DE1604539A1 - Auswechselbare,Inftdurchlaessige Formen zum Verformen thermoplastischer Kunststoffbahnen - Google Patents

Description

• Auswechselbare, luftdurchlässige Formen zum Verformen thermoplastischer Kunststoffbahnen Zur Herstllung von Behältern oder Packungseinsätzen aus thermoplastischen Kunststoffen werden u. a. Vakuumtiefzien= maschinen eingesetzt, auf welchen die auf ihren Erweichungspunkt erwärmte Kunststoffbahn durch Saugzug gegen entsprechende Formen gedrückt wird und dadurch die gewünschte Gestalt erhalt. In der Praxis gibt es sowohl Taktweise arbeitendee Maschinen als auch kontinuierlich alfuende Trommel-' maschinen; die Formen sind dabei im allgemeinen gruppenweise zu Einheiten zusammengefaßt und bilden einen festen Bestandteil der Machine. Als Material für die Fomen wurden Epoxy-] harze verwendet, welche jedoch den Anachteil besitzen, daß sie schrumpfen und außerdem bei den erforderlichen Temperaturen schnell rissig werden. Im allgemeinen werden die Fomen deshalb durch Stanzen, Tiefziehen oder Guß aus Aluminium hergestellt. Für den Durchtritt ds Vakuums müssen die Formen mit einer Anzahl von feinen Bohrungen versehen werden.
• Ähnliche Formen werden bislang auch für blasverfahren eingesetzt.
• Die Herstellung der zur Zeit gebräuchlichen Formen ist schwierig und deshalb sehr Icostspielig und zeitraubend. Bi den gegenwärtig in Gebrauch befindlichen Trommelmaschinen ruß bei einer Formwechsel Jeweils die gesamte Trommel ausgetauscht werden, so daß diese wirtschaftlich Uberhaupt nur bei sehr großen Serien von mehreren Millionen Stück eingesetzt werden können, da die Investitionen fUr kleinere Serien zu hoch sind. Die Anfertigung einer neuen Trommel mit den Formen n.mmt mehrere Monate in Anspruch, so daß die Flexibilität gegenüber plötzlich auftretenden Kundenwünschen nur gering ist. Auch kleinere Änderungen bedingen praktisch ein vollständiges Auswechseln der ganzen Vorrichtung.
• Der voliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, Formen zum Verformen und insbesondere zum Vakuumtiefziehen von thermoplastischen Kunststoffen zu entweickeln, welche ahne Verwendung von Spezialmaschinen auf einfache Weise hergestellt. led ohne Schwierigkeit ausgewechselt werden können. Insbesondere soll die Herstellung maßgenauer Formen in wenigen Tagen möglich sein, so daß auch kurzfristig eingehende Bestellungen oder Änderungswünsche ausgeführt werden können; darüber hinaus sollen die Herstellung der Forman und ihr Auswechseln mit se wenig Aufwand verbunden sein, daß kleinere Serlen zu einem wirtschaftlich vertretbaren Pries erzeugt werden könnern.
• Zum Verformen thermoplastischer Kunststoffbahnen wird demgemäß mit der vorliegenden Erfindung die Verwendung auswechselbarer, luftdurchlässiger Forman vorgeschlagen, welche aus einem körnigen Material uand einem bindemittel hergestellt sind. Vor3ugsweise enthalt dabei die Mischung zur Herstellung der Formen eine oder mehrere inerte Flüssigkeiten, welche nach dem Vorhärten des Bindemittels, beispielsweise durch Erwt'rmen oder durch Preßluft, ausgetrieben werden. Hierdurch wird es möglich, selbst bei feinster Korngröme des Grundmaterials äußerst luftdurchlässige Formen zu erzeug-en. Dabei besitzen die einzelnen Kanäle in den Formen zurar naturgemäß ellen wesentlich kleineren Durchmesser als die in einem eigenen Verfshrenssehritt h3ergestellten Bohrungen der herkömmlichen Formen, dennoch ist die Luftdurchlässigkeit der erfindungsgemäß verewendeten Fomen wegen der porösen Gesamtstruktur wesentlich huber, wobei wegen der gleichmäßigen Verteilung des saugzauges über die ganze Fläche ein vollständiges, blasenfreies Anliegen der erwärmten Kunststoffbahn an der Form gewährleistet ist. Aufgrund der größeren Durchlässigkeit reicht ein niedirgeres Vakuum aus; außerdem kann die Dauer des Saugtaktes erheblich verkürzt werden, auf Trommelmaschinen z.I3. auf 1/10 Umdrehung der Vorrichtung. Bei grömberer Kongröme und bei Verwendung von einem nicht wesentlich über 5 bis 10 % - bezogen auf die Gesamtmischung -liegenden Beindmeittelanteil wird zwar auch ohne Einsehlus von inerten Pltlssigkeiten eine ausreichende Durchlässigkeit erhalten, doch wird bei Einsatz von feinkörnigem Material bevorzugt eine inerte Flüssigkeit, z.B. Wasser und/oder Kohlenwasserstoffe wie Petroleum zugegeben.
• Bei den gemäß Erfindung verwendeten Formen ist es darüber hinaus auf einfachste Weise möglich, die verschiedensten Oberflächeneffekte zu erzielan und dadurch sowohl Gegenstände mit vollständig glatter Oberfläche als auch solche mit einem leichten oder starken "Hammereffekt" zu erzeugen.
• Zur Herstellung einer vollständig glatten Fomoberfläche kann man beispielsweise ein Gemisch aus aluminiumpmlver und Bindemittel, welchem gegebenenfalls noch feinteiliges Siliciumdioxyd zugesetzt ist, aufbringen, Falls eine durchgehende Schicht dieser Art eine grdßere Dicke erreicht, muß sie allerdings mit Bohrungen versehen werden, damit die erforderliche Durchlässigkeit sichergestellt ist Die gleiche Aluminiulapulver-Mischung wird vorzugsweise auch zum Formen schmaler und insbesondere senkrechter Stege verwendet, da aus der Grundmasse aus Sand oder dergleichen im allgemeinen genügend stabile Formen nur dann erhalten werden, wenn die Stege sich zur Bodenfläche der Form hin konisch verbreitern.
• Zur Erreichung eines gehämmerten oder aufgerauhten Aussehens bei dem geblasenen oder tiefgezogenen Endprodukt stellt man die Formen aus entsprechend grobkörnigerem Material her. Durch Wahl verschiedener Korngrömen fUr eine Form kann die Oberflächenbeschaffenheit varilert werden; durch Verwendung einer geeigneten Masse kann auch nur ein Teil der formoberfläche, z.B. nur die Wänder oder nur der Boden, geglättet ud die restliche Fläche rauch belassen werden. i:i diesem Fall reicht die Durchlässigkeit der rauhen flächen im allgemeinen zum Tiefziehen von Kunststoffen aus, da diese ausreichend auch gegen die glatten Flächen gepreßt werden.
• Als Grundmaterialien £r die Herstellung der Formen kommen u.a. Sand, z.B. feuergetrocknetor Sand mit einer Körnung zwixchen 0,1 und 5 mm, oder Metallgrieß, insbesondere Aluminiumgrieß von ähnlicher Korngröme in Frage. Als Bindemittel sind vor allem Kunstharze wie z.B. Epoxy- oder Phenol/formaldehyd- bzw. cresol/formaldehydharze brauchbar, welchen ein geeigneter Härbor zugesetzt ist. Brauchbare Epoxyharze werden u. a. vorl dr.r Firma Reichhold AG, Hamburg, unter der Handelsbezeichnung "EPOTUF" vertrieben; als Härter werden für derartige Harze in erster Linie Amine Säuren oder Säureanhydride verwendet, wie sie unter den Bezeichnungen "VERSAMID", "MERGINAMID", "EPOTUF-Spezielhärter" usw. im Handel sind. Zum härten von bakeliten dienen in erster Linie Säuren oder Basen. Das Verhältnis von bindemittel zu Sand oder Metallgrieß liegtt im allgemeinen im Bereich von 1:8 bis 1:40, vorzugsweise bei 1:10 bis 1 : 20. Selbstverständlich darf dann, wenn der Mischung keine inerte Flüssigkeit zugesetzt wird, der Bindemittelanteil nicht so hoch liegen, daß eine geschlossene, luftundurchlässige Struktur erhalten wird, falls die Form zum Tiefziehen mittels Vakuum dienen soll.
• Die Herstellung der Fomren erfolgt vorzugsweise nach folgendem Verfahren. Zunächst wird von der gewünschten Form ein Modell aus Gips hergestellt, an welchem auch eventuell notwendig werdende Änderungen noch leicht vorgenommen werden können. Zur Erleichterung der Trennung dieses Modells von den einzelnen mit seiner Hilfe hergestellten Matrizen wird die Oberfläche mit einem geeigneten Trennlack bestrichen, worauf nach dem Trocknen eine Matrize aus Silikonkautschuk ab geformt und letztere dann zur Herstellung der eigentlichen Formen vcrendet wird. Die benötigte Anzahl von Formen kann nun nacheinander ovn der Matrize durch Einstampfen der vorberetieten Formmischung und Vorhärten des Bindemittels hergestellt werden. Bei Verwendung eines Härters, welcher eine höhrers Temperatur zum aushärten erfordert, werden die vorgehärteten Formen anschließend in einem geeigneten Ofen ausgehärtet. Es können sowohl einzelne Formen als auch gruppen von Foemen in einem Stück hergestellt werden. Gegebenenfalls wird auf die Silikonkautsehuk-Matrize ein Rahmen aufgesetzt, weloher mit der erhärteten Form auf diese Weise verbunden Wird und später zur Befestigung der Form auf der Kunststoffverarbeitungsmaschine dient. Selbstverständlich kennen die gemäß Er findung verwendeten Formen auch nach einem anderen, für diesen Zweck gebräuchlichen Verfahren erzeugt werden.
• Die erfindungsgemäßen Formen haben sich u,a, besonders zum Tiefziehen von Einsätzen für Pralinenpackungen, von Unterteilen für Rohfleischpackungen und dergleichen bewährt.
• Für Rohfleischpackungen erweist sich die rauhe, mit den erfindungsgemäßen Formen leicht herstellbare Oberfläche als besonders vorteilhaft. Es wurde gefunden, daß bei sonst identischem Material und gleicher Formgebung von glatter Oberfläche 4,13 g Fleischsaft je 100 cm2, von rauher Oberfläche dagegen 4,75 g/1 oo cm2 Zurückgehalten werden, also etwa 15 ç meIw. Diese Eingenschaft ist fUr derartige Verpacungen von großer praktischer Bedeutung, Hinzu kommt, daß Kunststoffteile mit rauhen Flächen bei gleicher materialstärke eine grömere Verwindungssteifigkeit aufweisen.
• Die genannten Produkte werden aus geeigneten thermoplastischen Kunststoffbahnen unterschiedlicher Stärke, z.B. aus Polyvinylchlorid- oder Polyäthylenfolien oder aus Polystyrolbahnen hergestellt. Bei der Verarbeitung von geschäumtem Polystyrol ist es besonders günstig, daß die erfindungsgemäßen Formen es wegen Ihrer hohen Durchlässigkeit ermöglichen, auch von der Formseite her Heiß- oder Kaltluft zuzuführen. Erfahungsgemäß ist die Verarbeitung von stärkeren und insbesondere geschäumten Kunststoffbahnen auf kontinuierlich arbeitenden Machinen, z.B. auf Trommelvakuumtiefziehvorrichtungen schwierig oder unmöglich, weil die einseitig nur von der Oberseite her erfolgende Erwärmung nicht ausreicht, um den kunststoff genügend zu erweichen.
• Durch gleichzeitiges Einblasen von Heißluft durch die erfindungsgemäßen Formen wird dieser Nachteil überwunden.
• Nach Anlegen des Vakuums und Tiefziehen der Kunststoffbahn kann anschließend durch die Formen Kaltluft durchgeblasen werden, was zum schnelleren Abkühlen der Formen und zur leichteren Trennung von Kunststoff und Form beiträgt.
• Zur Veranschaulichung der Erfindung sollen die beiliegenden Zeichnungen einiger Ausführungsbeispiele dienen; es zeigen: Fig. 1 - einen Schnitt durch eine Form gemäß Erfindung mit Rahmen; Fig. 2 - einen Teilschnitt durch eine Form mit senkrechten Stegen; Fig. 3 - einen Teilschnitt durch eine Form mit glatter Oberfläche.
• Die Form 1 mit den Vertiefungen 2 fUr die herzustellenden Kunststoffgegenstände ist fest In einen Rahmen 3 mit Randflansch 4 eingebettet; der Rahmen dient dabei zur späteren Halterung der Form 1 auf der Verarbeitungsmaschine.
• Die Form 11 (Fig. 2) weist senkrechte Stege 16 und einen Randsteg 15 auf, welche aus einer anderen Masse, z.B. aluminiumpulver/Bindemittel, als die Form 11 hergestellt sind. Aus einer ähnlichen Masse besteht auch die glatte Oberflächenschicht 27 der Form 21 (Fig. 3). Wegen ihrer hervorragenden Durchlässigkeit sind die neuartigen Formen zum Tiefziehen von Kunststoffen. mittels Vakuum hervorragend geeignet, wobei es besonders güsntig ist, daß der Saugzug gleichmäßig Uber die gesamte Formfläche wirkt. Hierdurch wird vor allem der Nachteil der bislang üblichen Formen vermieden, daß die Wände des Produktes gegentiber den Bodeflächen wesentlich dUnner ausfallen, weil sie nicht rasch genug angesaugt und gegen die Formen gepreßt werden.
• Es können deshalb ohne weiteres auch tiefere Gegenstände wie Becher und dergleichen hergestellt werden Zum Verformen von Kunststoffen durch Blasverfahren eignen sich die erfindungsgemäßen formen besonders dann, wenn eine rauhe Oberfläche erzeugt werden soll, doch ist ihr Einsatz wegen der einfachen, kostensparenden HErstellung fast immer lohnend. Ein weiterer Vorteil der Formen ist darin zu sehen, daß sie wegen ihrer porösen Struktur wesentlich schneller als herkömmliche Formen abkühlen und die Gefahr des Klebenbleibes der Kunststoffe damit vermindort wird.
• Zur näheren Erläuterung der Herstellung der erfindungsgemäß verwendeten Formen sollen die folgenden Beispiele dienen: Beispiel 1 Herstellung einer Form aus Sand: Es wird zunächst ein Gipsmodell der gewünschten Form hergestellt. Nach dem Abbinden des Gipses wird ein vorgefertigter Holzrahmen als seitliche Begrenzung aufgesetzt; anschließend werden das Gipsrnodell und det Holzrahmen mit einer Trennlacklösung (z. B Trennlack F 86 der Wolff Chemie, Hamburg) bestrichen. anschließend wird durch Abgießen des Modells eine Matrize aus Silikonkautschuk hergestellt.
• Aus 100 Teilen Epoxyharz (z.B. EPOTUF 37/140 der Reichhold chemie) und 30 Teilen Härter (z.B. spezisclhärter 37/614/614a der Reichhold Chemie) wird ein Bindemittel hergestellt und 5 Gew. dieses Bindemittels werden mit 95 Gew.% Sand gründlich durchgemischt. Die sngesetzte Mischt wird innerhalb eines Hahmens, welcher gegebenenfalls zur Halterung der Form dienen kann, auf die Matrize aufgebracht und leicht festfgestampft, so daß keine bunker mehr vorhanden sein können, Nach einer Aushärtezeit von 2 bis 3 Stunden wird der Rahmen entfernt und die Matrize aus der fertigen Form herausgenomrnen. Die Sandform ist damit gebrauchsfertig und kann In eine geeingnete Kunststoff-Verarbeitungsvorrichung, z.b. eine Vakuumtiefziehmaschine eingebaut werden. Je nach der verwendeten Sandkörnung ist die Oberfläche der Form mehr oder weniger rauh, so daß auch das Endprodukt ein mehr oder weniger "ghämmertes" Aussehen erhält.
• Beispiel 2 Weiteres Verfahren ur Herstellung einer Form aus Sand: Es wird eine Mischung aus 100 kg Sand, 2,75 kg Phenolformaldehydharz (z.B. bakelitharz 26 16 der Union Carbide Corporation), 0,412 kg Härter (z. E. Hexa), 0,412 kg Wasser und 0,250 kg Petroleum hergestellt. Diese Bestandteile werden in einem Mischer innig vermischt und anschließend in die Matrizenform eingestampft. Zum Härten wird die Form mit Kohlendioxyd begast und nach der Vorhärtung entformt.
• Zur endgültigen Aushärtung und zum Austreiben des Wassers und Petroleums wird die mit Kohlendixoyd vorgehärtete Form in einem Ofen bei 220 bis 2400 C ausgehärtet. Der größte Teil des Wassers und des Petroleums kann auch nach dem Vorhhrten durch Preßluft aus der Form ausgetrieben werden.
• Beispiel 3 Herstellung einer Sandform mit glatter Oberfläche: Zunächst wird wie unter Beispiel 1 beschrieben eine Matrize mit Rahmen vorbereitet; anschließend wird eine Schicht aus 50 Teilen Epoxyharz, 15 Teilen Härter, 2 Teilen feinverteiltem Siliciumdioxyd (z.B. Aerosil der Degussa AG, Frankfurt/M) und 25 Teilen Aluminiumpulver DIN 100 mit einem Pinsel in einer möglichst dünnen, etwa 0,5 bis 2 mm dicken Schicht auf die Matrize aufgetragen. Diese Schicht läßt man etwa 1 Stunde lang erhärten und stampft dann auf die noch klebende Schicht eine Sand/Bindemittelmischung gemäß Beispiel 1 oder 2 auf, wobei man vorzugsweise feineren Sand, z.B. mit einer Korngröße von 0,3 mi, verwendet. Naoh dem Aushärten und Entformen erhält man eine Sandform mit einer vollständig glatten Oberfläche, welche bei Verwendung der Form zum Tiefziehen mit feinen, bis zur sand/Bindemittelschicht reichenden Bohrungen versehen wird.
• Bei Herstellung von Formen mit schmalen Stegen, z.B. rur Einsätze von Pralinenpackungen, werden günstigerweise die entsprechenden Hohlräume der Matrize mit der Aluminiupulver/Bindemittel-Masse ausgefüllt, woraf dann für den Körper der Form Sand/Bindemittel-Mischung eingestampft wird.
• Beispiel 4 Herstellung einer Form aus Aluminiumgrieß: Anstelle der in Beispiel 1 beschriebenen Sand/Bindemittelmischung wird ein Gemisch aus 10 Gew.% Bindemittel gemäm Beispiel 1 und 90 Gew.% Aluminiumgrieß einer Korngröße von 1 bis 1,5 :.i verwendet. Eine derartige Form hat im wesentlichen die gleichen Eigenschaften wie eine aus Sand hergestellte, doch besitzt sie den Vorteil, daß sie anschließend noch mechanisch bearbeitet werden kann, falls dies aus bestimmten Gründen erwünscht ist.

Claims (19)

1. P a t e n t a ng~p r U c h e 1. Verwendung auswechselbarer, luftdurchlässiger Formen, welche aus einem körnigen Material und einem Bindemittel hergestellt sind, zum Verformen thermoplastischer Kunst-5 toffbahnen.
2. 2. Verwendung flach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung zur Herstellung der Formen eine oder mehrere inerte FlUssigkeiten enthält, welche nach dem Vorhärten des Bindemittels ausgetrieben werden.
3. 3. Verwendung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit Wasser und/oder ein Kohlenwasserstorf oder Kohlenwasserstoffgemisch ist.
4. 4. Verwendung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung einer glatten Oberfläche ein Gemisch aus Aluminiumpulver und Bindemittel auf die Form aufgebracht ist.
5. 5. Verwendung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gemisch aus Aluminiumpulver und Bindemittel noch feinteiliges Siliciumdioxyd zugesetzt ist.
6. 6. Verwendung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Formmischung zur Erzeugung einer rauheren Formoberfläche ein körniges Material gröberer Korngröße enthält.
7. 7. Verwendung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das körnige Material Sand oder Aluminiumgrieß ist.
8. 8. Verwendung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel ein Epoxy- oder ein Phenol/ Formaldehydharz mit Härter ist.
9. 9. Verfahren zum Herstellen von Formen fUr Kunststoffverarbeitungsmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Modell der Form aus Gips herstellt, nach Behandlung mit einer Trennlacklösung von diesem eine Matrize aus Silikonkautschuk anfertigt und dann eine Mischung aus körnigem Material und einem Bindemittel von Hand oder maschinell auf die Matrize aufbringt, die Mischung abbinden läßt, die Form von der Matrize trennt und gegebenenralls bei erhöhter Temperatur auswertet
10. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man der Forsmischung eine oder mehrere inerte Flüssigkeiten zusetzt und diese nach dem Vorhärten des Bindemittels austreibt.
11. 11. Verfahren nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß man als Flüssigkeiten Wasser und/oder Kohlenwasserstoffe verwendet.
12. 12. Verfahren nach Anspruch 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß man als Bindemittel ein Epoxy- oder Phenol/ Formaldehydharz mit geeignetem Härter verwendet.
13. 13. Verfahren nach Anspruch 8 bis 12, dadurch gekenneichnet, daß man zur Erzeugung einer glatten Formoberfläche eine Schicht eines Gemisches aus Aluminiumpulver, Bindemittel sowie gegebenenfalls feinteiligem Siliciumdioxyd auf die Matrize aufbringt und anschließend die Formmischung aus körnigem Material und Bindemittel einstampft.
14. 14. Verfahren nach Anspruch 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Erzeugung einer rad heran formoberfläche eine entsprechend gröbere Korngröße rur die Formmischung verwendet.
15. 15. Luftdurchlässige Form zum Verformen thermoplastischer Kunststoffbahnen, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem körnigen Material und einem Bindemittel hergestellt ist.
16. 16. Form nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch eine offene Porenstruktur1 welche durch Zusatz von einer oder mehreren inerten Flüssigkeiten, vorzugsweise Wasser und/ oder Kohlenwasserstoffen zu der Formmischung, Vorhärten der Formmischung unter Einschluß der Flüssigkeiten und Austreiben der Flüssigkeiten vor oder während des Aushärtens des Bindemittels erzeugt ist.
17. 17, Form nach Anspruch 15 oder 16, gekennzeichnet durch eine glatte Oberfläche, welche aus einem Gemisch von Aiur:iiniumpulver und B2Ildemittel sowie gegebenenfalls feinteiligem Siliciumdioxyd besteht.
18. 18. Form nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die glatte Oberflächenschict mit feinen Bohrungen versehen ist,
19. 19. Form nach Anspruch 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel ein Epxy- oder ein Phenol/Formaldehydharz mit Härter ist.

    L e e r s e t e