DE3601153A1 - Tiefzieh-formteil und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Formteiles mit zumindest einer ersten Schicht aus einem tiefziehbaren Material. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Formteil, insbesondere einen Behälter oder dessen Teile, wie Deckel oder dergleichen, mit zumindest einer ersten Schicht aus einem tiefziehbaren Material.

Tiefziehen ist ein Umformverfahren, welches vorteil­ haft bei bestimmten Metallen und besonders vorteilhaft bei thermoplastischen Kunststoffen einsetzbar ist. Insbesondere im Behälterbau lassen sich durch Tiefziehen von Folien oder Platten aus tiefziehbarem Material eine Vielzahl von Formteilen stark unterschiedlicher Formen kostengünstig herstellen. Um bestimmte Eigen­ schaften derartiger Formteile aus Tiefziehmaterial hervorzuheben oder zu verbessern ist es bekannt, die Formteile aus mehreren Schichten aus tiefziehbarem Material aufzubauen.

So ist in der OE-OS 21 56 690 ein Verfahren zur Her­ stellung eines Laminates aus zwei unterschiedlichen Schichten, die jede für sich tiefziehbar sind, und zur nachfolgenden Ausformung eines Formteiles mittels Tiefziehen aus dem Laminat bekannt. Eine der beiden Schichten ist bei dem bekannten Verfahren gasundurch­ lässig, wodurch die Gasundurchlässigkeit des gesamten Formteiles erhöht werden soll.

Zur Erhöhung der Festigkeit von Formteilen aus tiefge­ zogenem Material wird in der DE-PS 32 42 305 ein Ver­ fahren beschrieben, bei welchem Schichten aus gleichem Material gemeinsam in einem Tiefziehvorgang verformt werden, wobei die Schichten jedoch keine stoffliche Verbindung miteinander eingehen.

Es wird nochmals ausdrücklich darauf hingewiesen, daß bei den voranstehend genannten Verfahren zur Herstellung mehrschichtiger Formteile sämtliche Schichten aus tief­ ziehbarem Material bestehen.

Obwohl Formteile, die mit den genannten Verfahren her­ gestellt sind, bereits gute Eigenschaften aufweisen, ist doch eine weitere Verbesserung der Gebrauchseigen­ schaften wünschenswert, insbesondere auf solche Eigen­ schaften, die mit den bekannten Verfahren hergestellte Formteile bislang nicht aufweisen. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das aus der DE-OS 21 56 690 bekannte Verfahren weiterzuentwickeln und ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit dem weitere Verbesserungen der Eigenschaften von Formteilen erzielbar sind. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, mehrschich­ tige Formteile mit verbesserten Eigenschaften bereit­ zustellen.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, in für den Fachmann zunächst erstaunlich anmutender Weise neben zumindest einer Schicht auf einem tiefziehbaren Material zumindest eine weitere Schicht aus einem Ma­ terial zu verwenden, welches an sich nicht tiefziehbar ist.

Bezüglich des Verfahrens wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Formteiles aus zumindest einer ersten Schicht aus einem tiefziehbaren Material, auf welches eine zweite Schicht aus einem nicht tiefziehbaren Material aufgelegt wird, woran sich ein gemeinsamen Verformen der ersten und der zweiten Schicht mittels Tiefziehen anschließt.

Es hat sich nämlich in überraschender Weise gemäß der Erfindung herausgestellt, daß sogenannte "nicht tiefzieh­ bare" Materialien durchaus in einen Tiefziehvorgang integriert werden können. "Nicht tiefziehbar" bedeutet in diesem Zusammenhang, daß das Material der zweiten Schicht so beschaffen ist, daß es sich im Vergleich zu dem tiefziehbaren Material der ersten Schicht beim selben Tiefziehvorgang praktisch nicht durch Tiefziehen verformt. Selbstverständlich lassen sich hierfür, bedingt durch die große Variationsbreite der Eigenschaften be­ kannter Werkstoffe, keine allgemeinen Grenzen angeben, sondern die Eigenschaften "tiefziehbar" und "nicht tief­ ziehbar" lassen sich nur anhand eines konkreten Tiefzieh­ vorgangs erfassen.

Tiefziehbare Materialien sind bei Metallen insbesondere bestimmte Messingsorten und austenitischer Stahl. Bei Kunststoffen sind hier insbesondere die Thermoplaste (Plastomere) zu nennen, beispielsweise Polyäthylen, Polyvinylchlorid, Polypropylen, Polyisobutylen, Polystyrol, Polyamide sowie eine größere Anzahl von Copolymerisaten.

Die Materialien, aus denen erfindungsgemäß die zweite Schicht bestehen kann, sind in bezug auf den Umformvor­ gang des Tiefziehens so exotisch anmutende Stoffe wie Papier, Geflechte, Gewebe oder Vliese aus Metall, Glas­ faser- oder Kohlefaserwerkstoffen oder ähnliche. Durch das erfindungsgemäße Verfahren lassen sich zunächst erhebliche Kosteneinsparungen bei der Herstellung mehr­ schichtiger Formteile erzielen, die insbesondere dadurch bedingt sind, daß die zweite Schicht aus erheblich billi­ geren Materialien als thermoplastischen Kunststoffen oder tiefziehbaren Metallen bestehen kann.

Ein weiterer beachtlicher Vorteil liegt darin, daß für die zweiten Schichten Materialien Verwendung finden können, die sich nicht nur in ihren Tiefzieheigenschaften von der tiefziehbaren ersten Schicht unterscheiden, sondern weitere nützliche Eigenschaften aufweisen, die die erste Schicht nicht hat. Insbesondere können, falls die zweite Schicht beispielsweise aus bestimmten Metallen besteht, die Abschirmeigenschaften von Metallen, etwa gegenüber Strahlung, insbesondere ionisierender Strahlung, ausge­ nutzt werden, wodurch Formteile herstellbar werden, die die günstigen Eigenschaften bekannter Formteile aus thermoplastischen Kunststoffen aufweisen und darüber hinaus noch eine Abschirmwirkung haben, die mit thermo­ plastischen Kunststoffen (erste Schicht) nicht erzielbar ist. Das erfindungsgemäße Verfahren eröffnet daher eine breite Palette neuer, bisher nicht erreichbarer Anwendungs­ möglichkeiten.

Ferner sei auf die dekorativen Effekte hingewiesen, die durch geeignete Ausbildung der zweiten Schicht aus nicht tiefziehbarem Material erzielbar sind und über die Möglich­ keiten insbesondere thermoplastischer Kunststoffe hinaus­ gehen. Beispielsweise können auf einfache Weise bei der Herstellung von Formteilen aus thermoplastischen Kunst­ stoffen Beschriftungen oder Markierungen beispielsweise aus Papier unlösbar an dem Formteil angebracht und in dieses integriert werden.

Bezüglich des Formteiles wird die Aufgabe durch ein Form­ teil, insbesondere für Behälter, gelöst, welches zumindest eine erste Schicht aus einem tiefziehbaren Material und zumindest eine zweite Schicht aus einem nicht tiefzieh­ baren Material aufweist.

Die in bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren voran­ stehend geschilderten Vorteile gelten sinngemäß selbst­ verständlich auch für das erfindungsgemäße Formteil. Ergänzend wird noch darauf hingewiesen, daß prinzipiell der gesamte Formenreichtum, der mit tiefziehbaren Ma­ terialien nach dem Stand der Technik zur Verfügung steht, auch mit nach der vorliegenden Erfindung hergestellten Formteilen erhalten bleibt, die jedoch darüber hinaus nennenswert verbesserte oder sogar andersartige, bisher überhaupt nicht erreichbare Gebrauchseigenschaften auf­ weisen.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsge­ mäßen Verfahrens findet nach dem ersten Schritt, dem Auflegen einer zweiten Schicht aus einem nicht tiefzieh­ baren Material, eine Erwärmung zumindest der ersten Schicht statt. Dieser zusätzliche Schritt ist besonders beim Tiefziehen von Formteilen, deren erste Schicht aus einem thermoplastischen Kunststoff besteht, von Vorteil. Hierbei kann ausschließlich die erste Schicht erwärmt werden, weiterhin aber auch die zweite Schicht, entweder in ge­ ringerem Maße als die erste Schicht oder aber in gleichem Maße, abhängig von dem für die zweite, nicht tiefzieh­ bare Schicht, verwendeten Material. Durch die letztgenannte Maßnahme lassen sich die Verformungseigenschaften der zweiten Schicht, die ja nicht tiefziehbar ist, in bestimm­ ten Fällen besser an die Verformung mittels Tiefziehen der ersten Schicht anpassen.

Bei einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorgeschlagen, die zweite Schicht temporär­ haftend an der ersten Schicht festzulegen. Dieses kann zum Beispiel durch einen Klebstoff erfolgen. Bei einer derartigen temporären Festlegung folgt die zweite Schicht der Tiefziehverformung der ersten Schicht besser. Statt eines Klebstoffes kann gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens in besonders vorteilhafter Weise ein Mittel Verwendung finden, welches die erste Schicht anlöst, also zumindest teilweise auflöst. Hierdurch wird im nachfolgenden Tiefziehvorgang, insbe­ sondere unter Erwärmung, ein besonders fester Verbund der zweiten Schicht mit der ersten Schicht erreicht. Dieser Vorteil kommt besonders dann zur Geltung, wenn gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens die erste Schicht eine thermo­ plastische Kunststoffolie ist.

Ein wünschenswerter enger Verbund der beiden Schichten läßt sich auch dadurch erreichen oder weiter steigern, daß gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens die zweite Schicht Ausneh­ mungen zur teilweisen Aufnahme von Material der ersten Schicht beim gemeinsamen Verformen aufweist. Auf diese Weise werden die erste und die zweite Schicht miteinander verzahnt oder verkrallt, so daß sich besonders hohe Festig­ keitswerte des fertigen Formteiles ergeben.

Hierzu ist es gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungs­ form des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders vorteil­ haft, als zweite Schicht ein Geflecht, Gewebe oder Vlies vorzusehen, da derartige Schichten "von Natur aus" eine große Anzahl regelmäßig angeordneter Ausnehmungen aufweisen.

Wie bereits mehrfach erwähnt, besteht die zweite Schicht aus an sich nicht tiefziehbarem Material. Dieses fügt sich zwar innerhalb gewisser Grenzen gemäß der der Erfin­ dung zugrunde liegenden Erkenntnis beim Tiefziehvorgang an die erste Schicht aus tiefziehbarem Material an. Wird diese Grenze jedoch überschritten, beispielsweise bei der Herstellung von Formteilen aus thermoplastischen Kunststoffolien zu relativ langgestreckten Behältern, also bei hohen Umformgraden, so läßt sich diese Schwie­ rigkeit dadurch überwinden, daß gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens die zweite Schicht aus nicht tiefziehbarem Material eine Form aufweist, die der des fertigen Formteiles angenähert ist, wobei die zweite Schicht auf das zum Tiefziehen dienende Werkzeug aufgelegt wird, bevor die erste Schicht nachfolgend thermo­ plastisch im Vakuumtiefziehvorgang verformt wird und sich dabei um das Werkzeug und die darüberliegende zweite Schicht legt. Da nämlich dann der Rohling der zweiten Schicht nicht die gesamte Tiefziehausdehnung der ersten Schicht mitmachen muß, sondern nur einen Teil, bei dem die zweite Schicht der Tiefziehausdehnung der ersten Schicht noch folgt (im Extremfall auch Null), bleiben die gemäß der Erfindung erzielbaren Vorteile gewahrt, und es lassen sich insbesondere auch langgestreckte (in Tiefziehrichtung) Formteile herstellen.

Bei den bisher angegebenen vorteilhaften Ausführungs­ formen des erfindungsgemäßen Verfahrens wurden nur zwei Schichten gemeinsam verformt. Es ist jedoch gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfah­ rens auch möglich, drei- oder viellagige Schichtaufbauten zu verwenden. Hierbei muß zumindest eine Schicht aus einem tiefziehbaren Material bestehen und zumindest eine weitere Schicht aus einem nicht tiefziehbaren Material; bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens wird auf der "freien" Oberfläche der zweiten, nicht tiefziehbaren Schicht eine dritte, tiefziehbare Schicht aufgebracht, und nachfolgend werden alle drei Schichten in einem Arbeitsgang mittels Tief­ ziehen verformt. Es entsteht hierbei ein sogenannter Sandwich-Aufbau, bei dem die nicht tiefziehbare Schicht auf beiden Seiten von tiefziehbaren Schichten umgeben ist. Hieran können sich, beispielsweise in der in der DE-PS 32 42 305 vorgeschlagenen Weise, außen noch weitere Schichten anschließen und so die Festigkeit noch weiter erhöht werden.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht die zweite Schicht aus Papier. Es hat sich insbesondere bei dünnen Papier­ blättern herausgestellt, daß Papier in höchst überraschender Weise (überraschend deswegen, weil Papier ja nicht im geringsten durch Zugbeanspruchung verformbar ist) der Verformung erster Schichten aus thermoplastischen Kunst­ stoffen folgt und sich, offenbar durch "automatisches" Falten beziehungsweise Anschmiegen, der Form des mittels Tiefziehens aus thermoplastischem Kunststoff gebildeten Formteiles anpaßt. Die Oberfläche des Papiers bleibt dabei natürlich insgesamt unverändert, im Gegensatz zum thermoplastischen Kunststoff, dessen wesentlichstes Merkmal ja gerade die Eigenschaft der Oberflächenvergrößerung beim Tiefziehvorgang ist. Besonders erstaunlich sind die durch derartige Papierlagen erzielbaren Festigkeits­ erhöhungen. Weiterhin kann das Papier in vorteilhafter Weise bedruckt sein, wofür es dann an der späteren Außen­ seite von Formteilen angebracht wird, die auf diese Weise dauerhaft beschriftet oder markiert werden.

Papier ist auch gerade mit thermoplastischen Kunststoffen zusammen deshalb gut durch das erfindungsgemäße Verfahren verarbeitbar, weil sich Papier mit einem geeigneten Lö­ sungsmittel tränken läßt, welches die Oberfläche der als erste Schicht verwendeten Kunststoffolie anlöst, wodurch vor dem Tiefziehvorgang eine gewisse Haftung der Papierschicht an der Kunststoffolienschicht erreicht wird, die sich durch den Tiefziehvorgang noch verstärkt. Hierdurch wird die Festigkeit darüber hinaus noch weiter gesteigert.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens besteht die zweite Schicht aus Metall, vorzugsweise einer Metallfolie. Metalle weisen eine Vielzahl wünschenswerter Eigenschaften auf, die beispielsweise thermoplastische Kunststoffe nicht haben. Auf diese Weise ergibt sich besonders vorteilhaft etwa eine weitere Festigkeits- oder Schlagbeanspruchungser­ höhung von mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestell­ ten Formteilen. Besonders hervorzuheben ist aber, daß bestimmte Metalle etwa eine Abschirmwirkung, insbesondere gegen ionisierende Strahlung, aufweisen; es lassen sich derart besonders kostengünstig, nämlich durch Tiefziehen, beispielsweise Behälter herstellen, die die vorteilhaften Eigenschaften thermoplastischer Kunststoffe aufweisen und darüber hinaus gegen Strahlung, insbesondere ioni­ sierende Strahlung, abgeschirmt sind. Formteile wie der­ artige Kunststoff-Metall-Behälter können so etwa bei der Entsorgung schwach radioaktiven Abfalls, wie er in Krankenhäusern insbesondere in der Nuklearmedizin anfällt, Verwendung finden.

Es ist weiterhin darauf hinzuweisen, daß erfindungsgemäße Kunststoff-Metall-Formteile natürlich auch aufgrund der Metalleigenschaften Abschirmwirkungen gegen elektromag­ netische Felder entfalten und derart vielfältig auch für elektrotechnische und elektronische Anwendungen ein­ setzbar sind, was mit nur aus Kunststoff hergestellten Formteilen nach dem Stand der Technik bisher nicht möglich war.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungs­ gemäßen Verfahrens sieht vor, daß die zweite Schicht aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht. Aluminium eignet sich besonders gut für eine gemeinsam mit thermoplastischen Kunststoffen erfolgende Herstellung von Formteilen.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungs­ gemäßen Formteiles besteht die erste Schicht aus einem thermoplastischen Material, beispielsweise einem der eingangs genannten Thermoplaste wie Polyäthylen usw.

Ist gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Formteiles die zweite Schicht aus einem Material, das mit einem die erste Schicht zumindest teilweise auflösenden (anlösenden) Mittel tränkbar ist, so läßt sich die bereits beschriebene temporäre Haftung der zweiten an der ersten Schicht auf besonders einfache Weise bewerkstelligen.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfin­ dungsgemäßen Formteiles ist die zweite Schicht ein Geflecht, ein Gewebe oder Vlies. Hierdurch wird eine besonders gute innige Verbindung der ersten und der zweiten Schicht dadurch erreicht, daß das Material der ersten Schicht in die Ausnehmungen, die in der zweiten Schicht regel­ mäßig angeordnet sind, teilweise während des Tiefzieh­ vorgangs hineingeht, wodurch die Schichten aufgrund der engen Verzahnung im fertigen Formteil besonders gut aneinander haften; dies hat eine besonders hohe Festig­ keit der Formteile zur Folge. Insbesondere Geflechte oder Gewebe (Gewirke) aus Metall, Glasfaser- oder Kohlemate­ rialien lassen sich auch besonders gut verstrecken, ohne daß ein eigentliches Tiefziehen des Materials erfolgt. Es ergibt sich hierbei auch zum Teil gegenüber Folien eine Gewichtsersparnis, ohne daß beispielsweise die Abschir­ mung gegen elektromagnetische Strahlung, insbesondere bei hohen Frequenzen, nennenswert beeinträchtigt wird. Darüber hinaus ergeben sich im letztgenannten Fall auch aufgrund der Materialeinsparung Kostenvorteile.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfin­ dungsgemäßen Formteils ist vorgesehen, die zweite Schicht aus Papier auszubilden. Papier ist, wie bereits ausge­ führt, ein besonders kostengünstiges Material, mit dem sich in erstaunlicher Weise insbesondere die Festigkeits­ eigenschaften relativ dünner erster Schichten aus thermo­ plastischen Kunststoffolien verbessern lassen. Weiterhin läßt sich Papier einfach bedrucken und so für dekorative Zwecke oder zur Markierung der gewünschten Formteile einsetzen, wobei diese Markierung praktisch unlösbar mit dem Kunststoffmaterial verbunden ist. Die relativ gute Tränkbarkeit mit Lösungsmitteln für thermoplastische Kunststoffe sei in diesem Zusammenhang ebenfalls erwähnt.

Das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Formteil weist gegenüber reinen Tiefziehformteilen aus einer Folie eine wesentlich größere Festigkeit auf, was insbesondere im Behälterbau wichtig ist. Zum Beispiel für Abfallbehälter von Sondermüll (zum Beispiel Kranken­ hausmüll) bestehen insoweit hohe Auflagen, die ein erfin­ dungsgemäßer Behälter, der zudem noch sehr viel dünner ist, erfüllen kann.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung besteht ein Formteil aus einer ersten Schicht, welche tiefziehbar ist, insbesondere einem thermopla­ stischen Kunststoff, und die zweite Schicht besteht aus einem nicht oder nur geringfügig thermoplastischem Kunst­ stoff. Gerade bei Kunststoffen gibt es eine erhebliche Variationsbreite der Thermoplastizität. In gewisser Weise ist der Übergang von Duroplasten zu Thermoplasten fließend, und gemäß der Erfindung können Formteile hergestellt werden, bei denen in der zweiten Schicht Werkstoffe wie unter den Handelsnamen Perlon und Dralon bekannte Kunststof­ fe vorgesehen sind, die nur geringfügig oder praktisch gar nicht thermoplastisch verformbar sind. Diese erfin­ dungsgemäßen Formteile vereinigen in idealer Weise die vorteilhaften Eigenschaften beispielsweise von Perlon oder Dralon mit den vorteilhaften Eigenschaften der ein­ gangs genannten thermoplastischen Kunststoffe wie Poly­ äthylen usw. Hinzu kommt, daß diese Werkstoffe in viel­ fältigen Verarbeitungsformen bereits vorliegen, insbe­ sondere in gewebten Formen. Insbesondere bei der Her­ stellung langgestreckter Behälter können etwa Vorfabrikate aus Perlon oder Dralon in Form von "Strümpfen", die zunächst über das Tiefziehwerkzeug gezogen oder bei formfesten Elementen gestülpt werden, bevor die thermoplastische Kunststoffolie mittels Tiefziehen verformt wird, Verwendung finden.

Bei einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß das Formteil eine zweite Schicht aus Glasfaser- oder Kohlefaser-Werkstoff aufweist. Diese beiden Werkstoffe waren nach dem Stand der Technik bisher nur bei Duroplasten verwendbar, jedoch nicht zu­ sammen mit Thermoplasten wenn diese tiefgezogen werden sollten. Es hat zwar Versuche gegeben, unregelmäßig ver­ teilte kurze Glasfaserabschnitte in Thermoplasten gleich­ sam "schwimmend" zu verarbeiten, jedoch hat dies zu Beein­ trächtigungen im Gefüge der thermoplastischen Formteile geführt. Gemäß der Erfindung können nun zum ersten Male insbesondere Stränge (ebenso Gewebe, Gewirke etc) aus Glasfasern oder Kohlefasern Verwendung finden, welche zu einer außerordentlich großen Verbesserung der Festig­ keitseigenschaften der Formteile führen.

Ebenso können Filze oder dergleichen eingesetzt werden.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht ein zumindest dreischichtiges Formteil vor, bei welchem die zweite (nicht tiefziehbare) Schicht zwischen der ersten Schicht und einer dritten Schicht aus tiefzieh­ barem Material angeordnet ist. Derartige "Sandwich-Aufbau­ ten" können, wie bereits erwähnt, gegebenenfalls durch weitere Schichten ergänzt werden, etwa in der durch die DE-PS 32 42 305 vorgegebenen Weise, aber auch dadurch, daß die weiteren Schichten mit den genannten drei Schichten stofflich verbunden werden. Bei solchen mehrlagigen Schichtaufbauten können auch durchaus zwei Schichten aus nicht tiefziehbarem Material vorgesehen werden, vor­ zugsweise aus unterschiedlichen Materialien, die sich in ihren Eigenschaften, etwa bezüglich bestimmter Festig­ keitseigenschaften oder Abschirmeigenschaften, ergänzen.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind Formteile vorgesehen, bei welchen die zweite (nicht tiefziehbare) Schicht eine geringere Fläche aufweist als die erste Schicht, diese also nicht vollständig bedeckt. Hierdurch läßt sich erreichen, daß eine Festigkeitsverbesserung des Formteiles nur da auftritt, wo sie auch erforderlich ist, und Material gespart wird. Es ist selbstverständlich weiterhin möglich, die Stärke der zweiten Schicht über deren Ausdehnung zu variieren und so in einigen Bereichen des Formteils eine besonders große Festigkeitserhöhung, in anderen nur eine geringere Festigkeitserhöhung, wie sie eben erforderlich ist, bereit zu stellen. Auch eine Kombination der beiden letztgenannten Maßnahmen ist möglich.

Die Erfindung wird nachstehend anhand stark schematisiert dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Tiefziehwerkzeug mit oberhalb des Werkzeugs angeordneter zweiter Schicht aus nicht tiefzieh­ barem Material und wiederum darüber angeordneter erster Schicht aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial;

Fig. 2 ein mit der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung hergestelltes Formteil mit zwei Schichten;

Fig. 3 ein weiteres, noch schematischer dargestelltes Tiefziehwerkzeug mit zwei darüber angeordneten Schichten in gegenüber der Fig. 1 umgekehrter Anordnung;

Fig. 4 einen Sandwich-Aufbau mit drei Schichten.

In Fig. 1 ist eine erste Schicht 10 aus einem thermo­ plastischen Kunststoffmaterial dargestellt. Unterhalb der Schicht 10 befindet sich eine dünnere Schicht 20 aus einem nicht tiefziehbaren Material, in diesem Falle Papier. Die Papierschicht 20 ist mit einem Lösungsmittel getränkt, welches das Kunststoffmaterial der Kunststoff­ folie 10 anlöst, wodurch sich eine gewisse Haftwirkung ergibt, welche die Papierfolie 20 an der thermoplastischen Kunststoffolie 10 zumindest temporär festlegt. Unterhalb der beiden Folien 10, 20 ist schematisch ein Tiefzieh­ werkzeug 30 dargestellt. Das Tiefziehwerkzeug 30 soll zur Herstellung eines offenen Behälters dienen und weist demzufolge eine Kegelstumpfoberfläche 32 mit Kegelstumpf­ seiten 34, 38 sowie eine Grundfläche 36, 40 auf. Für die Herstellung des gewünschten Formteiles im Vakuum- Tiefziehverfahren erstrecken sich von der Oberfläche 32, 34, 36, 38, 40 des Tiefziehwerkzeuges 30 in dieses hinein zahlreiche Saugkanäle, und zwar in der Kegelstumpf­ oberfläche 32 Saugkanäle 42, 44, 46, in der Kegelstumpf­ seite 34 Saugkanäle 48, 50, in der Kegelstumpfseite 38 Saugkanäle 60, 62, sowie auf den beiden Seiten 36, 40 Saugkanäle 52, 54, 58 beziehungsweise 64, 66, 68. Sämtliche Saugkanäle sind durch eine Sammelleitung 70 verbunden, von der aus zwei Anschlüsse 72, 74 abgehen, welche zu einer nicht dargestellten Vakuumpumpe P führen. Ein solches Tiefziehwerkzeug ist aus dem Stand der Technik bekannt.

Sonstige zur thermoplastischen Verformung der thermo­ plastischen Kunststoffolie 10 erforderliche Einrichtungen sind dem Fachmann ebenfalls bekannt und daher nicht in Fig. 1 dargestellt. Üblicherweise wird die thermoplastische Kunststoffolie 10 in einen geeigneten Spannrahmen aufge­ nommen und vakuumdicht gegenüber dem Außenbereich abge­ schlossen. Von oben, also der der zweiten Papierfolie 20 abgewandten Seite der Kunststoffolie 10 wird eine Heiz­ vorrichtung dann über die Kunststoffolie 10 gefahren und erwärmt diese soweit, daß der thermoplastische Kunst­ stoff zu fließen beginnt.

Bis zu diesem Zeitpunkt ist entweder die Pumpe P nicht in Betrieb oder aber zwar in Betrieb, aber nicht mit den Saugkanälen 72 oder 74 verbunden, was durch geeig­ nete Ventile sichergestellt werden kann. Ist nun die Kunststoffolie 10 genügend erwärmt, wird das Tiefzieh­ werkzeug 30 nach oben gegen die beiden Folien 10, 20 ge­ führt und gleichzeitig die Verbindung der Saugkanäle 72, 74 zu der Vakuumpumpe geöffnet, so daß aufgrund des entstehenden Unterdrucks zwischen den Folien 10, 20 und dem Tiefziehwerkzeug 30, der durch die Saugschlitze 42 bis 68 erreicht wird, sich die thermoplastische Folie 10 eng an den Verlauf der Oberfläche 32, 34, 36, 38, 40 des Tiefziehwerkzeuges 30 anschmiegt. Hierbei folgt die Papier­ schicht 20 der Verformung der thermoplastischen Kunst­ stoffolie 10 und geht mit dieser eine zumindest ober­ flächliche Verbindung ein.

Die Verbindung der Papierfolie 20 mit der thermoplastischen Kunststoffolie 10 kann durch beispielsweise die Dosierung der Menge des die Kunststoffolie 10 anlösenden Lösungs­ mittels oder aber den Erwärmungs- und damit Erweichungs­ grad der Kunststoffolie 10 beeinflußt werden, so daß sich, falls gewünscht, eine feste, nicht lösbare Verbindung ergibt.

Die der Erwärmung der Kunststoffolie 10 dienende Vor­ richtung wird in bekannter Weise etwa in dem Moment wie­ der entfernt, wenn das Tiefziehwerkzeug 30 auf die Folien 10, 20 zu bewegt wird. Die thermoplastische Kunststoffolie 10 wird dann relativ schnell abgekühlt, zum Beispiel über Ventilatoren, nicht zuletzt aber auch aufgrund der relativ großen Wärmekapazität des üblicherweise aus Metall bestehenden Tiefziehwerkzeuges 30, und kann dann von der Form 32, 34, 36, 38, 40 abgezogen werden.

Der entstandene Behälter ist im Schnitt in Fig. 2 stark schematisch vereinfacht dargestellt. Deutlich erkennbar ist die äußere Schicht 10 aus thermoplastischem Kunststoff und die innere, als Auskleidung wirkende Papierschicht 20.

Es ist selbstverständlich auch möglich und insbesondere für Dekorations- oder Markierungszwecke wünschenswert, die Schicht aus nicht tiefziehbarem Material außen anzu­ ordnen, und eine derartige Anordnung, die ansonsten der Anordnung der Fig. 1 entspricht, ist noch stärker verein­ facht in Fig. 3 dargestellt. Oberhalb eines Tiefzieh­ werkzeuges 100 befindet sich eine thermoplastische Kunst­ stoffolie 90 und darüber eine Papierschicht 80. Wird hieraus ein Behälter ausgeformt, wie es im Zusammenhang mit Fig. 1 geschildert wurde, entsteht ein Behälter mit einer Form ähnlich der in Fig. 2 dargestellten, nur daß dort dann die nicht tiefziehbare Schicht und die tiefziehbare Schicht zu vertauschen wären.

In Fig. 4 ist ein sogenannter Sandwich-Aufbau dargestellt, bei welchem eine Folie 120 aus nicht tiefziehbarem Ma­ terial, beispielsweise eine Metallfolie, zwischen einer ersten Schicht 110 aus einem thermoplastischen Kunststoff­ material und einer zweiten Schicht 130 aus einem weiteren thermoplastischen Kunststoffmaterial angeordnet ist. Die Verarbeitung kann ebenso erfolgen wie im Zusammenhang mit den Fig. 1 und 3 geschildert.

Selbstverständlich müssen die thermoplastischen Schichten 110, 130 nicht aus demselben thermoplastischen Material bestehen, sondern können unterschiedlich sein. Weiterhin kann, und dies ist in Fig. 4 angedeutet, eine der beiden thermoplastischen Schichten, beispielsweise die Schicht 130, eine geringere Stärke aufweisen als die andere thermo­ plastische Schicht 110.

Bezüglich der weiter voranstehend erwähnten Ausführungs­ formen, bei denen beispielsweise ein Gewebe oder Geflecht aus Metall oder dagegen Glasfaser- oder Kohlefaserstränge Verwendung finden, können diese Schichten aus nicht tief­ ziehbaren Materialien, beispielsweise bei der in Fig. 3 dargestellten kegelstumpfartigen Form des Tiefzieh­ werkzeuges 100, ebenfalls zumindest teilweise kegelstumpf­ artig ausgebildet sein und werden dann über den Kegel­ stumpf des Tiefziehwerkzeuges 100 zumindest zu einem Teil gezogen.

An einen derartigen Aufbau kann sich, wie in Fig. 3, eine weitere Schicht 90 aus einem thermoplastischen Ma­ terial anschließen, es ist aber auch möglich, mehrlagige Anordnungen vorzusehen, beispielsweise unter Hinzufügung einer zusätzlichen Schicht 80 aus einem weiteren nicht tiefziehbaren Material. Es ist für den Fachmann selbst­ verständlich, daß eine Vielzahl von Kombinationen der voranstehend nur skizzierten Ausführungsformen im Rahmen der Erfindung möglich ist. Die letztgenannte Form, bei der die zweite Schicht vor dem Tiefziehen der ersten Schicht über das Werkzeug gestülpt wird, empfiehlt sich insbesondere bei Formteilen mit hohen Umformgraden, da die zweite Schicht sonst am fertigen Teil nur noch einen Teil dessen Oberfläche abdecken würde, da es selbst ja so gut wie nicht in seiner Länge/Breite veränderbar ist.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich sehr preiswert Formteile für unterschiedlichste Anwendungs­ bereiche herstellen. Neben den genannten Behältern und deren Teilen, wie Deckeln etc. sind zum Beispiel auch Formteile aus dem Automobilbau so herstellbar, zum Beispiel Kotflügel, Stoßstangen, Spoiler etc. Die Erfindung ist insoweit aber nicht auf die expressis verbis angegebenen Anwendungsbereiche beschränkt.

Soweit erfindungsgemäß von einer zweiten Schicht gesprochen wird, so fällt hierunter, wenngleich in der Regel in einer verschlechterten Ausführungsform, auch eine Anordnung zum Beispiel aus Stäben.

Claims (23)

1. Verfahren zur Herstellung eines Formteiles mit zu­ mindest einer ersten Schicht (10, 90) aus einem tiefziehbaren Material mit folgenden Schritten:

• a) Aufbringen einer zweiten Schicht (20, 80) aus einem nicht tiefziehbaren Material
• b) Gemeinsames Verformen der ersten (10, 90) und der zweiten Schicht (20, 80) mittels Tiefziehen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem nach dem Schritt a) eine Erwärmung zumindest der ersten Schicht (10, 90) stattfindet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem die zweite Schicht zumindest temporär haftend an der ersten Schicht festgelegt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, bei welchem die zweite Schicht mit einem die erste Schicht zumindest teil­ weise auflösenden (anlösenden) Mittel behandelt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei welchem die erste Schicht (10, 90) eine thermoplasti­ sche Kunststoffolie/Kunststoffplatte ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welchem die zweite Schicht Ausnehmungen zur teilweisen Aufnahme von Material der ersten Schicht beim ge­ meinsamen Verformen aufweist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, bei welchem die zweite Schicht ein Geflecht, Gewebe oder Vlies ist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welchem die zweite Schicht aus nicht tiefziehbarem Material eine Form aufweist, die der des fertigen Formteiles angenähert ist, wobei die zweite Schicht auf das zum Tiefziehen dienende Werkzeug (30, 100) vor dem Tiefziehen der ersten Schicht aufgebracht wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei welchem auf die zur ersten Schicht (110) abgewandten Oberfläche der zweiten, nicht tiefziehbaren Schicht (120) eine dritte, tiefziehbare Schicht (130) auf­ gelegt und nachfolgend alle drei Schichten gemeinsam mittels Tiefziehen verformt werden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei welchem die zweite Schicht aus Papier besteht.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei welchem die zweite Schicht aus Metall, vorzugsweise einer Metallfolie, vorzugsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei welchem die zweite Schicht aus einem Glas- oder Kohlefasergewebe, -gewirke oder dergleichen besteht.

13. Formteil, insbesondere Behälter oder Behälterteile, mit zumindest einer ersten Schicht (10, 90) aus einem tiefziehbaren Material und zumindest einer zweiten Schicht (20, 80) aus einem nicht tiefziehbaren Material.

14. Formteil nach Anspruch 13 mit einer ersten Schicht (10, 90) aus einem thermoplastischen Material.

15. Formteil nach Anspruch 13 oder 14 mit einer zweiten Schicht, die mit einem die erste Schicht zumindest teilweise auflösenden (anlösenden) Mittel zumindest temporär verbunden ist.

16. Formteil nach einem der Ansprüche 13 bis 15, bei welchem die zweite Schicht mit Ausnehmungen versehen ist.

17. Formteil nach Anspruch 16, bei welchem die zweite Schicht ein Geflecht, Gewebe oder Vlies ist.

18. Formteil nach einem der Ansprüche 13 bis 17, bei welchem die zweite Schicht aus Papier besteht.

19. Formteil nach einem der Ansprüche 13 bis 17, bei welchem die zweite Schicht aus Metall, insbesondere einem Leichtmetall wie Aluminium besteht.

20. Formteil nach einem der Ansprüche 13 bis 17, bei welchem die zweite Schicht aus einem nicht oder nur geringfügig thermoplastischen Kunststoff besteht.

21. Formteil nach einem der Ansprüche 13 bis 17, bei welchem die zweite Schicht aus Glasfaser- oder Kohlefaser-Werkstoff besteht.

22. Formteil nach Anspruch 13 oder einem der folgenden Ansprüche, bei welchem die zweite Schicht (120) zwischen der ersten Schicht (110) und einer dritten Schicht (130) aus tiefziehbarem Material angeordnet ist.

23. Formteil nach Anspruch 13 oder einem der folgenden Ansprüche, bei welchem die zweite Schicht nur einen Teil der ersten Schicht bedeckt.