa 4 mm bis 8 mm, beispielsweise eine solche Tiefe von etwa 6 mm haben. Die zur Kaverne benachbarte Nut- Seitenwand kann eine etwas geringere Höhe haben und über eine Abschrägung in die Dichtfläche übergehen (vgl. Fig. 6).
[0097] Der in die Nut einsetzbare Körper wird begrenzt von zwei gegenüber angeordneten Seitenflächen, von einer, zum Nutgrund benachbarten Fußfläche und von einer gegenüber befindlichen Kopffläche. Von diesem Körper steht wenigstens eine erste einstückig angeformte Dichtlippe ab. Diese erste Dichtlippe kann einen keilförmigen Querschnitt haben, dessen Spitze fehlt, so dass die erste Dichtlippe hier ein stumpfes Ende aufweist. Beide, die innere Dichtlippenflanke und die äußere Dichtlippenflanke sind je eben ausgebildet und gerade ausgerichtet. Bei einer ersten Ausführungsform der strangförmigen Profildichtung entwickelt sich diese erste Dichtlippe im wesentlichen aus der Kopffläche des Körpers heraus (vgl. Fig. 6). Vorzugsweise ist hier vorgesehen, dass die innere Dichtlippenflanke der ersten Dichtlippe an dieser ersten Ausführungsform Profildichtung mit der Richtung der Dichtflächenebene einen Winkel (α) einschließt; vorzugsweise hat dieser Winkel (α) einen Wert von 20° bis 30°; noch weiter bevorzugt einen solchen Wert von etwa 26°. Die äußere Dichtlippenflanke kann dann mit der Richtung der Dichtflächenebene einen Winkel (ß) einschließen; vorzugsweise hat dieser Winkel (ß) einen Wert von 8° bis 16°; besonders bevorzugst einen solchen Wert von etwa 12°. Ausgehend von den üblichen Materialien für eine solche strangförmige Profildichtung weist eine solche Dichtlippe hohe Stabilität und ausreichende Flexibilität auf, um von dem anströmenden fluiden Druckmittel wirksam gegen den Schichtstoff gepresst zu werden, um so eine hohe und sichere Abdichtung der Druckglocke gegenüber dem Schichtstoff zu erzielen.
[0098] Eine Profildichtung dieser Art hat eine Höhe "h", die hier von der Fußfläche des in die Nut einsetzbaren Körpers bis zur entfernten Kante am stumpfen Ende der ersten Dichtlippe gemessen wird. Vorzugsweise hat bei dieser ersten Ausführungsform der Profildichtung diese Höhe "h" einen Wert von 8 mm bis 12 mm, besonders bevorzugt ist hier eine solche Höhe "h" von etwa 9 mm bis 10 mm. Auch wenn die umlaufende, strangförmige Profildichtung dieser Art eine Länge größer 100 cm hat, wird mit dieser Ausgestaltung und mit diesen Abmessungen eine gute Abdichtung der Druckglocke gegenüber den verschiedensten Schichtstoffen erzielt, und ein sicherer Sitz der strangförmigen Profildichtung in der umlaufenden Nut erhalten. Im Wesentlichen kann sich die gesamte Dichtfläche der ersten Formhälfte in Richtung der Dichtflächenebene erstrecken.
[0099] Bei einer abgewandelten, mehr bevorzugten Ausführungsform des Formwerkzeugs kann vorgesehen sein, dass die an der ersten Formhälfte befindliche Dichtfläche im Randbereich zwischen Nut und Kaverne der Druckglocke eine gegenüber der Richtung der Dichtflächenebene zurückgesetzte Stufe bildet. Beispielsweise kann die Ebene dieser Stufe um etwa 2 bis 5 mm, und vorzugsweise um etwa 3 mm gegenüber der Richtung der Dichtflächenebene zurückgesetzt sein. Es wird ein breiterer Spalt für das unter hohem Druck anströmende, auf die Dichtlippe treffende und diese verformende fluide Druckmittel geschaffen, und ferner wird mehr Freiraum für die Verformung der Dichtlippe geschaffen. Hierdurch kann die Anlage der Dichtlippe an dem Schichtstoff und die damit erzielte Abdichtung noch weiter gesteigert und verbessert werden.
[0100] Auch in diesem Falle kann die Nut - ausgehend von der Richtung der Dichtflächenebene - eine Tiefe von etwa 4 mm bis 8 mm haben, beispielsweise eine solche Tiefe von etwa 6 mm haben. Die Kavernen benachbarte Nut- Seitenwand hat dann eine geringere Höhe von etwa 2 mm bis 5 mm, beispielsweise eine solche Höhe von etwa 3 mm, weil die Nut hier von der zurückgesetzten Stufe begrenzt ist, die gegenüber der Richtung der Dichtflächenebene um etwa 2 bis 5 mm, beispielsweise um etwa 3 mm zurückgesetzt ist. Das unter hohem Druck anströmende fluide Druckmittel wird die in die Nut eingesetzte Profildichtung gegen die gegenüberliegende hohe Nut- Seitenwand drücken, die typischerweise eine Höhe von etwa 4 mm bis 8 mm hat. Eine solche Ausgestaltung erhöht die Sicherheit gegen ein unbeabsichtigtes Herausrutschen der Profildichtung aus der Nut, selbst wenn die strangförmige Profildichtung eine Länge größer 100 cm hat, und ein besonders hoher Druckmitteldruck bis zu etwa 300 bar angewandt wird.
[0101] Für diese abgewandelte Ausführungsform des Formwerkzeugs ist vorzugsweise auch eine abgewandelte zweite Ausführungsform der strangförmigen Profildichtung vorgesehen, bei welcher sich die erste Dichtlippe im wesentlichen aus dem Eckenbereich des in die Nut einsetzbaren Körpers heraus entwickelt, der von der Kopffläche und der zur Kaverne der Druckglocke benachbarten Seitenfläche des Körpers begrenzt ist (vgl. Fig. 7). Es wird mehr Raum für die Dichtlippe und deren Verformung geschaffen, was eine größere/längere Dichtlippe ermöglicht. Ferner wird mehr Raum für die Verformung der Dichtlippe durch das unter hohem Druck anströmende und auf die Dichtlippe treffende fluide Druckmittel geschaffen.
[0102] Auch diese zweite Ausführungsform der strangförmigen Profildichtung ist mit einer ersten Dichtlippe versehen, die vorzugsweise einen keilförmigen Querschnitt hat, dessen Spitze fehlt, so dass die erste Dichtlippe hier ein stumpfes Ende aufweist. Beide, die innere Dichtlippenflanke und die äußere Dichtlippenflanke sind je eben ausgebildet und gerade ausgerichtet. Hier ist vorzugsweise vorgesehen, dass die innere Dichtlippenflanke der ersten Dichtlippe an dieser zweiten Ausführungsform der Profildichtung mit der Richtung der Dichtflächenebene einen Winkel (α) einschließt; vorzugsweise hat dieser Winkel (α) einen Wert von 24° bis 36°; noch weiter bevorzugt einen solchen Wert von etwa 30°. Die äußere Dichtlippenflanke kann dann mit der Richtung der Dichtflächenebene einen Winkel (ß) einschließen; vorzugsweise hat dieser Winkel (ß) einen Wert von 10° bis 15°; besonders bevorzugt einen solchen Wert von etwa 12°. Ausgehend von den üblichen Materialien für eine solche strangförmige Profildichtung weist eine solche Dichtlippe hohe Stabilität und ausreichende Flexibilität auf, um von dem anströmenden fluiden Druckmittel wirksam gegen den Schichtstoff gepresst zu werden, um so eine hohe und sichere Abdichtung der Druckglocke gegenüber dem Schichtstoff zu erzielen.
[0103] Für diese zweite Ausführungsform der Profildichtung ist eine von der Fußfläche des in die Nut einsetzbaren Körpers bis zur entfernten Kante am stumpfen Ende der ersten Dichtlippe gemessenen Höhe "h" vorgesehen, die vorzugsweise einen Wert von 6 mm bis 9 mm hat, besonders bevorzugt ist hier eine solche Höhe "h" von etwa 7 mm bis 8 mm. Auch wenn die umlaufende, strangförmige Profildichtung dieser Art eine Länge größer 100 cm hat, wird mit dieser Ausgestaltung und mit diesen Abmessungen eine gute Abdichtung der Druckglocke gegenüber den verschiedensten Schichtstoffen erzielt, und ein sicherer Sitz der strangförmigen Profildichtung in der umlaufenden Nut erhalten.
[0104] Gut bewährt hat sich auch eine alternative Ausgestaltung der strangförmigen Profildichtung dieser Art. In diesem Falle ist eine dritte Ausführungsform der Profildichtung vorgesehen, bei welcher von dem in die Nut einsetzbaren Körper zusätzlich zu der ersten Dichtlippe eine zweite, einstückig angeformte Dichtlippe absteht, die im Abstand zur ersten Dichtlippe angeordnet ist, und die sich in die gleiche Richtung erstreckt, wie die erste Dichtlippe (vgl. Fig. 8). Auch diese zweite Dichtlippe hat vorzugsweise einen keilförmigen Querschnitt, dessen Spitze fehlt, und das so gebildete stumpfe Ende der zweiten Dichtlippe stützt sich an einer Schulter und/oder an Abstützflächen ab, die an der zurückgesetzten Stufe im Randbereich der Dichtfläche ausgebildet sind. Bei dieser dritten Ausführungsform der Profildichtung drückt das anströmende fluide Druckmittel nicht nur die erste Dichtlippe unter deren elastischer Verformung gegen den Schichtstoff, um dort eine gute Abdichtung zu erzielen, sondern das anströmende Druckmittel presst auch die zweite Dichtlippe gegen deren Abstützfläche(n), womit auch der Körper der Profildichtung in die Nut gepresst und damit insgesamt der Sitz dieser Profildichtung innerhalb der Nut noch weiter gesteigert wird.
[0105] Vorzugsweise hat auch diese zweite Dichtlippe einen keilförmigen Querschnitt, dessen Spitze fehlt, so dass die zweite Dichtlippe hier ein stumpfes Ende aufweist. Beide, die innere Dichtlippenflanke und die äußere Dichtlippenflanke der zweiten Dichtlippe sind je eben ausgebildet und gerade ausgerichtet. Ausgehend von einer solchen Ausgestaltung ist vorzugsweise vorgesehen, dass die innere Dichtlippenflanke der zweiten Dichtlippe an dieser Profildichtung mit der Richtung der Dichtflächenebene einen Winkel γ einschließt; vorzugsweise hat dieser Winkel (γ) einen Wert von 16° bis 24°; noch weiter bevorzugt einen solchen Wert von etwa 19° bis 20°. Mit ihrer äußeren Dichtlippenflanke liegt die zweite Dichtlippe an einer Abstützfläche, die an der zurückgesetzten Stufe im Randbereich der Dichtfläche ausgebildet ist. Mit dieser Ausgestaltung wird auch an der zweiten Dichtlippe eine innere Dichtlippenflanke geschaffen, die bezüglich der Richtung der Dichtflächenebene schräg ausgerichtet ist, so dass das anströmende und auf diese innere Dichtlippenflanke treffende fluide Druckmittel die zweite Dichtlippe elastisch verformt und gegen ihre Anlage an der Abstützfläche presst. Dies erhöht insgesamt den Sitz der Profildichtung in ihrer Nut.
[0106] Hier werden gute Ergebnisse erzielt, wenn die mit zwei Dichtlippen versehene Profildichtung eine Höhe "h", - gemessen von der Basisfläche des in die Nut eingesetzten Körpers, bis zur dazu entfernten Kante am stumpfen Ende der ersten Dichtlippe - hat und diese Höhe "h" vorzugsweise einen Wert von 9 bis 12 mm hat; besonders bevorzugt ist hier eine solche Höhe "h" mit einem Wert von etwa 10 bis 11 mm. In diesem Falle kann die hohe Nut-Seitenwand ein Höhe von etwa 8mm bis 12 mm, beispielsweise eine solche Höhe von etwa 9 mm.
[0107] Weiterhin ist vorzugsweise vorgesehen, dass eine strangförmige Profildichtung der vorstehend beschriebenen Art aus einem thermoplastischen Polyurethan-Elastomermaterial besteht. Ein besonders gut geeignetes Polyurethan-Elastomermaterial weist eine Shore-A-Härte von 90 bis 100 auf; besonders bevorzugt ist hier ein thermoplastisches Polyurethan-Elastomermaterial mit einer Shore-A-Härte von etwa 95. Eine strangförmige Profildichtung aus einem derartigen Polyurethan-Elastomermaterial weist einerseits die notwendige Steifigkeit auf, um einen stabilen Sitz in der Nut zu gewährleisten, und ist trotzdem in ausreichendem Maße elastisch verformbar, damit sich die erste Dichtlippe unter der Einwirkung des anströmenden fluiden Druckmittels eng und sicher an den Schichtstoff anschmiegt, um eine sichere Abdichtung der mit fluidem Druckmittel beaufschlagten Druckglocke gegenüber dem Schichtstoff zu gewährleisten.
[0108] Strangförmige Profildichtungen aus dem genannten Polyurethan-Elastomermaterial sind handelsüblich zugänglich und werden beispielsweise von SKF Economos Deutschland GmbH, Robert-Bosch-Straße 11, 74321 Bietigheim-Bissingen, DE vertrieben. Hier sind auch bestimmte, nach den Vorgaben des Kunden gestaltete strangförmige Profildichtungen erhältlich, wie etwa die im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorgesehenen Profildichtungen.
[0109] Das erfindungsgemäße Formwerkzeug stellt eine Formfläche von wenigstens 800 cm 2 zur Verfügung. In diesem Falle kann für die beiden Formhälften je eine quaderförmige Gestalt vorgesehen sein, mit Außenabmessungen von etwa 420 mm x 220 mm. Die Nut an der Dichtfläche der ersten Formhälfte verläuft in einem Abstand von etwa 6 mm zum Rand dieser Dichtfläche benachbart zur Kaverne der Druckglocke. Die in die Nut eingesetzte Profildichtung bildet einen Strang mit geschlossenem Umfang; vorzugsweise hat dieser Umfang eine Länge im Bereich von etwa 100 bis
300 cm. [0110] In diesem Falle weist die in die Nut eingesetzte strangförmige Profildichtung längs ihres Umfangs gerade und gekrümmte Abschnitte auf; die gekrümmten Abschnitte folgen vorzugsweise einem Krümmungsradius größer 3 cm. Um eine ursprüngliche gerade, relativ steife Profildichtung aus dem vorstehend genannten thermoplastischen Polyurethan-Material in eine gekrümmte Nut mit diesem Krümmungsradius einzusetzen, wird die Profildichtung vorher vorzugsweise erwärmt, beispielsweise auf eine Temperatur im Bereich von etwa 40 C bis 5O0C. Diese Erwärmung kann mit Hilfe von Heißluft erfolgen.
[Ol l i] Nach ihrem Einsetzen in die Nut wird die strangförmige Profildichtung an ihren aneinander liegenden Stoßflächen verschweißt oder verklebt, um eine umlaufende und allseitig geschlossene Profildichtung zu erhalten. Untersuchungen haben gezeigt, dass die Klebestelle an einer solchen strangförmigen Profildichtung auch nach mehr als 30.000 Druckbelastungen dicht und elastisch bleibt.
[0112] Typischerweise wird die strangförmige Profildichtung innerhalb der Nut fixiert. Dies kann formschlüssig mit Hilfe mechanisch wirkender Mittel (Hinterschnitt, Spannleiste und dgl.) erfolgen oder durch Verklebung. Als Klebemittel kommen hier beispielsweise so genannte Sekundenkleber auf der Basis von Cyanacrylaten
[0113] in Betracht, gut geeignet ist hier beispielsweise ein von Kisling AG, Ringstrasse, 8137 Tegelswangen, SCHWEIZ unter der Handelsbezeichnung [ERGO 511]®
[0114] (= eingetragene Marke) vertriebener Sekundenkleber auf der Basis von Cyanacryl- säureethylester, der an Stahl eine Zugscherfestigkeit größer 17 N/mm2 aufweist. Mehr bevorzugt ist die Fixierung durch Verklebung. Eine solche Fixierung verhindert, dass die nach einem Umformungs schritt an dem Schichtstoff anliegende Profildichtung beim Öffnen des Formwerkzeugs und voneinander Entfernen der beiden Formhälften aus der Nut heraus gezogen wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
[0115] Nachstehend wird die Erfindung mehr im Einzelnen anhand bevorzugter Ausführungsformen mit Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert; die letzteren zeigen:
[0116] Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Formwerkzeug in geöffnetem Zustand;
[0117] Fig. 2 das Formwerkzeug nach Fig. 1 in geschlossenem Zustand nach Durchführung einer isostatischen Hochdruckumformung;
[0118] Fig. 3 eine schematische Längsschnittdarstellung einer Presse, in welcher das Formwerkzeug einsetzbar ist, um die Hochdruckumformung durchzuführen;
[0119] Fig. 4 eine schematische Querschnittsdarstellung dieser Presse; [0120] Fig. 5 eine ausschnitte weise perspektivische Darstellung der Doppel- Kniehebel- Anordnung einer solchen Presse; [0121] Fig. 6 anhand einer schematischen Querschnittsdarstellung einen Ausschnitt aus Fig.
1 mit einer ersten Ausführungsform einer strangförmigen Profildichtung; und [0122] Fig. 7 anhand einer schematischen Querschnittsdarstellung einen Ausschnitt aus Fig.
1 mit einer zweiten Ausführungsform der strangförmigen Profildichtung; und [0123] Fig. 8 anhand einer schematischen Querschnittsdarstellung einen Ausschnitt aus Fig.
1 mit einer dritten Ausführungsform der strangförmigen Profildichtung.
Bester Weg zur Ausführung der Erfindung
[0124] Als umzuformender, einlagiger oder mehrlagiger Schichtstoff können die bekannten, nach dem High-Pressure-Forming Verfahren umformbaren Schichtstoffe, Laminate und Verbundstoffe eingesetzt werden. Das Dokument EP 0 371 425 B 1 nennt hier einlagige oder mehrlagige Folienanordnungen aus kaltreckbaren, thermoplastischen oder duroplastischen Folienmaterialien, insbesondere Polycarbonate (beispielsweise die von BAYER AG vertriebenen MAKROLON- Sorten), Polyester, insbesondere aromatische Polyester (beispielsweise Polyalkylenterephthalate), Polyamide (beispielsweise PA 6- oder PA 66-Sorten, hochfeste "ARAMIDE-Folien"
[0125] (ARAMIDE® ist eine eingetragene Marke)); Polyimide (beispielsweise die unter der Handelsbezeichnung "KAPTON" (KAPTON® ist eine eingetragene Marke) vertriebenen Folien auf der Basis von PoIy- (diphenyloxid-pyromellith-imid)) sowie Po- lyarylate, die sich hier gut bewährt haben und vorzugsweise angewandt werden.
[0126] Weiterhin können die aus dem Dokument EP 0 691 201 Bl bekannten, 0,02 mm bis 0,8 mm dicken Folien aus thermoplastischem Kunststoff zusammen mit einer 3 μm bis 50 μm dicken Farbschicht eingesetzt werden. Als geeignete Folienmaterialien werden hier unter anderem thermoplastische aromatische Polycarbonate, thermoplastische Po- lyarylsulfone, thermoplastische Celluloseester, thermoplastische Polyvinylchloride und thermoplastische Styrol-Acrylnitril-Copolymerisate angegeben. Die Farbschicht enthält typischerweise Pigmente, die in einem bestimmten Farbschichtträger auf Basis Polycarbonat dispergiert sind. Alle dort beschriebenen Materialien und Materialkombinationen können auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden.
[0127] Weitere brauchbare Schichtstoffe sind in den Dokumenten DE 103 27 435 Al,
[0128] DE 10 2006 031 315 Al und DE 199 57 850 Al angegeben.
[0129] Einlagige Schichtstoffe haben - zusammen mit einer Farbschicht und/oder einer Metallisierung - typischerweise eine Schichtdicke von etwa 40 μm bis 2000 μm, vorzugsweise eine Schichtdicke von etwa 150 μm bis 800 μm. Mehrlagige Schichtstoffe, Laminate und Verbundstoffe, einschließlich der eingangs genannten Verbundstoffe mit mehrschichtigem Elektrolumineszens-Element haben typischer- weise eine Schichtdicke von etwa 60 μm bis etwa 2400 μm und vorzugsweise eine solche Schichtdicke von etwa 120 μm bis etwa 1200 μm; noch weiter bevorzugt sind hier Schichtdicken von etwa 150 μm bis etwa 375 μm.
[0130] Die Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Formwerkzeug 9 in geöffnetem Zustand;
[0131] die Fig. 2 zeigt dieses Formwerkzeug 9 in geschlossenem Zustand nach
Durchführung einer isostatischen Hochdruckumformung. Wie im Einzelnen aus den Figuren 1 und 2 ersichtlich, besteht das Formwerkzeug 9 im Wesentlichen aus einer ersten Formhälfte 10 und aus einer zweiten Formhälfte 60. Die erste Formhälfte 10 bildet eine Druckglocke und ist in einer Presse typischerweise oben angeordnet, so dass die offene Kaverne 17 der Druckglocke nach unten zeigt. Diese erste Formhälfte 10 hat einen abstehenden Halteflansch 11, der an einem umlaufenden Winkelprofil 89 gehalten ist, das seinerseits an einem oberen Formtisch 80 der Presse 70 angebracht ist. Die Kaverne 17 der Druckglocke wird von einem umlaufenden Steg 12 begrenzt, dessen Stirnfläche die umlaufende Dichtfläche 13 der ersten Formhälfte 10 bildet. Im wesentlichen kann sich der gesamte oder überwiegende Teil der Dichtfläche 13 in der Richtung "d" der Dichtflächenebene erstrecken. "Dichtflächenebene" bezeichnet hier und an anderer Stelle die Ebene der Dichtfläche 13. In dieser Dichtfläche 13 ist - in geringem Abstand zur Kaverne 17 der Druckglocke - eine umlaufende Nut 16 ausgespart. In diese Nut 16 ist eine umlaufende, strangförmige Profildichtung eingesetzt, die nachstehend mit Bezugnahme auf die Figuren 6, 7 und 8 näher erläutert ist. Bei einer abgewandelten Ausführungsform des Formwerkzeugs ist die Dichtfläche 13 an der ersten Formhälfte ebenfalls eben ausgebildet. Jedoch ist im Randbereich zwischen der Nut 16 und der Kaverne 17 eine gegenüber der Richtung "d" der Dichtflächenebene zurückgesetzte Stufe 14 ausgebildet. Typischerweise ist diese Stufe 14 um etwa 2 mm bis 5 mm gegenüber der Richtung "d" der Dichtflächenebene zurückgesetzt. Damit wird mehr Raum für das unter hohem Druck anströmende fluide Druckmittel geschaffen, das auf die Dichtlippe der Profildichtung treffen und diese verformen soll. Diese erste Formhälfte 10 begrenzt eine Kaverne 17, in welche ein Kanal 18 mündet, über den ein fluides Druckmittel zugeführt und wieder entfernt werden kann. Lediglich schematisch angedeutete Steuerorgane 19 regeln die Druckmittelversorgung. Das fluide Druckmittel kann eine erhöhte Temperatur aufweisen, insbesondere dann, wenn der zu verformende Schichtstoff bei der Beaufschlagung mit dem fluiden Druckmittel eine höhere Temperatur als die Umgebungstemperatur aufweist.
[0132] Dieses Formwerkzeug 9 hat eine zweite Formhälfte 60, die typischerweise unterhalb der ersten Formhälfte 10 angeordnet ist und sich auf einem unteren Formtisch 90 der Presse 70 abstützt. Zu dieser zweiten Formhälfte 60 gehört eine Tragplatte 61, eine Bodenplatte 63, und das eigentliche Werkzeug 64 mit den lediglich schematisch und bei- spielhaft angedeuteten Konturen 65, 65', 65"; sowie eine gefederte Mutterform 66, welche das Werkzeug 64 umschließt. Die Bodenplatte 63 kann vorzugsweise mit einer Heizeinrichtung ausgerüstet sein, die ihrerseits Heizdrähte und eine Regelungseinrichtung zur Temperaturkonstanthaltung aufweist. Damit kann die Temperatur der zweiten Formhälfte 60 an die Temperatur des Schichtstoffes 4 bei dessen Hochdruckumformung angepasst werden. Zwischen der Tragplatte 61 und der Bodenplatte 63 ist eine Lage aus wärme-isolierendem Material 62 angeordnet. Die Tragplatte 61 wird mit Hilfe der Winkelprofile 99 am unteren Formtisch 90 gehalten.
[0133] Die Mutterform 66 weist einen Rahmen 67 auf, der federnd auf Federn 68 abgestützt ist. Bei der dargestellten Ausführungsform begrenzen und definieren die Innenabmessungen des Rahmens 67 die Formfläche des Formwerkzeugs 9. Die obere Stirnfläche des Rahmens 67 bildet eine Auflagefläche 69 für den Schichtstoff 4. Dieser anfänglich ebene Schichtstoff 4 wird typischerweise an einem rahmenartigen Träger 5 gehalten, beispielsweise einer Palette. Am Außenumfang des Rahmens 67 der Mutterform 66 kann eine umlaufende, nach außen offene Stufe 69' ausgespart sein, in welche die rahmenartige Aussparung des Trägers 5 einsetzbar ist. Auf diese Weise kann der Träger 5 gegenüber der zweiten Formhälfte 60 des Formwerkzeugs 9 zentriert werden, wodurch eine passgenaue Anordnung des Schichtstoffes 4 bezüglich der Konturen 65, 65' und 65" erhalten wird, an welche dieser Schichtstoff 4 angeformt werden soll.
[0134] Ein Formwerkzeug dieser Art ist in einer Presse angeordnet, die nachstehend mit Bezugnahme auf die Figuren 3, 4 und 5 erläutert wird.
[0135] Eine typische Presse 70 weist einen oberen Formtisch 80, einen unteren Formtisch 90 und ein Säulengestell mit vier vertikal ausgerichteten Säulen 71 auf, an welchem die Formtische 80, 90 geführt sind. Für ein erfindungsgemäßes Formwerkzeug 9, das wenigstens eine Formfläche von 800 cm2 bereitstellt, ist typischerweise eine Anordnung gewählt, bei welcher die Säulen 71 an den Ecken eines Rechtecks angeordnet sind, das beispielsweise eine Länge von 750 mm und eine Breite von 580 mm hat. Jede Säule 71 ist am oberen Endabschnitt mit einem Außengewinde-abschnitt 72 versehen. Jeder Formtisch 80, 90 ist in der Draufsicht im Wesentlichen rechteckig ausgebildet und weist erweitere Eckenbereiche auf, in welchen je eine durchgehende Bohrung 84, 94 ausgespart ist, durch welche je eine Säule 71 geführt ist. Jeder Formtisch 80, 90 weist je eine Tischplatte 81 und 91 auf, die an je einem Traggestell 82, 92 abgestützt ist, das seinerseits mehrere Tragholme 83, 93 aufweist. Wie insgesamt aus den Figuren 3 und 4 ersichtlich, ist für die Presse 70 eine schwere, massive Konstruktion vorgesehen, die erhebliche Kräfte aufnehmen und/oder ausüben kann. Für ein beispielhaftes Formwerkzeug 9, das eine Formfläche von wenigstens 800 cm2 bereitstellt und das für einen maximalen Druck des fluiden Druckmittels von 300 bar ausgelegt ist, ist eine Presse vorgesehen, die mit Hilfe des noch zu erläuternden Antriebs eine Formschließkraft von wenigstens 2,4 Mega- Newton erzeugt.
[0136] Typischerweise ist der obere Formtisch 80 ist im Wesentlichen ortsfest angeordnet, kann jedoch zu Justierzwecken in geringem Umfang in vertikaler Richtung verstellt werden. Hierzu ist ein Kettengleichlauf vorgesehen. In die durchgehenden Bohrungen 84 am oberen Formtisch 80 ist je eine drehbar gehaltene Buchse 85 eingesetzt, die an ihrem Innenumfang mit einem Innengewindeabschnitt 86 versehen ist. Zusätzlich ist an jeder Buchse 85 ein Zahnkranz 87 befestigt. Eine motorisch angetriebene Kette 88 greift nacheinander in jeden Zahnkranz 87 ein und verursacht eine Drehung jeder Buchse 85 um den gleichen Betrag, was eine vertikale Verstellung des oberen Formtisches 80 längs der Gewindeabschnitte 75/86 bewirkt. Hierdurch kann der von der Schichtdicke des umzuformenden Schichtstoffes 4 abhängige Abstand zwischen der Dichtfläche 13 an der ersten Formhälfte 10 zur Auflagefläche 69 an der zweiten Formhälfte 60 in der Schließstellung des Formwerkzeugs 9 eingestellt werden.
[0137] Der untere Formtisch 90 ist vertikal verstellbar längs der Säulen 71 geführt. Der
Aufbau des Antriebs 100 zur Verstellung des unteren Formtisches 90 ist insbesondere aus den Figuren 3 und 4 ersichtlich; hier zeigt die linke Darstellung von Fig. 3 die obere Totstellung der Formtisch Verstellung (Schließstellung), und die rechte Teildarstellung der Fig. 3 zeigt die untere Totstellung der Formtischverstellung (Freigabestellung).
[0138] Zu diesem Antrieb 100 gehören ein elektrisch betätigter Stirnrad-Getriebebrems-
[0139] motor 101, der einen Kurbelantrieb 102 treibt. Die Kurbel 103 wirkt über ein Pleuel 104 auf ein verschiebliches Pleuellager 105, das an Führungsstäben 106 in vertikaler Richtung verschieblich geführt ist. Eine Doppel-Kniehebel- Anordnung 110 weist drei gelenkig miteinander verbundene Arme 111, 112 und 113 auf, die sämtlich an der gemeinsamen Kniehebelwelle 114 gelagert sind. Der erste Arm 111 erstreckt sich zwischen der Kniehebel welle 114 und eine Welle 107 am Pleuellager 105. Der zweite Arm 112 erstreckt sich zwischen der Kniehebel welle 114 und einer Stützwelle 108, die am Pressengestell abgestützt ist. Der dritte Arm 113 erstreckt sich zwischen der Kniehebelwelle 114 und einer Welle 115, die an den Tragholmen 93 des Hubgestells 92 des unteren Formtisches 90 abgestützt ist.
[0140] Wie aus der linken Teildarstellung nach Fig. 3 ersichtlich, erstrecken sich - in der oberen Totstellung der Kurbelbewegung - der erste Arm 111 im wesentlichen horizontal, und der zweite und dritte Arm 112 und 113 in vertikaler Richtung, parallel zu den Säulen 73 des Säulengestells. Der Stirnrad-Getriebebremsmotor kann exakt in dieser Stellung angehalten werden, welcher der Schließstellung des unteren Formtisches 90 entspricht. In dieser Stellung kann der Antrieb 100 einen besonders hohen Formdruck ausüben und/oder aufnehmen. Durch die sinusförmige Verstellung über Kurbelantrieb 102 und Doppel- Kniehebel- Anordnung 110 arbeitet der Antrieb 100 sehr leise, und der untere Formtisch 90 nimmt allmählich seine obere oder untere Endstellung beziehungsweise Totstellung ein. Die stärksten Kräfte wirken stets in vertikaler Richtung, parallel zu den Säulen 71, und eine Beschädigung der Säulen 71 und der Führungen 94 am unteren Formtisch wird sicher vermieden. Die gewünschte hohe Formschließkraft von etwa 3 bis 5 Mega- Newton und mehr kann mit einem Antrieb 100 erzielt werden, der vergleichsweise geringe Abmessungen aufweist. Durch entsprechende Ansteuerung des Motors 101 wird der untere Formtisch 90 so lange angehoben, bis er einen oberen Totpunkt erreicht hat und seine Schließstellung einnimmt; beziehungsweise so weit abgesenkt, bis der untere Formtisch 90 seinen unteren Totpunkt erreicht hat und eine Freigabestellung einnimmt. Exakt in diesen jeweiligen Endstellungen kann der Getriebebrems motor 101 angehalten werden.
[0141] Für ein Formwerkzeug mit einer besonders hohen Formfläche von 5000 cm2 oder größer kann ein abgewandelter Antrieb der Presse vorgesehen sein. Zur Erreichung der Schließstellung kann nicht nur der untere Formtisch angehoben werden, sondern gleichzeitig auch der obere Formtisch abgesenkt werden, bis eine der Schließstellung zugeordnete Arretierung der beiden Formtische in den jeweiligen Positionen erfolgt. Diese Ausgestaltung gewährleistet besonders hohe Formschließkräfte in einer Größenordnung von etwa 8 Mega- Newton.
[0142] An der Tischplatte 91 des unteren Formtisches 90 und an der Tischplatte 81 des oberen Formtisches 80 sind paarweise Winkelprofile 99, 89 angeordnet, die je eine Führungsnut begrenzen, in welche je ein Tragelement 12 der ersten Formhälfte 10 bzw. ein Tragelement 61 der zweiten Formhälfte 60 einschiebbar ist. Je eine - nicht dargestellte - Arretiervorrichtung sichert die eingeschobene Formhälfte 10 bzw. 60 in der vorgesehenen Anordnung. Die resultierende Einschubtechnik erlaubt einen schnellen Wechsel der Formhälften 10 bzw. 60 des Formwerkzeugs 9.
[0143] Im oberen Totpunkt der Verstellbewegung des unteren Formtisches 90 nimmt die zweite Formhälfte 60 des Formwerkzeugs 9 eine Schließstellung bezüglich der ersten Formhälfte 10 ein. Zum Erreichen dieser Schließstellung kann der innerhalb der Presse 70 befindliche Träger 5 für den Schichtstoff 4 geringfügig angehoben werden, beispielsweise um ca. 3 mm bis 4 mm, um bei Bedarf auch eine Positiv- Verformung des Schichtstoffes 4 durchzuführen. In dieser Schließstellung ist das Formwerkzeug 9 geschlossen, wie das mit Fig. 2 dargestellt ist. Die, die Mutterform 66 haltenden Federn 68 sind zusammengedrückt, und die untere Stirnfläche des Rahmens 67 der Mutterform 66 liegt an der Bodenplatte 63 an. Der von dem Träger 5 gehaltene Schichtstoff 4 befindet sich anfänglich in geringem Abstand oberhalb des Werkzeugs 64. Die Dichtfläche 13 der ersten Formhälfte 10 befindet sich in einem geringen Abstand von [Schichtdicke des Schichtstoffes plus 100 μm bis 1200 μm] zur Aufla- gefläche 69 an der Mutterform 66. Die in die Nut 16 eingesetzte Profildichtung sorgt für eine druckdichte Abdichtung zwischen der Dichtfläche 13 und dem Schichtstoff 4. Sofern ein fluides Druckmittel über den Kanal 18 in die Kaverne 17 eingeführt wird, trifft dieses Druckmittel auf die schräg gestellte innere Dichtlippenflanke 25 bzw. 35 an der ersten Dichtlippe 24 bzw. 34 der Profildichtung 20 bzw. 30 (vgl. nachstehende Figuren 6 und 7), verformt diese erste Dichtlippe 24 bzw. 34 elastisch und presst die so verformte erste Dichtlippe 24 bzw. 34 gegen die Oberfläche des Schichtstoffes 4. Auf diese Weise wird auch bei einer hohen Formfläche von wenigstens 800 cm2 und einem hohen Druckmitteldruck bis zum 300 bar eine sichere Abdichtung der Druckglocke gegenüber dem Schichtstoff 4 innerhalb der ersten Formhälfte 10 erhalten. Das in die Kaverne 17 eingeführte Druckmittel formt den Schichtstoff 4 innerhalb von 5 sec, vorzugsweise schlagartig an die Konturen 65, 65', 65" des Werkzeugs 64 an. Daraufhin wird mit Hilfe der Steuerorgane 19 die Kaverne 17 wieder entlastet, und der untere Formtisch 90 wird abgesenkt. Die Federn 68 heben die Mutterform 66 an, und der verformte Schichtstoff 4 wird vom Werkzeug 64 gelöst, bzw. der an einen, innerhalb der zweiten Formhälfte 60 befindlichen - nicht dargestellten - Gegenstand angeformte Schichtstoff wird zusammen mit diesem Gegenstand aus der zweiten Formhälfte 60 entnommen.
[0144] Nachstehend wird mit Bezugnahme auf die Figuren 6, 7 und 8 die strangförmige Profildichtung im Einzelnen erläutert, welche in die Nut 16 an der ersten Formhälfte 10 des Formwerkzeugs 9 eingesetzt ist. Die Fig. 6 zeigt - in vergrößertem Maßstab - einen Ausschnitt aus der Fig. 1, nämlich an der ersten Formhälfte 10 denjenigen Bereich, wo die Dichtfläche 13 in die Kaverne 17 übergeht und die Nut 16 ausgebildet ist. Bei dieser Ausgestaltung der ersten Formhälfte 10 erstreckt sich im wesentlichen die gesamte Dichtfläche 13 in der Richtung "d" der Dichtflächenebene. In diese, eine im Querschnitt quadratische bis rechteckige Aussparung bildende Nut 16 ist eine erste Ausführungsform des Dichtmittels eingesetzt, nämlich die strangförmige Profildichtung 50. Diese Profildichtung 50 besteht aus einem in die Nut 16 einsetzbaren Körper 51, von dem wenigstens eine erste, einstückig angeformte Dichtlippe 54 absteht. Sofern die Nut 16 eine im Querschnitt quadratische bis rechteckige Aussparung bildet, hat auch dieser Körper 51 einen angepassten, im Wesentlichen quadratischen bis rechteckigen Querschnitt. Benachbart zum Nutgrund befindet sich am Körper 51 dessen Fußfläche 52. Die in die Nut einführbaren Kanten am Körper 21 können abgefast sein.
[0145] Die am Körper 51 einstückig angeformte erste Dichtlippe 54 entwickelt sich aus dessen Kopffläche 53 heraus und hat einen im Wesentlichen keilförmigen Querschnitt, dessen Spitze fehlt. Folglich hat diese erste Dichtlippe 54 dort ein stumpfes Ende 57 und wird ansonsten begrenzt von der inneren Dichtlippenflanke 55 sowie von der äußeren Dichtlippenflanke 56. Diese innere Dichtlippenflanke 55 schließt mit der Richtung "d" der Dichtflächenebene einen Winkel α ein; vorzugsweise hat dieser Winkel α einen Wert von 20° bis 30°, besonders bevorzugt einen Wert von etwa 26°. Richtung "d" der Dichtflächenebene meint hier und nachfolgend diejenige Richtung, in welcher sich die Ebene der Dichtfläche 13 erstreckt. Die äußere Dichtlippenflanke 56 schließt mit der Richtung "d" der Dichtflächenebene einen Winkel ß ein; vorzugsweise hat dieser Winkel ß einen Wert im Bereich von 8° bis 16°; besonders bevorzugt einen Wert von etwa 12°.
[0146] Insbesondere diese Ausrichtung der inneren Dichtlippenflanke 55 ist bedeutsam, weil diese innere Dichtlippenflanke 55 bezüglich der Richtung "d" der Dichtflächenebene schräg ausgerichtet ist, so dass das unter einem Druck von 20 bar bis 300 bar anströmende und auf die innere Dichtlippenflanke 55 treffende fluide Druckmittel die Dichtlippe 54 elastisch verformt und gegen den Schichtstoff 4 presst.
[0147] Diese strangförmige Profildichtung 50 hat eine - von der Fußfläche 52 am Körper 51 bis zur entfernten Kante am stumpfen Ende 57 der ersten Dichtlippe 54 gemessene - Höhe "h"; vorzugsweise hat dies Höhe "h" einen Wert von 8 mm bis 12 mm, besonders bevorzugt einen solchen Wert von etwa 9 mm bis 10 mm. Mit diesen Abmessungen wird eine ausreichende elastische Verformung der ersten Dichtlippe 54 an der ersten Ausführungsform der strangförmigen Profildichtung 50 erzielt.
[0148] Die Fig. 7 zeigt - in vergrößertem Maßstab - einen Ausschnitt aus der Fig. 1, nämlich an der ersten Formhälfte 10 denjenigen Bereich, wo die Dichtfläche 13 in die Kaverne 17 übergeht und die Nut 16 ausgebildet ist. Hier ist eine abgewandelte Ausführungsform der ersten Formhälfte 10 vorgesehen, bei welcher im Randbereich zwischen der Nut 16 und der Kaverne 17 eine gegenüber der Richtung "d" der Dichtflächenebene zurückgesetzte Stufe 14 ausgebildet ist. In die Nut 16 ist eine zweite Ausführungsform des Dichtmittels eingesetzt, nämlich die strangförmige Profildichtung 20. Diese Profildichtung 20 besteht aus einem in die Nut 16 einsetzbaren Körper 21, von dem wenigstens eine erste, einstückig angeformte Dichtlippe 24 absteht. Sofern die Nut 16 eine im Querschnitt quadratische bis rechteckige Aussparung bildet, hat auch dieser Körper 21 einen angepassten, im Wesentlichen quadratischen bis rechteckigen Querschnitt. Benachbart zum Nutgrund befindet sich am Körper 21 dessen Fußfläche 22. Die in die Nut einführbaren Kanten am Körper 21 können abgefast sein.
[0149] Die am Körper 21 einstückig angeformte erste Dichtlippe 24 entwickelt sich im Wesentlichen aus dessen Eckenbereich heraus, der von dessen Kopffläche 23 und von dessen zur Kaverne 17 benachbarten Seitenfläche begrenzt ist. Diese erste Dichtlippe 24 hat einen im Wesentlichen keilförmigen Querschnitt, dessen Spitze fehlt. Folglich hat diese erste Dichtlippe 24 dort ein stumpfes Ende 27 und wird ansonsten begrenzt von der inneren Dichtlippenflanke 25 sowie von der äußeren Dichtlippenflanke 26. Diese innere Dichtlippenflanke 25 schließt mit der Richtung "d" der Dichtflächenebene einen Winkel α ein; vorzugsweise hat dieser Winkel α einen Wert von 24° bis 36°; besonders bevorzugt einen Wert von etwa 30°. Richtung "d" der Dichtflächenebene meint hier und nachfolgend diejenige Richtung, in welcher sich die Ebene der Dichtfläche 13 erstreckt. Die äußere Dichtlippenflanke 26 schließt mit der Richtung "d" der Dichtflächenebene einen Winkel ß ein; vorzugsweise hat dieser Winkel ß einen Wert im Bereich von 10 bis 15°; besonders bevorzugt einen Wert von etwa 12°.
[0150] Insbesondere diese Ausrichtung der inneren Dichtlippenflanke 25 ist bedeutsam, weil diese innere Dichtlippenflanke 25 bezüglich der Richtung "d" der Dichtflächenebene schräg ausgerichtet ist, so dass das unter einem Druck von 20 bar bis 300 bar anströmende und auf die innere Dichtlippenflanke 25 treffende fluide Druckmittel die Dichtlippe 24 elastisch verformt und gegen den Schichtstoff 4 presst.
[0151] Diese strangförmige Profildichtung 20 hat eine - von der Fußfläche 22 am Körper 21 bis zur entfernten Kante am stumpfen Ende 27 der ersten Dichtlippe 24 gemessene - Höhe "h"; vorzugsweise hat dies Höhe "h" einen Wert von 6 mm bis 10 mm, besonders bevorzugt einen solchen Wert von 8 mm bis 9 mm. Mit diesen Abmessungen wird eine ausreichende elastische Verformung der ersten Dichtlippe 24 erzielt.
[0152] Die Figur 8 entspricht im Wesentlichen der vorstehend erläuterten Fig. 7; abweichend zeigt die Fig. 8 eine Ausführungsform, bei welcher in die Nut 16 eine dritte Ausführungsform des Dichtmittels eingesetzt ist, nämlich die strangförmige Profildichtung 30, die zusätzlich zu einer ersten Dichtlippe 34 eine zweite Dichtlippe 44 aufweist.
[0153] Die Fig. 8 zeigt - in vergrößertem Maßstab - einen Ausschnitt aus der Fig. 1, nämlich an der ersten Formhälfte 10 denjenigen Bereich, wo die Dichtfläche 13 in die Kaverne 17 übergeht und die Nut 16 ausgebildet ist. Diese Nut 16 bildet eine im Querschnitt quadratische bis rechteckige Aussparung. Im Randbereich zwischen der Nut 16 und der Kaverne 17 ist eine gegenüber der Richtung "d" der Dichtflächenebene zurückgesetzte Stufe 14 ausgebildet. In dieser zurückgesetzten Stufe 14 kann nochmals eine treppenförmige Abstufung ausgebildet sein, so dass die Schulter 15 resultiert. In die Nut 16 ist eine dritte Ausführungsform des Dichtmittels eingesetzt, nämlich die strangförmige Profildichtung 30. Diese Profildichtung 30 besteht aus einem in die Nut 16 einsetzbaren Körper 31, von dem eine erste, einstückig angeformte Dichtlippe 34 absteht, sowie zusätzlich eine zweite, einstückig angeformte Dichtlippe 44 absteht, die im Abstand zur ersten Dichtlippe 34 angeordnet ist, und sich in die gleiche Richtung erstreckt, wie die erste Dichtlippe 34. Sofern die Nut 16 eine im Querschnitt quadratische bis rechteckige Aussparung bildet, hat auch dieser Körper 31 einen angepassten, im wesentlichen quadratischen bis rechteckigen Querschnitt. Benachbart zum Nutgrund befindet sich am Körper 31 dessen Basisfläche 32. Die in die Nut einführbaren Kanten am Körper 31 können abgefast sein.
[0154] Die am Körper 31 einstückig angeformte erste Dichtlippe 34 entwickelt sich im Wesentlichen aus dessen Eckenbereich heraus, der von dessen Kopffläche 33 und von dessen, zur Kaverne 17 benachbarten Seitenfläche begrenzt ist. Diese erste Dichtlippe 34 hat einen im Wesentlichen keilförmigen Querschnitt, dessen Spitze fehlt. Folglich hat diese erste Dichtlippe 34 dort ein stumpfes Ende 37 und wird ansonsten begrenzt von der inneren Dichtlippenflanke 35 sowie von der äußeren Dichtlippenflanke 36. Diese innere Dichtlippenflanke 35 schließt mit der Richtung "d" der Dichtflächenebene einen Winkel α ein; vorzugsweise hat dieser Winkel α einen Wert von 24° bis 36°, besonders bevorzugt einen Wert von etwa 30°. Die äußere Dichtlippenflanke 36 schließt mit der Richtung "d" der Dichtflächenebene einen Winkel ß ein; vorzugsweise hat dieser Winkel ß einen Wert im Bereich von 10° bis 15°; besonders bevorzugt einen Wert von etwa 12°.
[0155] Die zweite Dichtlippe 44 entwickelt sich aus der zur Kaverne 17 benachbarten Seitenfläche des Körpers 31 heraus. Auch diese zweite Dichtlippe 44 hat einen keilförmigen Querschnitt, dessen Spitze fehlt. Folglich hat diese zweite Dichtlippe 44 dort ein stumpfes Ende 47 und wird ansonsten begrenzt von der inneren Dichtlippenflanke 45 sowie von der äußeren Dichtlippenflanke 46. Diese innere Dichtlippenflanke 45 schließt mit der Richtung "d" der Dichtflächenebene einen Winkel γ ein; vorzugsweise hat dieser Winkel γ einen Wert von 16° bis 24°; besonders bevorzugt einen Wert von etwa 19° bis 20°. Das stumpfe Ende 47 dieser zweiten Dichtlippe 44 kann sich an der Schulter 15 oder an der zurückgesetzten Stufe 14 abstützen, die im Randbereich der Dichtfläche 13 ausgebildet ist. Ferner liegt die äußere Dichtlippenflanke 46 auf der verbleibenden Anlagefläche bis zur Schulter 15 oder bis zur zurückgesetzten Stufe 14 auf. Diese Anlagefläche bildet eine Abstützfläche für die zweite Dichtlippe 44.
[0156] Auch für diese dritte Ausführungsform der Profildichtung 30 ist die Ausrichtung der inneren Dichtlippenflanke 35 an der ersten Dichtlippe 34, sowie die Ausrichtung der inneren Dichtlippenflanke 45 an der zweiten Dichtlippe 44 bedeutsam. Beide inneren Dichtlippenflanken 35 und 45 sind bezüglich der Richtung "d" der Dichtflächenebene schräg ausgerichtet, so dass das unter einem Druck von 20 bar bis 300 bar anströmende und auf diese inneren Dichtlippenflanken 35 und 45 treffende fluide Druckmittel diese Dichtlippen 34 und 44 elastisch verformt; hierbei wird die erste Dichtlippe 34 gegen den Schichtstoff 4 gepresst; und die zweite Dichtlippe 44 wird gegen ihre Abstützfläche an der zurückgesetzten Stufe 14 und an die Schulter 15 gepresst, womit auch der Körper 31 dieser Profildichtung 30 in die Nut 16 gepresst wird, und der Sitz dieses Körpers 31 innerhalb der Nut 16 gesteigert und gesichert wird.
[0157] Diese strangförmige Profildichtung 30 hat eine - von der Basisfläche 32 am Körper 31 bis zur dazu entfernten Kante am stumpfen Ende 37 der ersten Dichtlippe 34 gemessene - Höhe "h"; diese Höhe "h" hat vorzugsweise einen Wert von 9 bis 12 mm; besonders bevorzugt einen Wert von 10 bis 11 mm.
[0158] Der anfänglich ebene Schichtstoff 4 wird typischerweise in Form einzelner Stücke eingesetzt. Solche Stücke können einzeln von Hand in das geöffnete Formwerkzeug 9 eingelegt werden. Alternativ kann je ein Stück Schichtstoff 4 an einem rahmenartigen Träger 5 angebracht werden und zusammen mit diesem Träger 5 in das geöffnete Formwerkzeug 9 eingeschoben werden. Der Träger 5 kann dann längs seiner Innenaussparung an der umlaufenden Stufe 69' abgesetzt werden, die am Außenumfang des Rahmens 67 der Mutterform 66 ausgebildet ist. Auf diese Weise kann eine exakte Positionierung des am Träger 5 gehaltenen Schichtstoffes 4 bezüglich der Konturen 65, 65', 65" am Werkzeug 64 in der zweiten Formhälfte 60 erreicht werden. Ein solcher, den zu verformenden Schichtstoff 4 haltender Träger 5 kann mit Hilfe eines - nicht dargestellten - Schlittens transportiert werden, der einerseits zwischen einer Auflagestation, wo der anfänglich ebene Schichtstoff 4 auf den Träger 5 aufgelegt wird sowie einer Entnahmestation, wo der verformte Schichtstoff bzw. der mit dem Schichtstoff beschichtete Gegenstand von dem Träger 5 entfernt wird und andererseits der Anlage an der zweiten Formhälfte 60 hin- und herbewegt werden. Alternativ kann der rahmenförmige Träger 5 eine Palette sein, und eine Vielzahl solcher Paletten kann mit Hilfe eines endlosen, umlaufenden Kettenförderers durch die verschiedenen Stationen geführt werden, wie das im Einzelnen in dem Dokument DE 41 13 568 Cl beschrieben ist.
[0159] Nach Einführung des Schichtstoffes 4 in das geöffnete Formwerkzeug 9 und Schließen der beiden Formhälften 10 und 60 kann die Umformung des ebenen Schichtstoffes 4 und Anformung an die in der zweiten Formhälfte 60 vorhandenen Konturen 65, 65', 65" nach dem in der Fachwelt gut bekannten Verfahren der Hochdruckverformung erfolgen; dieses Verfahren ist mehr im Einzelnen in dem Dokument EP 0 371 425 B 1 beschrieben. Wie dort im Einzelnen ausgeführt, kann der Schichtstoff 4 zum Zeitpunkt der Beaufschlagung mit dem fluiden Druckmittel eine höhere Temperatur aufweisen. Nach dem Dokument EP 0 371 425 B 1 wird kalt-reckbares Folienmaterial bei eine Arbeitstemperatur unterhalb der Erweichungstemperatur des Folienmaterials mit Hilfe eines fluiden Druckmittels unmittelbar und direkt beaufschlagt und isostatisch verformt. Diese Verformung kann beispielsweise bei einer Arbeitstemperatur zwischen 80 C und 130 0C durchgeführt werden. Sofern ein Schichtstoff auf der Basis Polycarbonat (PC) vorgesehen ist, kann die isostatische Umformung auch unter Bedingungen vorgenommen werden, bei welcher wenigstens eine Seite des gesamten Folienabschnitts oder des überwiegenden Teils des Folienabschnitts eine Folienoberflächentemperatur im Bereich von 180 0C bis 200 0C aufweist; wahlweise können einzelne ausgewählte Folienstücksegmente sogar eine noch höhere Temperatur aufweisen, welche diese Folienoberflächentemperatur um wenigstens 3 0C und um nicht mehr als 10 0C übersteigt. Sofern ein Schichtstoff auf Basis Polymethylme- thacrylat oder Poly(meth)acrylat (PMMA) vorgesehen ist, kann diese isostatische Umformung auch unter Bedingungen vorgenommen werden, bei welcher wenigstens eine Seite des gesamten Folienabschnitts oder des überwiegenden Teils des Folienabschnitts eine Folienoberflächentemperatur im Bereich von 130 0C bis 150 0C aufweist; auch in diesem Falle können wahlweise einzelne ausgewählte Folienstücksegmente sogar eine noch höhere Temperatur aufweisen, welche diese Folienoberflächentemperatur um wenigstens 3 0C und um nicht mehr als 10 0C übersteigt; vergleiche hierzu das Dokument DE 10 2007 046 472 Al.
[0160] Mit der ausdrücklichen Bezugnahme auf die Dokumente DE 41 13 568 Cl,
[0161] EP 03 71 425 Bl und DE 10 2007 046 472 Al soll deren Inhalt - soweit zum Verständnis der vorliegenden Erfindung hilfreich - auch zum Bestandteil der hier vorliegenden Anmeldungsunterlagen gemacht werden.
[0162] Das erfindungsgemäße Verfahren
[0163] zur Herstellung
[0164] eines tief gezogenen Kunststoff- Formteils bzw. Tiefziehteils oder
[0165] eines, eine dreidimensionale Kontur aufweisendes und mit
[0166] einem solchen Tiefziehteil beschichteten Gegenstandes,
[0167] wobei ein einlagiger oder mehrlagiger, anfänglich ebener Schichtstoff
[0168] in einem Formwerkzeug,
[0169] das eine erste, eine Druckglocke bildende Formhälfte und
[0170] das eine zweite Formhälfte aufweist,
[0171] an der sich oder in der sich eine Kontur befindet, oder
[0172] in der sich ein einlegbarer und wieder herausnehmbarer
[0173] Gegenstand befindet, der mit einer dreidimensionalen Kontur versehen ist,
[0174] mit einem fluiden Druckmittel, insbesondere Druckluft
[0175] unter einem Druckmitteldruck von 20 bar bis 300 bar
[0176] unmittelbar und direkt beaufschlagt wird und
[0177] innerhalb einer Zeitspanne kleiner 5 Sekunden isostatisch
[0178] an diese Kontur angeformt wird,
[0179] ist dadurch gekennzeichnet, dass
[0180] mit dem vorstehend beschriebenen Formwerkzeug gearbeitet wird,
[0181] das eine Formfläche von wenigstens 800 cm2 aufweist und mit der vorstehend beschriebenen, bestimmten, strangförmigen Profildichtung ausgerüstet ist. [0182] Bei diesem Verfahren strömt ein Teil des in die Kaverne eingeführten und den
Schichtstoff verformenden fluiden Druckmittels auch gegen das Dichtmittel strömt, das eine strangförmige Profildichtung bildet, die einen in die Nut einsetzbaren Körper hat, von dem wengistens eine erste, einstückig angeformte Dichtlippe absteht, die von einer inneren Dichtlippenflanke sowie von einer äußeren Dichtlippenflanke begrenzt ist.
[0183] Diese Profildichtung ist so in die Nut eingesetzt, dass
[0184] - sich diese erste Dichtlippe in einer auf die Druckglocke zu führenden
[0185] Richtung erstreckt; und
[0186] - die innere Dichtlippenflanke bezüglich der Richtung der Dichtflächen-
[0187] ebene schräg ausgerichtet ist, so dass das anströmende und auf die
[0188] innere Dichtlippenflanke treffende fluide Druckmittel die erste Dicht-
[0189] lippe elastisch verformt und gegen den Schichtstoff presst.
[0190] Insgesamt wird dieses Verfahren unter den bekannten Bedingungen der Hochdruckumformung (= High-Pressure-Forming) durchgeführt.
[0191] Hinsichtlich dieser bekannten Verfahrensbedingungen wird auf die vorstehend genannten Dokumente verwiesen, so dass sich hier eine erneute Beschreibung dieser Verfahrungsbedingungen erübrigt.
[0192] Im Falle der Umformung einlagiger, gegebenenfalls mit einer Farbschicht und/oder einer Metallisierung versehener Schichtstoffe, die eine Schichtdicke von 40 μm bis 2000 μm aufweisen, ist vorzugsweise vorgesehen, dass in der Schließstellung des Formwerkzeugs die Dichtfläche an der ersten Formhälfte in einem Abstand von
[0193] 90 μm bis 3200 μm zur Auflagefläche an der zweiten Formhälfte angeordnet wird.
[0194] Alternativ kann bei der Umformung mehrlagiger Schichtstoffe, beispielsweise auch mit einem flächigen Elektrolumineszenz-Element versehener Schichtstoffe, die eine Schichtdicke von 60 μm bis 2400 μm aufweisen, vorzugsweise vorgesehen werden, dass in der Schließstellung des Formwerkzeugs die Dichtfläche an der ersten Formhälfte in einem Abstand 110 μm bis 3600 μm zur Auflagefläche an der zweiten Formhälfte angeordnet wird, sofern hier mit einem Formwerkzeug der vorstehend beschriebenen Art gearbeitet wird, das eine rechteckige Formfläche von wenigstens 800 cm2 hat, können nach diesem Verfahren tiefgezogene Kunststoff-Formteile oder eine dreidimensionale Kontur aufweisende und mit einem solchen Kunststoff-Formteil beschichtete Gegenstände hergestellt werden, die je eine Länge von etwa 20 cm bis 36 cm haben.
[0195] Sofern hier mit einem Formwerkzeug der vorstehend beschriebenen Art gearbeitet wird, das eine rechteckige Formfläche von wenigstens 2340 cm2 aufweist, können nach diesem Verfahren tiefgezogene Kunststoff-Formteile oder eine dreidimensionale Kontur aufweisende und mit einem solchen Kunststoff-Formteil beschichtete Ge- genstände hergestellt werden, die je eine Länge von etwa 36 cm bis 60 cm aufweisen. [0196] Sofern hier mit einem Formwerkzeug der oben beschriebenen Art gearbeitet wird, das eine rechteckige Formfläche von wenigstens 5000 cm2 aufweist, können nach diesem Verfahren tiefgezogene Kunststoff-Formteile oder eine dreidimensionale Kontur aufweisende und mit einem solchen Kunststoff-Formteil beschichtete Gegenstände hergestellt werden, die je eine Länge von etwa 60 cm bis 96 cm aufweisen.
[0197] Bei Bedarf könnten auch erfindungsgemäße Formwerkzeuge bereitgestellt werden, die eine Formfläche, insbesondere eine rechteckige Formfläche je größer als 5000 cm2 aufweisen. Mit solchen Formwerkzeugen könnten nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auch tiefgezogene Kunststoff-Formteile oder eine dreidimensionale Kontur aufweisende und mit einem solchen Kunststoff-Formteil beschichtete Gegenstände hergestellt werden, die je eine maximale lineare Abmessung größer als 96 cm aufweisen.
[0198]

Claims

Ansprüche
[0001] Formwerkzeug (9) zur Hochdruckumformung eines einlagigen oder mehrlagigen
Schichtstoffes (4), mit einer ersten Formhälfte (10), die eine Druckglocke bildet, in die ein fluides Druckmittel, insbesondere Druckluft, unter einem Druckmitteldruck von 20 bar bis 300 bar einführbar ist, und diese erste Formhälfte (10) eine umlaufende Dichtfläche (13) hat, in der eine umlaufende Nut (16) ausgespart ist, in die ein umlaufendes Dichtmittel (20, 30, 50) eingelegt ist, und mit einer zweiten Formhälfte (60), an der oder in der sich eine Kontur (65, 65', 65") befindet, oder in der sich ein einlegbarer und wieder herausnehmbarer Gegenstand befindet, der mit einer Kontur (65, 65', 65") versehen ist, an welche Kontur (65, 65', 65") der mit dem fluiden Druckmittel beaufschlagte Schichtstoff (4) angeformt wird, und diese zweite Formhälfte (60) eine umlaufende Auflagefläche (69) für den Schichtstoff (4) hat, und diese zweite Formhälfte (60) eine von der ersten Formhälfte (10) entfernte Freigabestellung einnehmen kann sowie eine zur ersten Formhälfte (10) benachbarte Schließstellung einnehmen kann, in dieser Freigabestellung der Schichtstoff (4) in einer, die beiden Formhälften (10 und 60) voneinander trennenden Weise zwischen den beiden Formhälften (10, 60) einbringbar ist, und in dieser Schließstellung - die Dichtfläche (13) an der ersten Formhälfte (10) in einem Abstand von [Schichtdicke des umzuformenden Schichtstoffes (4) plus 50 μm bis 1.200 μm] zur Auflagefläche (69) an der zweiten Formhälfte (60) angeordnet ist, - der zwischen die beiden Formhälften (10, 60) eingebrachte Schichtstoff (4) an der Auflagefläche (69) anliegt, und - das Dichtmittel (20, 30, 50) zwischen dem Schichtstoff (4) und der Dichtfläche (13) abdichtet, dadurch gekennzeichnet, dass das Formwerkzeug (9) wenigstens eine Formfläche von 800 cm2 hat; das Dichtmittel eine strangförmige Profildichtung (20, 30, 50) ist, die einen in die Nut (16) einsetzbaren Körper (21, 31, 51) hat, von dem wenigstens eine erste, einstückig angeformte Dichtlippe (24, 34, 5 4) absteht, die von einer inneren Dichtlippenflanke (25, 35, 55) sowie von einer äußeren Dichtlippenflanke (26, 36, 56) begrenzt ist; und diese Profildichtung (20, 30, 50) so in die Nut (16) eingesetzt ist, dass - sich diese erste Dichtlippe (24, 34, 54) in einer auf die Druckglocke zu führenden Richtung erstreckt; und - die innere Dichtlippenflanke (25, 35, 55) bezüglich der Richtung (d) der Dichtflächenebene schräg ausgerichtet ist, so dass das anströmende und auf die innere Dichtlippenflanke (25, 35, 55) treffende fluide Druckmittel die erste Dichtlippe (24, 34, 55) elastisch verformt und gegen den Schichtstoff (4) presst.
[0002] Formwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das das Form- Werkzeug (9) wenigstens eine Formfläche von 2340 cm2 hat.
[0003] Formwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass das
Formwerkzeug (9) wenigstens eine Formfläche von 5000 cm2 hat.
[0004] Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Formwerkzeug (9) eine rechteckige Formfläche hat, die ein Verhältnis von Länge : Breite von 1,8 bis 2,2 : 1 aufweist.
[0005] Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (16) eine im Querschnitt quadratische bis rechteckige Aussparung bildet; und der in diese Nut (16) einsetzbare Körper (21, 31) der Profildichtung (20, 30) einen angepassten, im Wesentlichen quadratischen bis rechteckigen Querschnitt hat.
[0006] Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Profildichtung (50) einen in die Nut (16) einsetzbaren Körper (51) hat, der teilweise von einer Kopffläche (53) begrenzt ist; und an diesem Körper (51) eine erste Dichtlippe (54) einstückig angeformt ist, die sich im Wesentlichen über diese Kopffläche (53) heraus entwickelt.
[0007] Formwerkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die innere
Dichtlippenflanke (55) der ersten Dichtlippe (54) an der Profildichtung (50) mit der Richtung (d) der Dichtflächenebene einen Winkel (α) einschließt; und dieser Winkel (α) einen Wert im Bereich von 20° bis 30° hat.
[0008] Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die umlaufende Dichtfläche (13) an der ersten Formhälfte (10) eben ausgebildet ist; und im Randbereich zwischen der Nut (16) und der Kaverne (17) der Druckglocke eine gegenüber der Richtung "d" der Dichtflächenebene [= Ebene der Dichtfläche (13)] zurückgesetzte Stufe (14) ausgebildet ist.
[0009] Formwerkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die innere
Dichtlippenflanke (25, 35) der ersten Dichtlippe (24, 34) an der Profildichtung (20, 30) mit der Richtung (d) der Dichtflächenebene einen Winkel (α) einschließt; und dieser Winkel (α) einen Wert im Bereich von 26° bis 33° hat.
[0010] Formwerkzeug nach Ansprüche 8, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere
Dichtlippenflanke (26, 36) der ersten Dichtlippe (24, 34) an der Profildichtung (20, 30) mit der Richtung (d) der Dichtflächenebene einen Winkel (ß) einschließt; und dieser Winkel (ß) einen Wert im Bereich von 10° bis 15° hat.
[0011] Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die mit der ersten Dichtlippe (24) versehene Profildichtung (20) eine Höhe (h) - gemessen von der Fußfläche (22) des in die Nut (16) einsetzbaren Körpers (21) bis zur entfernten Kante am stumpfen Ende (27) der ersten Dichtlippe (24) - aufweist; und diese Höhe (h) einen Wert im Bereich von 6 mm bis 10 mm hat. [0012] Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Profildichtung (30) zusätzlich zu der ersten Dichtlippe (34) eine zweite Dichtlippe (44) aufweist; und diese zweite Dichtlippe (44) einstückig an dem in die Nut (16) einsetzbaren Körper (31) der Profildichtung (30) angeformt ist, im Abstand zur ersten Dichtlippe (34) angeordnet ist und sich in die gleiche Richtung erstreckt, wie die erste Dichtlippe (34).
[0013] Formwerkzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite
Dichtlippe (44) der Profildichtung (30) von einer inneren Dichtlippenflanke (45) und von einer äußeren Dichtlippenflanke (46) begrenzt ist; und diese innere Dichtlippenflanke (45) mit der Richtung (d) der Dichtflächenebene einen Winkel (γ) einschließt, und dieser Winkel (γ) einen Wert im Bereich von 16° bis 24° hat.
[0014] Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die mit zwei Dichtlippen (34, 44) versehene Profildichtung (30) eine Höhe (h) - gemessen von der Fußfläche (32) des in die Nut (16) einsetzbaren Körpers (31) bis zur entfernten Kante am stumpfen Ende (37) der ersten Dichtlippe (34) - aufweist; und diese Höhe (h) einen Wert im Bereich von 9 bis 12 mm hat.
[0015] Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die in die Nut (16) eingesetzte Profildichtung (20, 30, 50) einen Strang mit geschlossenem Umfang bildet; und dieser Umfang eine Länge im Bereich von 100 cm bis 300 cm hat.
[0016] Formwerkzeug nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die in die Nut
(16) eingesetzte Profildichtung (20, 30, 50) längs ihres Umfangs gerade und gekrümmte Abschnitte aufweist; und die gekrümmten Abschnitte einen Krümmungsradius größer 3 cm folgen.
[0017] Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die strangförmige Profildichtung (20, 30, 50) aus einem thermoplastischen Polyurethan-Elastomermaterial besteht.
[0018] Formwerkzeug nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoplastische Polyurethan-Elastomermaterial eine Shore-A-Härte von 90 bis 100 aufweist.
[0019] Verfahren zur Herstellung eines tief gezogenen Kunststoff- Formteils bzw. Tiefziehteils oder eines, eine dreidimensionale Kontur aufweisenden und mit einem tiefgezogenen Kunststoff-Formteil beschichteten Gegenstandes, wobei ein einlagiger oder mehrlagiger, anfänglich ebener Schichtstoff in einem Formwerkzeug, das eine erste, eine Druckglocke bildende Formhälfte und das eine zweite Formhälfte aufweist, an der sich oder in der sich eine Kontur befindet, oder in der sich ein einlegbarer und wieder herausnehmbarer Gegenstand befindet, der mit einer dreidimensionalen Kontur versehen ist, mit einem fluiden Druckmittel, insbesondere Druckluft unter einem Druckmitteldruck von 20 bar bis 300 bar unmittelbar und direkt beaufschlagt wird und innerhalb einer Zeitspanne kleiner 5 Sekunden isostatisch an diese Kontur angeformt wird, dadurch gekennzeichnet, dass mit einem Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 18 gearbeitet wird; wobei ein Teil des in die Kaverne (17) eingeführten und den Schichtstoff (4) verformenen fluiden Druckmittels auch gegen das Dichtmittel (20, 30, 50) strömt, das eine strangförmige Profildichtung (20, 30, 50) bildet, die einen in die Nut (16) einsetzbaren Körper (21, 31, 51) hat, von dem wenigstens eine erste, einstückig angeformte Dichtlippe (24, 34, 54) absteht, die von einer inneren Dichtlippenflanke (25, 35, 55) sowie von einer äußeren Dichtlippenflanke (26, 36, 56) begrenzt ist; und diese Profildichtung (20, 30, 50) so in die Nut (16) eingesetzt ist, dass - sich diese erste Dichtlippe (24, 34, 54) in einer auf die Druckglocke zu führenden Richtung erstreckt; und - die innere Dichtlippenflanke (25, 35, 55) bezüglich der Richtung (d) der Dichtflächenebene schräg ausgerichtet ist, so dass das anströmende und auf die innere Dichtlippenflanke (25, 35, 55) treffende fluide Druckmittel die erste Dichtlippe (24, 34, 54) elastisch verformt und gegen den Schichtstoff (4) presst.
[0020] Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass einlagige, gegebenenfalls mit einer Farbschicht und/oder einer Metallisierung versehene Schichtstoffe umgeformt werden, die eine Schichtdicke von 40 μm bis 2000 μm aufweisen; so dass in der Schließstellung des Formwerkzeugs (9) die Dichtfläche (13) an der ersten Formhälfte (10) in einem Abstand von 90 μm bis 3200 μm zur Auflagefläche (69) an der zweiten Formhälfte (60) angeordnet wird.
[0021] Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass mehrlagige
Schichtstoffe, beispielsweise auch mit einem flächigen Elektrolumineszenz- Element versehene Schichtstoffe umgeformt werden, die eine Schichtdicke von 60 μm bis 2400 μm aufweisen; so dass in der Schließstellung des Formwerkzeugs (9) die Dichtfläche (13) an der ersten Formhälfte (10) in einem Abstand 110 μm bis 3600 μm zur Auflagefläche (69) an der zweiten Formhälfte (60) angeordnet wird.
[0022] Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass mit einem Formwerkzeug gearbeitet wird, das eine rechteckige Formfläche von wenigstens 800 cm2 hat; und tiefgezogene Kunststoff-Formteile oder eine dreidimensionale Kontur aufweisende und mit einem solchen tiefgezogenen Kunststoff-Formteil beschichtete Gegenstände, hergestellt werden, die eine Länge von 20 cm bis 36 cm haben.
[0023] Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass mit einem Formwerkzeug gearbeitet wird, das eine rechteckige Formfläche von wenigstens 2340 cm2 hat; und tiefgezogene Kunststoff-Formteile oder eine dreidimensionale Kontur aufweisende und mit einem solchen tiefgezogenen Kunststoff-Formteil beschichtete Gegenstände hergestellt werden, die eine Länge von 36 cm bis 60 cm haben. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass mit einem Formwerkzeug gearbeitet wird, das eine rechteckige Formfläche von wenigstens 5000 cm2 hat; und tiefgezogene Kunststoff-Formteile oder eine dreidimensionale Kontur aufweisende und mit einem solchen tiefgezogenen Kunststoff-Formteil beschichtete Gegenstände hergestellt werden, die eine Länge von 60 cm bis 96 cm haben.
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