DE2420969B2

DE2420969B2 - Verfahren zum Herstellen eines Hohlschichtkörpers und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens

Info

Publication number: DE2420969B2
Application number: DE2420969A
Authority: DE
Inventors: Frank William Northminster Wilmington Del. Arnoth; Nathaniel Convers Mandenhall Pa. Wyeth
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1974-04-24
Filing date: 1974-04-30
Publication date: 1979-05-31
Also published as: DE2420969C3; JPS50144789A; FR2269420A1; FR2269420B1; GB1465564A; CA1041891A; JPS5537425B2; LU69938A1; DE2420969A1

Description

den Bereich wird durch ein Trennmittel sichergestellt, das in genau vorgegebener Lage vorgesehen ist, um das Verbinden der Folien durch zum Beispiel Heißsiegeln in den anderen Bereichen nicht zu gefährden. Die Folien müssen so in der Form angeordnet werden, daß der Trennmittelbereich genau mit den Formhohlräumen fluchtet. Insbesondere bei mehreren Formhohlräumen erfordert diese Ausfluchtutig und das genaue Aufbringen des Trenr'iiittels einen hohen Aufwand.

Aus der US-PS 32 94 387 ist ferner ein Verfahren zur Herstellung von Hohlschichtkörpern bekannt, bei dem eine Folie zunächst zur Ausbildung eines aus Vorsprüngen und Vertiefungen bestehenden Musters zwischen einer Prägewalze und einer beheizten Andruckwalze hindurchgeführt wird und die so geprägte Folie anschließend mit einer weiteren Folie verbunden wird, die entsprechende Vorsprünge und Vertiefungen aufweisen kann. Die entstehenden Hohlräume können halbkugelförmig, hexagonal oder zylindrisch ausgebildet sein. Die Verfahrensweise ist kontinuierlich und für eine Vielzahl gleichmäßig verteilter Hohlräume oder dergleichen geeignet. Sie ermöglicht jedoc.i nicht die Bildung von Vorformlingen aus den beiden miteinander zu verbindenden Folien.

Aus der US-PS 36 69 821 ist es bekannt, eine erste glasfaserverstärkte Kunststoffschicht durch eine Vakuumformvorrichtung zu führen, in welcher der Schicht das gewünschte Profil erteilt wird. Die Schicht läuft auf einem Förderband weiter und läuft zusammer mit einer zweiten Glasfaserschicht in einen Ofen, in welchem die beiden Schichten verbunden werden. Das Bilden der Profilierung und das Verbinden der beiden Schichten wird in voneinander getrennten Einzelvorrichtungen vorgenommen, soweit das Verfahren kontinuierlich oder halbkontinuierlich abläuft. js

Bei einer Variante dieses bekannten Verfahrens, bei welchem eine Einzelfertigung vorgesehen ist, wird zum Herstellen der beiden Schichten und zum Verbinden derselben eine einzige Form verwendet. Die Schichten werden da^ei jedoch erst dadurch gebildet, daß eine Harzmasse auf die beiden Formhälften aufgetragen wird. Die Formhälften werden anschließend durch Verschwenken aneinander gedrückt. Bei dieser Verfahrensausbildung ist zwar das Arbeiten mit einer einfachen Vorrichtung ermöglicht, jedoch sind durch das Aufbringen der Harzmasse die erzielbaren Arbeitsgeschwindigkeiten sehr eingeschränkt.

Schließlich ist aus der DE-OS 19 52 785 ein Verfahren bekannt, bei dem auf wenigstens einer Seite einer ersten Folienbahn ein Trennmiüel an den gewünschten, den zu bildenden Hohlräumen entsprechenden Stellen aufgebracht uiid die Trennmittel tragende Seite mit einer zweiten Materialbahn kaschiert wird, worauf die Hohlräume durch Eindrücken eines Fluids und Verwendung einer Preßform aufgeweitet werden. Bei diesem Verfahren ist es nicht möglich, den aufgeweiteten Hohlräumen eine genau vorgegebene Form zu erteilen, da die Aufweiliing regellos und allein unter der Wirkung des Fliiiddruckes erfolgt. Darüber hinaus ist auch hier der Arbeitsgang des genauen Auflegens eines Trennmit- wt tels erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß mit ihm die mittels einer Preßform erfolgende Herstellung eines Vcrstcifungsvorsprünge aufweisen hi den, aus Schichten aufgebauten Hohlschichtkörpers so vereinfacht ist, daß kc'u.c [Einführung eines Fluidzuführrohres zwischen die der Preßform zugeführten Folien und kein der gewünschten Form der Versteifungsvorsprünge entsprechender Trennmittelauftrag mehr erforderlich ist.

Diese Aufgabe wird gemäß diesem Tei! der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren entfällt das Einführen eines Zuführrohres zwischen die Folien, weil beim Anlegen eines Überdrucks oder eines Vakuums an der Form Fluid ohne weiteres von der oder den randscitigen Kantern) in die dort offenen Strömungskanäle oder von Löchern in einer der Folien eindringen kann. Jeder Trennmittelauftrag entfällt, da die Folien beim Aufweiten noch nicht endgültig verbunden sind und somit das Aufweiten auch ohne Trennmittel möglich ist. Ferner sorgt die Vielzahl der Strömungskanäle dafür, daß sich das Fluid ausreichend und schnell zwischen den Folien verteilt. Das Fluid wirkt stets wie ein Druckfluid, entweder weil es an sich erhöhten Druck besitzt und/oder weil der Druck ';i Schaffung eines Unterdruckes diesem gegenüber erhöht ist. Kommt ein Vorformling zum Einsatz, der einfacher zu handhaben ist als zwei Folien und deswegen bevorzugt verwendet wird, so dürfen die Folien bei diesem nur sehwach verbunden werden. Geeignete bekannte Verfahren für die Herstellung einer derartigen schwachen Verbindung sind:

Ultraschall-Punktschweißen, Kleben und elektrostatisches Verbinden, wobei eine elektrische Hochspannungsentladung entgegengesetzter Polarität außen an den Folien erfolgt. Ferner sind thermische Verbindungsverfahren geeignet, wobei die Folien durch erhitzte Walzen geführt werden. Falls die Folien bei thermischen Verfahren zu einer starken Bindung neigen oder falls eine starke Klebemittelbindung verwendet wird, wird die Breite der Vorsprünge geringer als die Foliendicke gewählt, so daß beim Aufweiten der jeweiligen Bereiche der Folien diese Vorsprünge, nicht jedoch dir Folien, abgerissen werden. Durch diese Verfahren wird sichergestellt, daß beim Herstellen der Vorformlinge die Si ömungskanäle für das Fluid ihre Form behalten und offenbleiben. Folien mit einem Muster einer Vielzahl von durchgehenden, rippenförmigen und mit Abstand parallel zueinander verlaufenden oder von inselartig angeordneten Vorsprüngen lassen sich nach bekannten Verfahren herstellen, zum Beispiel kann bei der Herstellung der Folien während des Abschreckens diejenige Oberfläche der Folie, welche als innere Grenzfläche des Vorformlings dient, geprägt, genutet oder in anderer Weise zur Ausbildung von Strömungskanälen in der Oberfläche der Folie behandelt werden. Diese Strömungskanäle können auch dadurch gebildet weHcn, daß die Folie durch eine profilierte Spritzform extrudiert wird. Nur eine oder beide Folien können in dieser Weise mit Strömungskanälen ausgebildet werden. Bei der endgültigen Verwendung der Folie kann der ausgeübte Druck so erhöht werden, daß sich die Vorsprünge verformen. F.s ergibt sich so eine größere Flüche, an der d.c- Folien zwischen den aufgeweiteten Bereichen miteinander verbunden sind.

Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 und J aufgefühi t.

Das Merkmal des Anspruchs 2 sieht vor, daß die Folien endgültig durch Druck und Wärme verbunden werden und daß dazu einfach mittels der Preßform nach dem Aufweiten ein stärkeres Zusammendrücken der Folien vorgenommen wird.

CicmäO dem Anspruch J erfolgt das Verbinden der

Folien durch Kleben, was bei einer Metallfolie und einer thermoplastischen Folie erforderlich sein kann.

Mit dem Verfahren können Hohlschichtkörper, wie Kraftfahrzeughauben und Instrumentabdeckungen für Kraftfahrzeuge, hergestellt werden, bei welchen eine Seite aus dekorativen Gründen glatt ausgebildet und die andere Seite zur Erzielung einer erhöhten Festigkeit gerippt ausgeführt ist.

Die Hohlschichtkörper können jedoch auch an beiden Seiten aufgeweitete Bereiche aufweisen.

Die F.rfindung betrifft sodann eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch J. Ausgegangen wird dabei von einer Verrichtung mit einer Pressenflächen aufweisenden Preßform, die der form der aufzuweitenden Bereiche entsprechende Formhohlräume aufweist und mit einer Einrichtung zum Zuführen des Druckfluids und gegebenenfalls zur Erzeugung von Vakuum ausgestattet ist. Eine Vorrichtung Hirsrr ArI ist an« Hrr I IS-PS 17 81 101 hrkannl

Sie ist gemäß diesem Teil der Erfindung derart ausgesta^et, daß die Pressenflächen in zwei Arbeitsstcllungen mit unterschiedlichem Abstand voneinander einstellbar sind, wovon die erste Arbeitsstellung der Formung der aufgeweiteten Bereiche und die zweite Arbeitsstellung mit gegenüber der ersten verringertem Abstand dem endgültigen Verbinden der Folie zugeordnet ist.

Als Folge dieser Ausbildung ist es möglich, die Folien so gegeneinander zu pressen, daß bei Zuführung des Druckfluids die Aufweitung der aufzuweitenden Bereiche erfolgen kann, ohne daß dieses Gegcncinanderprcssen in so starkem Ausmaß erfolgt, daß gleichzeitig die gebildeten Strömungskanäle für das Druckfluid verschlossen werden. Bei der bekannten Anordnung ist zur Aufrechterhaltung einer F'luid/utriilsöffnung das Einstecken eines Rohres zwischen die Folien erforderlich.

Ausführungsbcispielc der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

F ι g. I in schematischcr Darstellung die Herstellung eines Vorformlings;

F i g. 2 einen Vorformling, bei welchem die der anderen Folie zugewandte Innenfläche einer Folie mit einem Muster paralleler, durchgehender, rechteckförmi ger Vorsprünge verseher; ist. die zwischen sich .Sirömungskanäle freilassen:

F i g. 3 einen Vorformling, bei welchem die der anderen Folie zugewandte Innenfläche einer Folie mit einem Muster insclartigcr. rcchlcckigcr Vorsprünge versehen ist. die zwischen sich miteinander verbundene Strömungskanälc bilden:

F i g. 4 einen Vorformling, bei welchem die Innenfläche einer Folie mit einem Muster von inselartigcn. im wesentlichen kreisförmigen Vorsprüngen versehen isi, zwischen denen miteinander verbundene Strömungskanäle verbleiben:

F i g. 5 bis 8 verschiedene Stufen des erfindungsgemäßen Verfahrens, nämlich F i g. 5 den Vorformling in einem Ofen, F i g. 6 den Vorformling zw ischen zwei einander gegenüberliegenden Pressenflächen einer Preßform. Fig. 7 die geschlossenen Presser.Oächen und F i g. 8 die Beendigung des Verfahrens und die geöffneten Pressenflachen:

F i g. 9 eine Ausführungsform. bei welcher Luft durch die randseitigen Kanten des Vorformlings gedruckt wird:

Fig. !Ο eine Ausführungsiorrn. bei weicher im Formhohlraum ein Vakuum erzeugt wird,durch welches Luft durch die randseitigen Kanten des Vorformlings angesaugt wird, wodurch die laminierten Foliot voneinander gelöst und in Anlage mit dem Formhohl raum gebracht werden;

Fig. 11 einen Teilquerschnitt eines Vorformlings it der Längsachse des Vorformlings;

Fig. 12 einen Teilgrundriß einer Schale für Garnspu len;

Fig. 13 einen Teilquerschnitt der in Fig. 12 darge stellten Schale;

Fig. 14 im Querschnitt eine Heizvorrichtung zun Vorheizen des Vorformlings;

Fig. 15 im Querschnitt eine Aiisführiingsform. be welcher die Preßform und der Vorformling vcrtika fluchtend angeordnet sind und

Fig. 16 im Querschnitt die Preßform gemäß Fig. Γ in ihrer geschlossenen Stellung.

Die Herstellung eines Vorformlings und clessci Ausbildung wird nachfolgend anhand der Fig. I bis ^L

prwpnrltinn pinpc V^r

.'η dabei wegen der einfachen Handhabung, der Verfall rcnskontrolle und der richtigen fluchtung der Folier bevorzugt. Wie in Fig. I gezeigt, extrudieren Folienex trusionsvorrichtungen 1 und 2 jeweils thermoplastische Folien 3 und 4 auf Abschreckwalzen 5 und 6, die einet

y< schmalen Spalt 7 bilden, dessen Breite etwa dei Ciesamtdickc der ancinanclcrlicgenden Folien 3 und Ί entspricht. Die Abschreckwal/.e 5 läuft im Uhrzeiger sinn um. vnhrcnel die Abschreckwalze 6 im Gcgenuhr zeigersinn rotiert, so daß beide Folien in den .Spalt 7

i" gefördert werden.

Eine Prägewalze 8 ist zwischen der Folienextrusions vorrichtung 2 und dem Spalt 7 angeordnet und bildei zusammen mit der Abschreckwalze 6 einen Spalt. Die Prägewalze 8 versieh! jenen Bereich der Folie 4 mil

)') einem Prägemustcr. welcher die Innenfläche de< erhaltenen Laminats bildet. Es können auch beide Folier mit einem Prägemuster versehen werden.

Nachdem die Innenfläche mindestens einer Folie mil einem Prägcmustcr versehen wurde, treten die Folien ]

■in und 4 durch den von den Abschreckwalzen 5 und f gebildeten Spalt 7, in dem sie leicht gegenein.indci gedruckt werden, um eine fortlaufende, zusammenge setzte Folie zu ergeben, die auf einer Walze aufgewickelt werden kann oder einer Schneidvorrich

>'< lung zugeführt werden kann, die die zusammengesetzte Folie auf vorgegebene Längen unterteilt.

Die Stromungskanälc für das Fluid werden durch Teile des Prägemusters gebildet. Verschiedene Präge muster sind möglich. Die F i g. 2. 3 und 4 geben Beispiele

"■'i für die Ausbildung von Vorsprüngen, das heißt vor erhabenen Abschnitten, die sich als geeignet zur Bik" jng der Stromungskanälc erwiesen haben.

F i g. 2 zeigt einen laminierten Vorformling. Der Vorformling besteht aus zwei miteinander laminierter

« thermoplastischen Folien 9 und 10. Die Innenfläche 11 der Folie 9 ist glatt und die gegenüberliegende Innenfläche 12 der Folie 10 ist mit einem Prägemustet versehen, welches im Querschnitt aus rechteckförmigen Vorsprüngen 13 besteht, welche sich in einer kontinuier-

w) liehen parallelen Anordnung über die Breite der Folie erstrecken. Die Strömungskanäle 14 für das Fluid werden durch die offenen Rillen zwischen der Vorsprüngen gebildet, die an ihrer Oberseite durch die Folie 11 begrenzt werden. Die parallelen Strömungska-

^hi näle sind nicht miteinander verbunden. Diese Anordnung eignei sich besonders für verhäitnismässig dünne Folien und für komplizierte Preßformen. Fails die Formhohlräume der Preßform jedoch nicht miteinander

verbunden sind, müssen die mit jedem F^:orinhohlr;;um verbundenen Kanäle mit einer Fluidquelle in Verbindung stehen.

Die Fig. 3 und 4 zeigen weitere Prägemuster von miteinander verbundenen, zwischen den Folien verlaufenden Strömungskanälen für das Fluid. Fig. 3 zeigt zwei Folien 15 und 16 in einer Verbundanordnung, in welche- die Innenfläche der Folie 16 ein Prägemuster von rechteckigen, abgestumpften Vorsprüngen 17 aufweist, weiche zwischen sich Strömungskanäle 18 für ein Fluid bilden.

In [·' i g. 4 sind /wci Folien 19 und 20 miteinander laminiert, wobei die Innenfläche der Folie 20 ein Prägcmtister von kegelstumpfförmigen Vorsprüngen 21 aufweist, die zwischen sich Strömungskanäle 22 für ein Fluid bilden.

Die Verwendung des Vorformlings zur Herstellung eines mit aufgeweiteten Bciciihen versehenen Hohlschichtkörpers wird anschließend in Verbindung mit den F i g. 5, b. 7 und 8 beschrieben.

Gemäß [■' i g. 5 wird ein aus zwei miteinander laminierten Folien 23 und 24 bestehender Vorformling 23 in einem Ofen 26 auf die Warmformungstcmpcratur der Folien erhitzt. Nach dem F.rhitzen des Vorformlings wird dieser zwischen zwei sich gemäß Fig. 6 gegenüberliegende PrcssenHächen 27, 28 eingegeben. Die Preßform ist mit Formhohlräumcn versehen. Der Bereich des Vorformlings, welcher in den Formhohlraum der Preßform gedruckt werden soll, darf vor dem Blasvorgang die Preßform nicht berühren. Nur dann wird 'ie Folie in diesen Bereichen nicht durch die Preßform abgeschreckt. Diese Bereiche bleiben nahezu auf der ursprünglichen 1 lcizlcmpcratur.

Ist der Vorformling in die Preßform eingegeben, so werden die Prcsscnflächcn gemäß F i g. 7 zusammenge- J^ führt und es wird den .Strömungskanälen Fluid zugeführt. Als Fluid kann Luft verwendet werden. Es sind auch andere Gase, wie beispielsweise Stickstoff, geeignet. Ferner kann als Fluid eine Flüssigkeit, wie Wasser, ein geschmolzenes Polymeres, ein flüssiges Vorpolymercs oder ein flüssiger Schaum verwendet werden. Die Anwendung erhitzter Luft ist zweckmäßig, um eine vorzeitige Ankühlung des Vorformlings zu vermeiden. Besitzt der Hohlschichtkörper dünne Wände, so sollte die erhitzte Luft unter Druck eingeführt weiden, um die Entstehung eines Teilvakuums, mit einem möglichen Eindrücken der Wände zu verhindern, wenn der Hohlschichtkörper nach dem Formvorgang abkühlt.

Das Fluid wird den Strömungskanälen unter Überdruck über eine oder mehrere Eintrittsöffnungen zugeführt, die längs des Umfangs der laminierten Folienanordnung vorhanden sind, oder das Fluid wird durch Vakuum angesaugt. Ferner kann eine Kombination von Vakuum und Überdruck zur Zuführung des Fluids in die Strömungskanäle verwendet werden.

Wird ein Vakuum verwendet, so sind in den Pressenflächen kleine Löcher vorzusehen, über denen ein Vakumm erzeugt wird. Wird ein Überdruck verwendet, so muß darauf geachtet werden, die PreßfoTn zu entlüften oder in anderer Weise das Problem von Lufteinschlüssen im Formhohlraum zu vermeiden. Dies kann z. B. durch Abzugsöffnungen am Boden des Formhohlraums. Auskleidung des Hohlraums mit einem Gitter oder einer Anrauhung der Oberfläche ·" sine rnrmhnlnlrniimac nfCr-liAhnn

Die Fig. 6. 7 und 8 stellen die Verwendung eines Überdrucks zur Einführung von Luft in die Strömungskanäle zwischen den beiden Folien dar. welche den Vorformling bilden. Luft aus einen nicht dargestellten Verdichter wird durch die Leitung 31 gedrückt, sowie durch die Leitung 32 in der Preßform, und durch Löcher

33 in der Folie 24 in die Durchtrittsöffnungen 30 für das Fluid, welche zwischen den beiden Folien 23 und 24 vorhanden sind, so daß die Folien auseinandergeblasen und in Anlage gegen den Formhohlraum gedruckt werden, wobei insbesondere die Folie 24 gegen den Formhohlraum 29 der Preßform gedrückt wird. Die Formhohlräume 29 weisen eine angerauhte Oberfläche auf. In F i g. 8 sind die Pressenflächen 27 und 28 voneinander getrennt und ist der aus den Folien 24 und 25 gebildete Hohlschichtkörper teilweise aus der Preßform entnommen.

An den Stellen, an denen kein Hohlraum vorhanden ist. bleiben die Folien in Berührung miteinander. Diese Berührungspunkte verleihen dem erhaltenen Hohlschichtkörpcr Festigkeit und Steifigkeit.

F i g. 9 zeigt im Querschnitt die Verwendung einer Preßform, die zwei Arbeitspositionen besitzt, und das Einleiten von Luft längs der beiden Kanten des Vorformlings in .Strömungskanäle, die schräg zu diesen Kanten verlaufen. Dabei besteht der Vorformling aus drei miteinander laminierten thermoplastischen Folien und sind Strömungskanäle für ein Fluid nur zwischen den Folien 35 und 36 vorgesehen.

Das Herstellen des Hohlschichtkörpers erfolgt in einem Zwci-Stufcnverfahren. wobei in der ersten Stufe die Pressenflächen in einem vorgegebenen Ausmaß, welches mit »h« bezeichnet ist. gegeneinander gebracht werden, und zwar unmittelbar bevor die Zuführung des unter Druck stehenden Fluids erfolgt. Gemäß F i g. 9 entspricht der Abstand »h« zwischen den Pressenflächen 34, 34;) der Gesamtdicke der drei Folien 35, 35ii und 36 im erwärmten, aber noch nicht verformten Zustand.

Sobald die Pressenflächen zusammengebracht sind, wird Luft durch die Liifteinlässc 37 und 38 zugeführt. Die Luft gelangt über die Luftleitungen 39 und 40 in den Luftspalt 41,42 und in die Strömungskanäle 43 zwischen den Folien 35 und 36. Die in den Ströniungskanälen 43 zwischen den auf ihre Warmformungstemperatur erhitzten Folien vorhandene Luft bläst die Folien auseinander und drückt sie in die Formhohlräume 44 und 45. Die Formhohlräume 44 und 45 sind mit einer angerauhten Oberfläche versehen. Unmittelbar anschließend erfolgt ein weiteres Annähern der Pressenflächen 34, 34a. wodurch der Abstand »h« soweit verringert wird, daß ein Drucksiegeln oder Verschmelzen der Berührungsstellen, die nach dem Formen zwischen den Folien 35 und 36 verbleiben, erzielt wird. Zur Unterstützung der Abdichtung der Preßform und als 3egrenzungsanschlag für den Abstand der Pressenflächen ist eine elastische Dichtung 46 längs der Oberseite einer erhöhten Schulter 47 der Pressenfläche

34 vorgesehen.

Fig. 10 veranschaulicht ein Verfahren unter Verwendung eines Vakuums, um Luft in die Strömungskanäle zwischen den beiden den Vorformling bildenden Folien zu saugen.

In Fig. 10 sind zwei Pressenflächen 48, 49 in fluchtender Lage zueinander dargestellt, wobei ein Vorformling 50 zwischen ihnen angeordnet ist. Der Vorformling 50 wird durch zwei Folien 51 und 52 gebildet, wobei die Innenflächen beider Folien jeweils mit Strömungskanälen 53 bzw. 54 für ein Fluid versehen sind.

Beim Betrieb werden die Kammern 55 und 56 /weeks Evakuierung des Formhohlraums evakuiert, indem Luft durch eine Mehrzahl von Öffnungen 57, 58 angesaugt wird, welche vom Formhohlraum zu den Kammern führen. Auf diese Weise wird Atmosphärenluft über öffnungen 59 und 60 in die Form angesaugt und gelangt über Strömuntrskanäle 53 und 54 in die Strömungskanäle zwischen dtrt Folien 51 und 52, wodurch die Folien aufgeweitet und gegen ihren jeweiligen Formhohlraum gedrückt werden.

Zur Abdichtung der Preßform und als Begrenziingsanschlug zur Halterung der Pressenflachen in einem geringfügigen Abstand voneinander sind elastische Dichtungen 61 und 62 längs der Oberseite einer erhöhten Schulter der Pressenfläche 49 vorgesehen.

Beispiel I

Anschließend wird ein bevorzugtes Ausführungsbcispiei der Erfindung in Verbindung mit den Fig. II. Yl und 13 beschrieben.

Polyäthylen hoher Dichte, welches eine Dichte von 0,96 und einen Schmolzindex von 2,8 aufweist, wird in einer Menge von 60 Gewichtsteilen in der Schmelze mit 40 Gewichtsteilen eines Kaolinittons gemischt und zu Folien mit einer Dicke von 0,76 mm gegossen, deren Längsabmessungen etwa 72,5 cm und deren Breitenabmessungen etwa 54,6 cm betragen.

F.ine Seite einer Folie ist mit einem regelmäßigen Muster von Vorsprüngen und Einschnitten versehen. Die Vorsprünge und Einschnitte erstrecken sich parallel zueinander über die Breite der Folie normal zur Längsachse der Folie.

Die Vorsprünge und Einschnitte sind in einem der Anordnung nach F i g. 2 ähnlichen Muster ausgebildet, mit der Ausnahme, daß die Vorsprünge nicht rechteckig ausgebildet sind, sondern im Querschnitt die Form eines Trapezes besitzen.

Nachdem die Folien gegossen wurden und die Oberfläche einer Folie geprägt wurde, werden die Folien derart zusammengebracht, daß die geprägte Oberfläche der anderen Folie zugewandt ist.

Die Folien werden wahrend eines Erwärmungsvorgangs unter geringem Druck zu einem Vorformling laminiert, indem sie zwischen zwei mit flachen Oberflächen versehenen Heizplatten auf eine Temperatur von etwa !32°C erhitzt werden. Die Folien verbleiben zwischen den Heizplatten etwa zwischen 3.5 bis 4 Minuten. Abhängig von der Behandlungszeit werden die Folien selbst auf eine Temperatur von etwa 121 bis 132°C erhitzt.

Fig. 11 zeigt einen Teilquerschnitt des Vorformlings, welcher senkrecht zu den Vorsprüngen und Einschnitten geführt ist. Wie aus F i g. 11 ersichtlich ist, besteht der Vorformling aus zwei laminierten Folien 63 und 64. Die Folie 63 hat eine Dicke von 0,76 mm und weist zwei glatte Oberflächen auf, während die Folie 64 eine geprägte und eine glatte Oberfläche besitzt. Die geprägte Oberfläche ist der anderen Folie zugewandt.

Die Folie 64 besitzt in den Bereichen, wo keine Vorsprünge vorhanden sind, eine Dicke von 0,74 mm und im Bereich der Vorsprünge 65 eine Dicke von 0,99 mm. Die Vorsprünge besitzen eine Höhe von 0,25 mm und einen Abstand von 228 mm, gemessen von Mittelpunkt zu Mittelpunkt. Der trapezförmige Abschnitt ist oben 0,25 mm und unten 0,65 mm breit und besitzt eine Höhe von 0,25 mm.

Der erhitzte Vorformling wird in eine Preßform eingebracht, die zur Herstellung von Schalen für Garnspulen besMmmt ist. Die Preßform befindet sich auf Raumtemperatur. Die Preßform ist geschlossen und am F'ormhohlraum wird ein Vakuum von etwa 74 cm Hg (29 Zoll Hg) angelegt. Beim Evakuieren der Preßform wird Luft in die Strömungskanäle für das Fluid in dem Vorformling über die Kanten des Vorformlings angesaugt. Die Luft in den Strömungskanälen für das Fluid trennt die Folien und drückt sie in den Formhohlraum. Das Vakuum wird für etwa 5 bis

ίο 8 Sekunden angelegt, die Pressenflächen werden voneinander getrennt und der fertige Hohlschichtkörper wird entnommen.

Fig. 12 zeigt eine Tcilansicht eines hohlen, durch aufgeweitete Bereiche verstärkten laminierten Hohlschichtkörpers als Schale für Garnspulen. Fig. 13 stollt einen Querschnitt längs der Linie 13-13 der F' i g. 12 d:n. Die kreisförmigen Bereiche 66 der Schale bilden an beiden Seiten der Schale Ausnehmungen, um ein Ende einer Spule aufzunehmen. Die Bereiche 67 und 68 erhöhen die Festigkeit der Schale. Die aufgeweiteten Bereiche 68 können kurz oder länglich, gekrümmt oder geradlinig sein und sich in einer oder mehreren Richtungen erstrecken.

Beispiel 2

Ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel wird anschließend in Verbindung mit den Fig. 14 bis 16 beschrieben.

Zwei Folien aus mit Ton gefülltem Polyäthylen, welche die in Beispiel 1 beschriebene Zusammensetzung aufweisen, werden zur Herstellung eines Vorformlings laminiert, indem die Oberfläche der Folien erhitzt wird und diese mittels eines Walzenspalt oder durch eine breitflächige Ultraschallbindung zusammengcbracht werden. |ede Folie ist 1,14 mm dick und besitzt Abmessungen von 79 χ 61 cm. Eine Folie weist ein geprägtes Muster von Vorsprüngen mit einer Höhe von 0.25 mm auf, wobei die Gesamtanordnung eine Formgebung gemäß Fig. 11 aufweist mit der Ausnahme, daß die Vorsprünge einen Mittenabstand von 2,5 mm aufweisen.

Gemäß Fig. 14 ist die Gesamtanordnung 69 an einer Luftverteileranordnung 70 aufgehängt, wobei die Vorsprünge vertikal verlaufen, und die Luftvcrtcilcran-Ordnung ihrerseits an einer nicht dargestellten Förderkette aufgehängt ist. Die Luftverteilersnordnung hält sowohl die Gesamtanordnung 69 in hängender Lage zwischen zwei Reihen von Strahlungserhitzern 71 und dient zugleich als Luftverteiler während des anschließenden Warmformungsvorgangs. Die vertikale Lage ist deswegen vorgesehen, weil sehr dünne Vorformlinge in horizontaler Lage dazu neigen, während des Erwärmens durchzuhängen.

Die Strahlungserhitzer sind unter einem kleinen Winkel gegeneinander geneigt, wobei die Oberseiten derselben 33 cm und die Bodenflächen 20,4 cm im Abstand gegenüber der Gesamtanordnung 69 angeordnet sind. Dieser Abstand trägt dazu bei, eine Kaminwirkung auszugleichen, gemäß welcher die Unterseite der Gesamtanordnung 69 beim Hochsteigen der Wärme zu einer Abkühlung neigt. Die Wärmeverteilung wird ferner mittels eines Drahtgitters 72 oder einer perforierten Metallplatte reguliert, die zwischen der Wärmequelle und der Gesamtanordnung 69

6. angeordnet ist, um die Mittelabschnitte des Laminats vor einer zu starken Erwärmung zu schützen. Ein perforierter Metallschirm mit einem Öffnungsbereich von etwa 50%, welcher dreieckfön nige öffnungen

aufweist, die die Wärmeintensiti't der vertikalen und unteren horizontalen Kanten der Anordnung 69 erhöhen, sowie kreisförmige Öffnungen, welche die Wärmeintensität in einem ausgewählten schmalen Band im Bereich des oberen horizontalen Randes der Anordnung erhöhen, hat sich als zweckmäßig erwiesen.

Die Anordnung bleibt zwischen den Strahlungserhitzern für eine Zeitdauer von näherungsweise 2 Minuten und wird auf etwa 121 bis 138°Cerhitzt.

Gemäß Fig. 15 wird die erhitzte Gesamtanordnung 69, welche von der Luftvcrteileranordnung 70 erfaßt wird, zwischen die beiden Pressenflächen 71 und 73a gebracht. Eine Pressenfläche 73 ist auf einer stationären Platte 7<£ angeordnet, die fest mit einem nicht dargestellten Rahmen verankert ist. Die Pressenfläche 73.7 ist an einer beweglichen Platte 74.7 angebracht, die durch einen hydraulisch betätigten Kolben 75 betätigt wild. Die Pressenflächen dienen zur Herstellung der für Garnspulen bestimmten Schale gemäß Fig. i2 und befinden sich auf Raumtemperatur.

Nachdem der Vorformling zwischen die beiden Formhälften eingebracht wurde, wird durch den Preßkolben auf die Pressenfläche 73.7 eine .Schließkraft von 27 300 bis 31 800 N ausgeübt. Diese .Schließkraft verursacht ein Schließen der Preßform in einer ersten 2^ Stellung, bei welcher sich /wischen den Pressenflächen ein Spalt befindet, der näheriingswcise der Dicke der Anordnung entspricht. Die Spultbrcitc wird durch Einstellfedern 76 reguliert, welc'ie längs des Randes der stationärer Pressenflächen angeordnet sind, welche jo beim Schließen der Form in Anlage mit der beweglichen Pressenfläche kommen.

An der Bodenkante und den beiden nicht dargestellten vertikalen Kanten der Pressenflächen sind Klemmstäbe 77 angeordnet. Die Klemmstäbe sind neben den Vorderseiten der Pressenflächen angeordnet und stehen etwa 0,18 mm von diesen ab. so daß sie die Bodenkante und die beiden vertikalen Kanten der Gesamtanordnung 69 abdichten, wenn die Pressform in ihrer ersten Stellung geschlossen wird. Eine abgedichtete vertikale Kante ist in F i g. 16 dargestellt, welche einen horizontalen Teilquerschnitt durch die in ihrer ers'an Stallung befindliche Preßform darstellt.

Ist die Form geschlossen, so wird ein Vakuum von etwa 51 cm Hg am Formhohlraum über die in der Preßform vorgesehenen Löcher angelegt. Das Vakuum drückt die Folien gegen die Formhohlräume 78 und saugt Luft durch die Strömungskanäle in die aufgeweiteten Bereiche.

Nachdem die Klemmstäbe alle Kanten mit Ausnahme der oberen horizontalen Kante, die von der Luftverteilcranordnung gehalten wird, abgedichtet haben, wird Warmluft mit einem Druck von 1.03 bis 1,38 bar vom Luftverteiler durch die Strömungskanäle der Folienanordnung und in die aufgeweiteten Bereiche zugeführt. Die Warmluft sel/t die Schale unter Druck und verhindert ein Eindrücken der aufgeweiteten Bereiche des erhaltenen Hohlschichtkörpers bei der Abkühlung. Die Druckluft trägt ferner zur Herstellung eines formgetreuen Hohlschichtkörpers bei.

Anschließend wird eine Schlicßkraft, die 31 200 N übersteigt, ausgeübt, um die Pressenfläche 73a um einen Betrag von 0,25 mm gegen die Pressenfläche 73 zu verschieben. Während dieser Hochdruckstufe werden die beiden Schalenhälften dauerhaft verschweißt, die Strömungskiinälc für das Fluid werden durch Abflachung der Vorsprünge beseitigt und die vierte Kante der Gesamtanordnung wird gesiegelt.

Die Gesamtzeit für die Durchführung der Hochdruck- und Niederdruckstufe beträgt 2^sh bis 3 Sekunden, wonach die Preßform geschlossen gehalten wird, um eine Abkühlung der hergestellten Schale zu gestatten. Abschließend werden die Pressenflächen getrennt und der erhaltene Gegenstand wird entnommen.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

!. Verfahren zum Herstellen eines aus wenigstens zwei Folien, von denen wenigstens eine aus warmformbarem Material besteht, aufgebauten Hohlschichtkörpers mit in wenigstens einer der Folien vorgesehenen einzelnen aufgeweiteten Bereichen in vorgegebener Form z. B. als Rippen auf wenigstens einer Seite, wobei die Folien in Bereichen außerhalb der aufgeweiteten Bereiche miteinander verbunden sind, bei welchem Verfahren die Folien zusammengebracht werden, wobei ein Vorformling gebildet werden kann, und die aufgeweiteten Bereiche in einer Preßform mit der vorgegebenen Form der aufgeweiteten Bereiche entsprechenden Formhohlräumen unter Einwirkung von Wärme und Druck dadurch geformt werden, daß zwischen die Folien ein Druckfluid geführt wird und der jeweilige Bereich der Folien durch dieses Fluid aufgeweitet und in Anlage an die Wand des Formhohiraumes gebracht wird, wobei außen im Bereich der Formhohlräume Unterdruck herrschen kann, und bei dem die Folien miteinander verbunden und gekühlt werden, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgangsmaterial für wenigstens eine der Folien eine Folie verwerdet wird, die auf ihrer der anderen Folie zugewandten Innenfläche verteilt ein Muster einer Vielzahl von durchgehenden rippenförmigen mit Abstand parallel zueinander verlaufenden oder von inselartig angeordneten, in JO der Draufsicht beispielsweise kreis- oder rechteckförmigen Vorsprüngen aufweist, zwischen denen Strömungskanäle verbleiben, daß die Folien frei von einem das Verbinden in e'en aufzuweitenden Bereichen verhindernden Trennmittel oder dergleichen zum Einsatz kommen, daß bei Bildung eines Vorformlings nur eine schwache das Aufweiten niehl behindernde Bindung zwischen den Folien gewählt wird und daß das Formen der aufgeweiteten Bereiche vor dem endgültigen Verbinden der Folie und unter Zuführung des Druckfluids ausschließlich von den randseitigen Kanten der Folien her durrh die dort offenen Strömungskanäle oder von Löchern in einer der Folien her vorgenommen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das endgültige Verbinden der Folien unter Zufuhr von Wärme in der Preßform durch stärkeres Zusammendrücken der Folien vorgenommen wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbinden der Folien unter Einsatz eines Klebers vorgenommen wird.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, mit einer Pressenflächen aufwcisenden Preßform, welche der Form der aufzuweitenden Bereiche entsprechende Formhohlräumc aufweist, und mit einer Einrichtung zum Zuführen des Druckfluids und gegebenenfalls zur Erzeugung des Vakuums, dadurch gekennzeichnet, daß die Pressen- m) flächen (27', 28; 34, 34a; 48, 49; 73, 73a; in zwei Arbeitsstellungen mit unterschiedlichem Abstand voneinander einstellbar sind, wovon die ersie Arbeitsstellung der Formung der aufgeweiteten Bereiche und die zweite Arbeitsstellung mit μ gegenüber der ersten verringertem Abstand dem endgültigen Verbinden der Folien zugeordnet ist.

Die Erfindung betrifft zunächst ein Verfahren zum Herstellen eines Hohlschichtkörpers gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei derartigen Verfahren kann von jedem folienbildenden thermoplastischen Kunststoff ausgegangen werden, welcher warmformbar ist Dazu gehören Polyäthylen und Polypropylen, Polyester, wie Polyethylenterephthalat, Polyamide, wie Nylon, Polysulfone, Polycarbonate, Vinylpolymerisate, wie Polyvinylchlorid, und Polyvinylacetat, Polystyrol und cellulose Verbindungen, wie Celluloseacetatbutyral und Cellulosepropionat. Ferner sind Thermoplaste geeignet, welche infolge eines Zusatzes von Vernetzungsmitteln hitzegehärtet werden können. Das Formen der aufgeweiteten Bereiche läuft unter Druck und Wärme ab und damit als Warmformung. Warmformung ist ein Verfahren zum Erhitzen eines warmformbaren Materials, zum Beispiel eines thermoplastischen Kunststoffes, zwecks Erweichung des Materials und Formung des erweichten Materials in den gewünschten Körper, indem das material in Berührung mit einer formbiidenden Form gebracht wird, worauf das geformte Material abgeschreckt wird und ständig die Gestalt der Form annimmt.

Die Temperatur, auf welche das Material erwärmt wird, wird als Warmformungstempe^ratur bezeichnet und man versteht darunter jene Temperatur oder jenen Temperaturbereich, bei welcher cder in welchem das Material entsprechend einem gewünschten Umfangsverlauf geformt werden kann und dabei die erhaltene Form beibehält, wenn es abgekühlt und von der Formgebungskraft entlastet wird.

Der Temperaturbereich für die Warmformung kann empirisch für ein gegebenes Material ermittelt werden. Die folgende Prüfung hat sich dabei als brauchbar erwiesen:

Die niedrigste Formungstemperatur ist jene Temperatur, bei welcher aus der Folie eine rechteckförmige Erhebung mit ziemlich scharfen, £enau bestimmten Ecken ohne sichtbare Beschädigung des Materials gezogen werden kann. Die höchste Formungstemperatur ist jene Temperatur, bei welcher ein Folienblatt entweder so stark erweicht, daß es unter Einwirkung des eigenen Gewichts durchhängt (Schmelzdurchhang), sich im Aussehen ändert, versengt oder sich zersetzt.

Geeignete Warmformungstemperaturen sind: Verzweigtes Polyäthylen, 121 bis 191 °C (250 bis 375°F); lineares Polyäthylen, 149 bis 202⁰C (300 bis 395° F); Polypropylen. 149 bis 202⁰C (300 bis 395° F); nichtorientiertes Polyäthylentcrephthalat, 177 bis 204°C(350 bis 400° F); orientiertes Polyethylenterephthalat. 193 bis ?54°C (380 bis 490°F); und Polycarbonat (Polybisphcnol-A-carbonat, 227 bis 246°C (440 bis 475° F).

Es können verschiedene Erwärmungsverfahren verwendet werden einschließlich Strahlungswärme, dielektrischer Wärme, Konvektionswärme oder Kontakterwärmung etwa zwischen zwei erhitzten Platten (bei dünnen Folien). Das Gewicht ύ·:ν Platte trägt dazu bei, eine Wcllung oder ein Verziehen der dünnen Folien /u verhindern.

Ein Verfahren der genannten Art zur Herstellung eines Hohlschichtkörpers ist ims der US-PS 32 81 301 bekannt. Das Aufweiten der Folie und das Formen des Hohlschichtkörpers erfolgt dabei durch ein Druckfluid, das in dem aufgeweiteten Bereich über ein Fluid/.uführrohr /wischen die Folien zugeführt wird. Das Rohr wird /.wischen die beiden in der Preßform liegenden Folien eingeschoben. Die Trennung der Folien im aufzuweiten-