DE2344866A1

DE2344866A1 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen von formlingen durch thermoformen

Info

Publication number: DE2344866A1
Application number: DE19732344866
Authority: DE
Inventors: Alfons W Thiel
Original assignee: Bellaplast GmbH
Current assignee: Bellaplast GmbH
Priority date: 1973-09-06
Filing date: 1973-09-06
Publication date: 1975-03-20
Also published as: CH579446A5; SE7411107L; ES449383A1; SE409965B; FR2243063B3; FR2243063A1; ES429777A1

Description

2344866 PATENTANWALT DIPL-PHYS. HEINRICH SEIDS -62 Wiesbaden-Bierstadt · Bierstadter Höhe 15 · Postfach 12068 ■ Telefon (0 6121) 56 53 82 Postscheck Frankfurt/Main 181008 - Bank Deutsche Bank 3956372 · Nass. Sparkasse 108003065

Wiesbaden, den 27. August 1973 B 567 S/rd

Bellaplast GmbH

6202 Wiesbaden-Biebrich Karl-Bosch-Strasse 10

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Formungen durch Ihermoformen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Formungen durch Ihermoformen von auf Verformungstemperatur gebrachten Bändern oder Platten aus thermoplastischem Kunststoff unter wesentlicher Verminderung der Materialdicke im Bereich der Formlinge sowie Kühlen der geformten Bänder und Platten und Ausschneiden der Formlinge aus der umgebenden, im wesentlichen in Ausgangsdicke verbliebenen Restmaterial.

/2

509812/0502

Dipl.-Phys. Heinrid» Seids · Patentanwalt · 62 Wiesbaden-Bierstadt · Bierst. Höhe 15 · Postf. 120 68 ■ & (0 61 21) 56 53

23U866

Bei den bekannten Verfahren und Vorrichtungen dieser Art nimmt der Kühlvorgang eine erhebliche Zeitdauer in Anspruch. Dabei ist die für das erforderliche Verfestigen der dünnwandig ausgeformten !Formlinge notwendige Zeitdauer beträchtlich kleiner als die für das Verfestigen des Restmaterials erforderliche Kühlzeit. Dies gilt insbesondere wenn die beim Ausformen der Formlinge erfolgte Dickenreduzierung beträchtlich ist. Beispielsweise ist es durchaus gängig, Bänder oder Platten aus thermoplastischem Kunststoff im Thermoformverfahren von einer Ausgangsstärke von beispielsweise 2,5 nun in Formlinge mit Wandstärke von 0,5 bis 0,6 mm auszuformen. Da die zum Verfestigen des Materials erforderliche Kühlzeit eine quadratische Funktion der Materialdieke ist, ergibt sich aus dem obigen, gängigen Beispfel, dass für das Verfestigen des im wesentlichen auf Ausgangsdicke verbliebenen Restmaterials die 20fache Kühlzeit gegenüber den ausgeformten Formlingsbereichen anzusetzen ist. Diese Erscheinung tritt in jedem Fall auf, einerlei, ob das zu verarbeitende bandförmige oder plattenförmige Material vor dem Thermoformen von aussen her aufgeheizt wird oder ob das bandförmige oder plattenförmige Material unmittelbar vor dem Thermoformen durch Extrudieren hergestellt wird und seine vom Ejctrudiervorgang her herrührende Warme noch in den Thermoformvorgang mitbringt. Im letzteren Fall werden die Verhältnisse besonders schwierig, weil die aus dem Materialinneren

/3 509812/0502

Dipl.-Phys. Heinrich Seids · Patentanwalt · 62 Wiesbaden-Bierstadt · Bierst. Höhe 15 · Postf. 12068 · 5? (06121) 56 5382

an die Oberflächen abzuführenden Wärmemengen grosser sind als im ersteren Fall.

Man kann sich auch nicht damit begfcnügen, nur die ausgeformten Formlinge zum Verfestigen ausreichend zu kühlen und die umgebenden Restmaterialbereiche weich zu lassen, da die die Formlinge umgebenden Restmaterialbereiche im allgemeinen als tragende Elemente zur Weiterverarbeitung eines geformten Bandabschnittes bzw. einer geformten Platte dienen. Die ausgeformten Bandabschnitte bzw. Platten müssen nämlich reproduzierbar und mit Schrumpfmass voraus berechenbar auf Weiterverarbeitungseinrichtungen, beispielsweise Stanzwerkzeuge o.dgl. passen.

I-Ian hat zwar versucht, die sich aus mangelnder Kühlung am Restmaterial ergebenden Schwierigkeiten dadurch zu umgehen, dass das Heraustrennen der Formlinge aus dem umgebenden Material bereits mit oder bei Ende des Thermoformvorganges vorgenommen wurde (vergl. DT-AS 1 I65 241). Die Praxis hat jedoch gezeigt, dass in solchem Fall erhebliche Schwierigkeiten auftreten, einerseits, weil sich noch warmer thermoplastischer Kunststoff eher zwischen zwei zusammenwirkenden Schneiden dünn auszieht als sich durchschneiden zu lassen und zum anderen die zusammenwirkenden Schneiden an Maschinenteilen angebracht sind, die wesentlich unterscüedliche Temperaturen aufweisen, so dass

509812/0 5 0?

Dipl.-Phys. Heinrid» Seids · Patentanwalt · 62 Wiesbaden-Bierstadt · Bierst. Höhe 15 · Postf. 120 68 · & (0 6121) 56 53

ein genaues Zusammenwirken der Schneiden aufgrund der unterschiedlichen Wärmedehnungen nicht gewährleistet werden kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der oben angegebenen Art zu schaffen, bei denen die naoh dem Thermoformeavorgang <Ub« ausgeformten Formlinge noch umgebenden Restmaterialteile ausreichend verfestigt werden, ohne übermässig lange Kühlzeiten benutzen zu müssen. Angestrebt ist dabei, die Kühlzeit möglichst auf die nur für das Verfestigen der Formlinge selbst notwendige Kühlzeit herabzusetzen.

Die gestellte Aufgabe wird im Verfahren gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass die auf Verformungstemperatur befindlichen Bänder oder Platten vor dem Thermoformen ausserhalb der zu den Formungen auszuformenden Bereichen vorgekühlt werden. Durch dieses vor dem eigentlichen Thermoformvorgang liegende Vorkühlen der ausserhalb der zu verformenden Bereiche liegenden Materialteile schafft nicht nur eine zusätzliche, an diesen Materialteilen ausgeübte Abkühlungsdauer, sondern lässt auch einen wesentlich erhöhten Kühlwirkungsgrad in diesen, ausserhalb der Formlinge liegenden und praktisch in Ausgangsdicke verbleibenden Bereichen erzielen. In der zwischen dem Vorkühlvorgang und dem eigentlichen Thermoformen liegenden Zeit kann ein wirksamer Wärmeaustausch zwischen der Materialober-

609812/0502 ^/5

DipL-Phys. Heinrich Seids · Patentanwalt · 62 Wiesbaden-Bierstadt · Bierst. Höhe 15 · Postf. 12068 · Q? (0 6121) 565382

fläche und dem Materialinneren stattfinden, so dass sich das Material in den dick verbleibenden Bereichen im Inneren abkühlt und an seinen Oberflächen wieder erwärmt. Dadurch wird der Wirkungsgrad der an diesen wiedererwärmten Oberflächen ansetzenden Kühlung im Thermoformvorgang wesentlich verbessert. Ein wesentlicher, mit der Erfindung erzielter Vorteil besteht auch darin, dass in den nicht zu verformenden Bereichen der Beginn des mit dem Abkühlen des Materials unvermeL dlichen Schrumpf Vorganges zeitlich vor den eigentlichen Thermoformvorgang verlegt wird. Die in den vorgekiihlten Bereichen in der Zeit zwischen dem Vorkühlen und dem Thermoformen erfolgende Schrumpfung kann sich aber nicht mehr nachteilig auf die Formlhge auswirken, weil diese Schrumpfung durch den plastischen Zustand des Materials in den zu verformenden Bereichen aufgefangen wird. Das dann noch zwischen dem Thermoformvorgang und der Weiterverarbeitung, beispielsweise dem Ausschneiden der Formlinge erfolgende restliche Schrumpfen in de-m umgebenden Material kann keine nennenswerte Verformung mehr an den Formungen hervorrufen und lässt sich im Schrumpfmass sehr viel genauer bestimmen als das Gesamtschrumpfen.

Wenn der Thermoformvorgang abschnit tsweise am Band oder den Platten vorgenommen wird, ist es im Rahmen der Erfindung

/6

5098 1 2/0S02

DipL-Phys. Heinrich Seids · Patentanwalt · 62 Wiesbaden-Bierstadt · Bierst. Höhe 15 · Postf. 1206« · & (0 6121) 56 53

besonders zweckmässig, auch das Vorkühlen abschnittsweise entsprechend den dem Thermovorgang unterworfenen Abschnitten und synchron mit dem Thermoformvorgang vorzunehmen. Auf diese Weise ist eine optimale Anpassung des Vorkühlens an den Thermoformvorgang möglich.

Das Vorkühlen kann im Rahmen der Erfindung auch in zwei oder mehr Stufen vorgenommen werden. Dieses mehrstufige Vorkühlen bietet noch zusätzlich erheblich höheren Wirkungsgrad und erheblich verbesserte Beherrschung des Schrumpfvorganges, weil zwischen jeder Vorkühlstufe ein Wärmeaustausch zwischen dem Materialinneren und den Materialoberflächen eintritt, also sich die Materialoberfläche Jedesmal zwischen den Vorkühlstufen und zwischen der letzten Vorkühlstufe und dem Kühlen im Thermoformvorgang vom Materialinneren her aufwärmen.

Besonders zweckmässig ist es bei mehrstufigem Vorkühlen, wenn in jeder nachfolgenden Vorkühlstufe die vom Vorkühlen ausgenommenen Bereiche zunehmend auf die auszuformenden Band- bzw. Plattenbereiche verengt werden. Man erzielt dadurch einen relativ gleichmässigen, abgestuften übergang zwischen der Temperatur in den zu verformenden Materialbereichen und den vorgekühlten Materialbereichen.

509812/0502 ^/?

Dipl.-Phys. Heinrich Seide · Patentanwalt · 62 Wiesbaden-Bierstadt · Bietst. Höhe 15 · Postf. 12068 ■ flf (06121) 565382

Im Rahmen der Erfindung kann gleichzeitig mit dem Vorkühlen ein rahmenartiges Versteifungsgerüst in die ausserhalb der auszuformenden Bereiche liegenden, vorgekühlten Teile der Bänder bzw. Platten eingeformt werden. Durch dieses Einformen kommt es zu besonders inniger Oberflächenberührung zwischen dem zum Vorkühlen und Verformen benutzten gekühlten Werkzeugoberflächen und der Materialoberfläche. Man kann dieses Vorformen derart ausführen, dass die vorgekühlten Teile nicht nur rahmenartige Vorformung sondern auch eine gewisse Oberflächennarbung erhalten.

Zur Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung kann von Thermofοrmmaschinen jeglicher Art ausgegangen werden. Es soll gemäss der Erfindung in Vorschubrichtung des zu verformenden Bandes bzw. der zu verformenden Platte vor dem Thermoformwerkzeug ein synchron mit dem Thermoformwerkzeug betätigtes Vorkühlwerkzeug angeordnet sein, dessen auf mindestens eine Oberfläche des vorzukühlenden Bandes bzw. der vorzukühlenden Platte einwirkende Kühleinrichtung ausgesparte Bereiche aufweist, wobei das Vorkühlwerkzeug zur Überdeckung dieser ausgesparten Bereiche mit den am Thermoformwerkzeug zu verformenden Bereichen des Bandes bzw. der Platte auf das Thermoformwerkzeug abgestimmt ist.

509812/0502 /₈

Dipl.-Phys. Heinridi Seids - Patentanwalt - 62 Wiesbaden-Bierstadt · Bierst. Höhe 15 · Postf. 120 68 · & (0 61 21) 56 53

Durch das Anbringen des Yorkühlwerkzeuges vor dem Thermoformwerkzeug und die synchrone Betätigung dieses Vorkühlwerkzeuges mit dem Thermoformwerkzeug werden beiden wesentlichen Torbedingungen für die Erhöhung der Arbeitsgeschwindigkeit und damit der Durchsatzleistung der Thermoformmaschine erfüllt, nämlich einerseits die wesentliche Erhöhung der Kühlwirkung in den nicht verformten Materialbereichen und zum anderen eine Vorstabilisierung des dem Thermoformvorgang zu unterwerfenden bandförmigen oder plattenförmigen Materials, so dass auch das sichere Einführen des band- üzw. plattenförmigen Materials in den Arbeitsbereich des Thermoformwerkzeugs gewährleistet wird.

In bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ist das Vorkühlwerkzeug zur Berührung mit der Oberfläche des Bandes bzw. der Platte ausgebildet, und an den ausgesparten Bereichen vertieft. An seinen, mit der Oberfläche des Bandes bzw. der Platte in Berührung kommenden Teilen kann dann das Vorkühlwerkzeug Formelemente zum Einformen eines rahmenartigen Gerüstes in das Band bzw. in die Platte aufweisen. Bei Vor- ktthlwerkzeugen , die zur Berührung mit der Oberfläche des Bandes bzw. der Platte ausgebildet sind, wird man in der

/9

509812/0B02

Dipl.-Phys. Heinrich Seids ■ Patentanwalt · 62 Wiesbaden-Bierstadt · Bierst. Höhe IS · Postf. 120 68 · 3? (06121) 56 53S2

Regel mit Vorkühlwerkzeug-Paaren arbeiten, um gleichzeitig Berührung zwischen gekühlter Oberfläche des Vorkühlwerkzeuges an beiden Oberflächen des Bandes bzw. der Platte zu erhalten.

Pur mehrstufiges Vorkühlen können mehrere Vorkühlwerkzeuge bzw. Vorkühlwerkzeug-Paare in Vorschubrichtung des Bandes bzw. der Platte hintereinander angeordnet und mit ihren ausgesparten Bereichen auf dem Band bzw. der Platto miteinander übereinstimmend abgestimmt sein. Die ausgesparten Bereiche der aufeinanderfolgenden Vorkühlwerkzeuge sind dann vorzugsweise in zunehmender Abstimmung auf die Grosse der am Thermoform— werkzeug auszuformenden Bereiche des Bandes bzw. der Platte von Vorkühlwerkzeug zu Vorkühlwerkzeug kleiner ausgebildet·

In bevorzugter Ausführungsform der Erfindung wird von einer Thermoformmaschine ausgegangen, bei der das Thermoformwerkzeug in einem Träger auf das Band bzw. die Plaate zu und von dort zurück hin- und herbewegt und das Band bzw. die Platte in der Grosse des Thermoformwerkzeugs angepassten Schritt rechtwinklig zur Bewegungsrichtung des Thermoformwerkzeugs duroh dessen Arbeitsbereich transportiert wird. Gemäss der Erfindung wird bei einer solchen Maschine mindestens ein bezüglich Grosse und ausgesparten Bereichen auf das Ihermoformwerkzeug

/10 509812/0502

DipL-Phys. Heinrich Seids · Patentanwalt ■ 62 Wiesbaden-Bierstadt · Bierst. Höhe 15 · Postf. 120 68 · & (0 6121) 56 5382

-₁₀- 23U866

abgestimmtes VorkUhlwerkzeug in Vorschubrichtung des Bandes bzw. der Platte vor und zu gleichzeitiger Bewegung mit dem Thermoformwerkzeug auf dem Träger angebracht. Sind bei einer solchen Maschine dem Thermoformwerkzeug zugeordnete Einrichtungen wie Streckhelfer, Gegenwerkzeug o.dgl. auf einem Zweitträger angeordnet, der im Gegentakt zum Träger bewegt wird, so kann im Rahmen dieser bevorzugten Ausführungsform auf dem Zweitträger mindestens ein Vorkühl-Gegenwerkzeug angeordnet sein, dessen Ausbildung im wesentlichen demjenigen des Vorkühlwerkzeuges entspricht, wobei das VorkUhlwerkzeug und das Vorkühlgegenwerkzeug zur festen beidseitigen Auflage auf dem Band bzw. der Platte bei geschlossenem Thermoformwerkzeug am Träger und Zweitträger eingestellt sind. Dabei können das VorkUhlwerkzeug und bzw. oder das Vorkühl-Gegenwerkzeug in Bewegungsrichtung des Trägers bzw. ggf. des Zweitträgers gegen die Wirkung vorgespannter Federn nach rückwärts verschiebbar sein. Anstelle der vorgespannten Federn können auch unter vorher bestimmtem ^LDruck stehende, pneumatische oder hydraulische Zylinder zum Abstutzen der Vorkühlwerkzeuge und bzw. oder Vorkühl-Gegenwerkzeuge vorgesehen sein.

In· der oben erwähnten, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung können die für das Formen eines rahmenartigen Versteifungsgerüstes erforderliche Formelemente besonders günstig angeordnet werden. So kann beispielsweise auf. mindestens einem zusammenwirkenden Paar von VorkUhlwerkzeug und

509812/0502

/11

Dipl.-Phys. Heinrich Seids · Patentanwalt · 62 Wiesbaden-Bierstadt · Bierst. Höhe 15 · Postf. 12068 · Φ (06121) 56 5382

Vorkühl-Gegenwerkzeug zusammenwirkende Positiv- und Negativ-Formelemente zur Bildung des rahmenartigen' Versteifungsgerüstes ausgebildet sein.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch die wesentlichen Teile einer

Thermoformmaschine gemäss der Erfindung mit zweistufiger Vorkühlung in Seitenansicht;

Fig. 2 ein in der Maschine gemäss Figur 1 bearbeitetes bandförmiges Material, schematisch in Draufsicht;

Fig. 3 einen Ausschnitt einer Thermoformmaschine entsprechend Figur 1 mit abgewandeltem Werkzeugsatz;

Fig. 4 einen Ausschnitt IV der Fig. 3 in Schliess-Stellung des Werkzeugsatzes;

Fig. 5 ein in einer Vorrichtung nach Fig. 3 behandeltes bandförmiges Material, schematisch in Draufsicht und

Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie VI-VI der Fig.

Im Beispiel der Figuren 1 und 2 ist eine Thermoformmaschine vorgesehen, die einen unteren Werkzeugträger 105 und einen

509812/0502 ^/12

Dipl.-Phys. Heinrich Seids · Patentanwalt · 62 Wiesbaden-Bierstadt · Bierst. Höhe 15 · Postf. 1206« · ® (0 6121) 56 53

oberen Werkzeugträger 106, im folgenden Zweitträger genannt, aufweist, die mittels eines Hebers 109 über Hebestössel 111 und Hebestangen 112 in Gegentakt zueinander an Führungssäulen 107 auf- und abbewegt werden. Diese Bewegung wird von einer nicht dargestellten Antriebsvorrichtung hervorgerufen, die eine Gelenkstange 110 im Sinne des Doppelpfeiles 110a hin- und herbewegt und dadurch den Heber 109 zu einer Schwingbewegung um die Achse 121 veranlasst. Figur 1 zeigt die Thermoformmaschine in Offenstellung ihrer Werkzeuge, in der der untere Träger 105 sich in tiefster Stellung und der Zweitträger 106 sich in höchster Stellung befinden. Die Auf- und Abbewegung des unteren Werkzeugträgers 105 wird durch Gewichts-Ausgleicheinrichtungen 129 abgedämpft, so dass ruckartige und stossartige Bewegungen vermieden werden.

Bei der in Figur 1 gezeigten Offenstellung der Werkzeuge wird ein bei I) dargestelltes, auf Verformungstemperatur befindliches Band aus thermoplastischem Material um einen Arbeitsschritt A) im Sinne des Pfeiles B) durch eine nicht dargestellte Transportvorrichtung weitertransportiert.

Auf dem Träger 5 sind ein gekühltes Thermoformwerkzeug 1, und Vorkühlwerkzeuge 31 und 33 angebracht, die ebenfalls an eine nicht dargestellte Kühlvorrichtung angeschlossen sind.

/13 509812/0502

Dipl.-Phys. Heinrich Seids ■ Patentanwalt ■ 62 Wiesbaden-Bierstadt · Bierst. Höhe 15 · Postf. 12063 ■ <&" (06121) 565362

Am oberen Werkzeugträger bzw. dem Zweitträger 106 sind Streckhelfer 21 aufgehängt, die in die Hohlräume des Thermoformwerkzeugs 1 von oben her einführbar sind. Ferner ist dem Thermoformwerkzeug 1 ein von oben her auf das Materialband I) zu führender Spannrahmen 22 zugeordnet, der entgegen der Wirkung der vorgespannten Federn 23 nach oben gegen die Unterseite der Streckhelfer-Trägerplatte 24 verschiebbar ist.

Ferner sind am Zweitträger 106 obere Vorkühlwerkzeuge oder Vorkühl-Gegenwerkzeuge 32 und 34 mittels Trägerplatten 36 aufgehängt und gegen die Wirkung der vorgespannten Federn 35 bis an die Unterseite der Trägerplatten 36 heran verschiebbar.

Das Paar von Vorkühlwerkzeug 31 und Vorkühl-Gegenwerkzeug bildet die erste Vorkühlstufe und enthält kreisförmige Vertiefungen 37 mit einem Durchmesser d1, der wie Figur 2 zeigt, von der Vorkühlung freigehaltene kreisförmige Bereiche 41 im Materialband I) ergibt, die noch erheblich grosser als die im Thermoformwerkzeug 1 endgültig verformten Bereiche sind.

Das Paar von Vorkühlwerkzeug 33 und Vorkühl-Gegenwerkzeug bildet die zweite Vorkühlstufe und enthält in gleicher Anordnung wie die erste Vorkühlstufe vertiefte Bereiche 38 mit dem Durchmesser d2, der merklich kleiner als der Durchmesser

509812/0502 _/14

Dipl.-Phys. Heinrich Seids · Patentanwalt · 62 Wiesbaden-Bierstadt · Bierst. Höhe 15 · Postf. 120 ti · & (C 6121; 36 53

d1 ) ist, aber kreisförmige, von Vorkühlung freie Bereiche in der Materialbahn 1 belässt, die noch immer merklich grosser als die ausgeformten Bereiche der Materialbahn 1 sind.

Der Spannrahmen 22 bildet zusammen mit der Oberseite des Thermoformwerkzeugs 1 die dritte Kühlstufe für das Restmaterial. Diese dritte Kühlstufe ist Teil der Thermoformstufe, im dargestellten Beispiel ist der Spannrahmen 22 mit Durchlässen 25 für die Streckhelfer 21 versehen, die an der Unterseite als Gegenwerkzeug 26 ausgebildet sind, um mit einem ringförmig nach oben vorstehenden Werkzeugwulst 3 zur Bildung des Formlingrandes 43 zusammenzuwirken. Der eigentliche, im dargestellten Beispiel becherförmige Formling 44 wird dann durch die Formhohlräume 2 in Verbindung mit den Streckhelfern 21 gebildet, wie dies bei den verschiedensten Thermoformverfahren bekannt ist.

Die Länge in Vorschubrichtung B) ist an den Vorkühlwerkzeugen 31, 33 und den Vorkühlgegenwerkzeugen 32 und 34 gleich der Länge des Thermofοrmwerkzeugs 1 in derselben Richtung.

Wenn im Betrieb der untere Werkzeugträger 105 angehoben und der Zweitträger 106 abgesenkt werden, legen sich die Vorkühlwerkztüge 31 und 33 sowie das Thermoformwerkzeug 1

509812/0502 ^/15

DipL-Phys. Heinridi Seide · Patentanwalt · 62 Wiesbaden-Bierstadt · Bierst. Höhe IE · Postf. 120 £8 - φ (06121; 56 53

von unten gegen das Materialband I) während die Vorkühl-Gegenv/erkzeuge 32 und 34 sowie der Spannrahmen 22 von oben auf das Materialband I) abgesenkt werden. Beim weiteren Zusammenführen von Werkzeugträger 105 und Zweitträger 106 v/erden die Federn 35 und 23 gespannt, wobei die Vorkühlwerkzeuge und 33 sowie die Vorkühlgegenwerkzeuge 32 und 34 mit vorher bestimmten Druck mit ihren vorstehenden Teilen auf die Oberflächen des Bandes I) gedruckt werden. Dabei wird die oben erläuterte bereichsweise Vorkühlung an dem Materialband I) gleichzeitig in beiden Vorkühlstufen vorgenommen. Zugleich findet auch durch Zusammenwirken des Thermoformwerkzeugs 1 mit dem Spannrahmen 22 und den Streckhelfern 21 der Thermoformvorgang in den nicht vorgekühlten Bereichen des Bandes I) statt. Die Vorrichtung wird dann in die in Figur 1 gezeigte offene Stellung zurückbewegt. Die Formlinge werden bei dieser Bewegung aus den Formhohlräumen 2 gehoben und es wird das Materialband I) um einen Vorschubschritt A) im Sinne des Pfeiles B) weiterbewegt. Dadurch kommt ein neuer Bandabschnitt in die erste Vorkühlstufe, der Bandabschnitt aus der ersten Vorkühlstufe in die zweite Vorkühlstufe und der Bandabschnitt aus der zweiten Vorkühlstufe in die Thermoformstufe. Die Vertiefungen 37 in der ersten Vorformstufe der Vertiefungen 38 in der zweiten Vorformstufe und der Vormhohlräume 2 i»st so getroffen, dass die nicht vorgekühlten Bandbereiche 41 in den

/16 509812/0502

DipL-Phys. Heinrid» Seids · Patentanwalt · 62 Wiesbaden-Bierstadt · Bierst. Höhe 75 · Postf. 120 CC · ® (0 6121 j 56 53

Bereich der Vertiefungen 38 und die in der zweiten Vorkühlstufe nicht vorgekühlten Bandbereiche 42 in den Wirkungsbereich der Formhohlräume 2 gelangen.

Im Beispiel der Figuren 3 bis 6 sind auf den unteren Werkzeugträger 105 und den Zweitträger 106 etwas abgewandelte Werkzeuge aufgesetzt. Alle mit dem Beispiel der Figuren 1 und 2 übereinstimmenden Teile sind jedoch mit gleichen Bezugs» zeichen ausgelegt. Im Vorkühlwerkzeug 51 sind die Vertiefungen 55 nicht mehr durch Kühlfelder umgeben, sondern duch Kühl- und Formrippen 56, die mit Kühl- und Formrippen 57 am Vorkühlgegenwerkzeug 52 zusammenwirken. Dabei umgeben diese Kühl- und Formrippen 57 ebenfalls Vertiefungen 55 und weisen Formaufnahmen für die Kühl- und Formrippen 56 auf. Auf diese weise werden in der ersten Vorkühlstufe gitterartig Rippen 45 in das Materialband I) eingeformt und verfestigt, während die dazwischen liegenden, im dargestellten Beispiel etwa quadratischen Bereiche 46 ungekühlt bleiben. In der zweiten Vorkühlstufe weisen das Vorkühlwerkzeug 53 und das Vorkühlgegenwerkzeug 54 Vertiefungen 58 auf, die mit gegensätzlich ausgebildeten Vorkühl- und Formrippen 59 umgeben sind. Dadurch wird innerhalb der Rippen 45 eine zweite Rippenanordnung 47 gegengeformt, die wiederum ungekühlte Bereiche 48 belässt.

509812/0502 /¹⁷

DipL-Phys. Heinrich Seids · Patentanwalt · 62 Wiesbaden-Bierstadt · Bierst. Höhe 75 · Postf. 120 CZ ■ S? (06121; 565382

Im Beispiel der Figuren 3 bis 6 ist auch das Thermoformwerkzeug 11 an seiner Oberseite abgewandelt. Die Formwülste 3 sind dort mit zusätzlichen äusseren, im dargestellten quadratischen Formwülsten mit abgerundeten Eckbereichen 13 umgeben, die zwischen sich rillenförmige Vertiefungen 14 für die Aufnahme der in das Band I) eingeformten Rippen 47 aufweisen. Der Spannrahmen 22a ist, wie Figur 4 zeigt, in diesem Beispiel so ausgebildet, dass er in diese Rillen 14 und in die offene Seite der in dem Band i) eingeformten Rippen 47 greift. Von den umfänglichen Formrippen 13 aus ergeben sich nach den Formwülsten 3 hin schräg verlaufende Formflächen 15, für die am Streckhelfer-Träger 24 entsprechende Gegenformflächen 27 ausgebildet sind, wie dies besonders aus Figur 4 ersichtlich ist.

Durch diese Ausbildung des Thermoformwerkzeuges wird ausserhalb des eigentlichen Formlings 49 ein jeden Formling umgebendes wellenförmiges Gebilde 50 während der beiden Vorkühlschritte und des Thermoformschrittes im Restmaterial geformt, wodurch das Restmaterial einer intensiveren Kühlung unterworfen wird und vor allem ein versteiftes, rahmenartiges Gebilde darstellt, das in -einer angeschlossenen Stanzvorrichtung genau zentriert werden kann.

/18

509812/0502

Dipl.-Phys. Heinrich Seids · Patentanwalt · 62 Wiesbaden-Bierstadt · Bierst. Hone ->F · Postf. 120 0C · <8" (J6121) 56 5382

- 18 -

Alle in der Beschreibung, den Patentansprüchen und der Zeichnung wiedergegebenen Merkmale können für sich allein oder in jeder denkbaren Kombination von wesentlicher Bedeutung für die Erfindung sein.

-Patentansprüche-

/19 509812/0502

Claims

Dipl.-Phys. Heinrich Seids · Patentanwalt · 62 Wiesbaden-Bierstadt · Bierst. Hone "»5 ■ Post?. 1200C · 5P (06121) 565382 - 19 - Patentansprüche

1) !Verfahren zum Herstellen von Formungen durch Thermoformen von auf Verformungstemperatür gebrachten Bändern oder
Platten aus thermoplastischem Kunststoff unter wesentlicher Verminderung der Materialdicke im Bereich der Formlinge sowie Kühlen der geformten Bänder bzw. Platten und Ausschneiden der Formlinge aus dem umgebenden, im wesentlichen in Ausgangsdicke verbliebenen Restmaterial, dadurch gekennzeichnet, dass die auf Verformungstemperatur befindlichen Bänder oder Platten vor dem Thermoformen ausserhalb der zu den Formungen auszuformenden Bereichen vorgekühlt werden;

2) Verfahren nach Anspruch 1 , mit abschnittsweiser Thermoformung, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorkühlen abschnittsweise entsprechend den dem Thermovorgang unterworfenen Abschnitten und synchron mit dem Thermoformvorgang vorgenommen wird.

3) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorkühlen in zwei oder mehr Stufen vorgenommen wird.

509812/0502 ^/20

Dipl.-Phys. Heinridi Seids · Patentanwalt · 62 Wiesbaden-Bierstadt · Bierst. Höhe 15 · Postf 12Of 8 · 5P (C 6121) 56 5362

234A866

- 20 -

4) Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass

in jeder nachfolgenden Vorkühlstufe die vom Vorkühlen ausgenommenen Bereiche zunehmend auf die auszuformenden Band- bzw. Plattenbereiche verengt werden.

5) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass gleichzeitig mit dem Vorkühlen ein rahmenartiges Versteifungsgerüst in die ausserhalb der auszuformenden Bereiche liegenden, vorzukühlenden Teile der Bänder bzw. Platten eingeformt wird.

6) Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in Vorschubrichtung des zu verformenden Bandes (I) bzw. der zu verformenden Platte vor dem Thermoformwerkzeug (1, 11) ein synchron mit dem Thermoformwerkzeug betätigtes Vorkühlwerkzeug (31, 32, 33, 34j 51, 52, 53, 54) angeordnet ist, dessen auf mindestens eine Oberfläche des vorzukühlenden Bandes (I) bzw. der vorzukühlenden Platte einwirkende Kühleinrichtung ausgesparte Bereiche (37, 38; 55, 58) aufweist, wobei das Vorkühlwerkzeug . (31, 32, 33, 34 j 51, 52, 53, 54) zur Überdeckung dieser ausgesparten Bereiche (37, 38; 55, 58) mit den am Thermoformwerkzeug (1; 11) zu verformenden Bereichen des Bandes

500812/0502 ^/21

Dipl.-Phys. Heinrich Seids · Patentanwalt · 62 Wiesbaden-Bierstadt ■ Bierst. Höhe 15 · Postf 120 £8 · Qp (G 6121; 565382

_₂₁. 23U866

bzw. der Platte auf das Thermoformwerkzeug (1; 11) abgestimmt ist.

7) Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorkühlwerkzeug (31, 32, 33, 34; 51, 52, 53, 54) zur Berührung mit der Oberfläche des Bandes (I) bzw. der Platte ausgebildet und an den ausgesparten Bereichen (37, 38j 55, 58) vertieft ist.

8) Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass Vorkühlwerkzeuge (31, 32; 33, 34; 51, 52; 53, 54) mit im wesentlichen gleicher Ausbildung paarweise zu beiden Seiten des Bandes (I) bzw. der Platte angeordnet sind.

9) Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorkühlwerkzeug (51, 52.₉ 53, 54) an seinen mit der Oberfläche des Bandes (I) bzw. der Platte in Berührung kommenden Teilen Formelemente (56, 57, 59) zum Einformen eines rahmenartigen Gerüstes (45$ 47) in dag Band (I) bzw. die Platte aufweist.

10) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9* dadurch gekennzeichnet, dass für mehrstufiges Vorkühlen mehrere

/22 509812/0502

DipL-Phys. Heinrich Seids · Patentanwalt · 62 Wiesbaden-Bierstadt · Bierst. Höhe 75 · Postf 120 Ct ■ 3? (C, 6121 j 56 53

23U866

- 22 -

Vorkühlwerkzeuge (31, 32, 33, 34 j 51, 52, 53, 54) bzw. Vorkühlwerkzeug-Paare in Vorschubrichtung des Bandes (I) bzw. der Platte hintereinander angeordnet und mit ihrem ausgesparten Bereichen (37, 38; 55, 58) auf dem Band bzw. der Platte miteinander übereinstimmend abgestimmt sind.

11) Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die ausgesparten Bereiche (37, 38; 55, 58) der aufeinanderfolgenden Vorkühlwerkzeuge (31, 32; 33, 34; 51, 52; 53, 54) in zunehmender Abstimmung auf Grosse der am Thermoformwerkzeug (1; 11) auszuformenden Bereiche des Bandes (I) bzw. der Platte von Vorkühlwerkzeug zu Vorkühlwerkzeug kleiner ausgebildet sind.

12) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, bei der das Thermoformwerkzeug mit einem Träger auf das Band bzw. die Platte zu und von dort zurück hin- und herbewegt und das Band bzw. die Platte in der Grosse des Thermoformwerkzeuges angepassten Schritten rechtwinklig zur Bewegungsrichtung des Thermofonnwerkzeuges durch dessen Arbeitsbereich transportiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein bezüglich Grosse und ausgesparter Bereiche (37, 38; 55, 58) auf das Thermoformwerkzeug (1,

509812/0502 ^/23

Dipl.-Phys. Heinrich Seids · Patentanwalt · 62 Wiesbaden-Bierstadt · Bierst Höhe 75 · Postf. 120CS · SE" (06121) 56 5302

11) abgestimmtes Vorkühlwerkzeug (31, 33} 51, 53) in Vorschubrichtung des Bandes (I) bzw. der Platte vor und zu gleichzeitiger Bewegung mit dem Thermoformwerkzeug (1} 11) auf dem Träger (105) angebracht ist.

13) Vorrichtung nach Anspruch 12, bei der dem Thermoformwerkzeug zugeordnete Einrichtungen wie Streckhelfer, Gegenwerkzeug o.dgl. auf einem Zweitträger angeordnet sind, der im Gegentakt zum Träger bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Zweitträger (106) mindestens ein Vorkühl-Gegenwerkzeug (32,34j 52, 54) angeordnet ist, dessen Ausbildung im wesentlichen demjenigen des Vorkühlwerkzeuges (31, 33j 51, 53) entspricht, und dass das Vorkühlwerkzeug (31, 33J 51, 53) und das Vorkühl-Gegenwerkzeug (32, 34$ 52, 54) zur festen beiderseitigen Auflage auf dem Band (I) bzw. der Platte bei geschlossenem Thermoformwerkzeug (Tj 11) am Träger (105) und Zweitträger (10.6) eingestellt sind.

14) Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorkühlwerkzeug (31, 33ί 51, 53) und bzw. oder das Vorkühl-Gegenwerkzeug (32, 34 j 52, 54) in Bewegungsrichtung des Trägers (105) bzw. ggf. des Zweitträgers (106) gegen die Wirkung vorgespannter Federn

(35) nach rückwärts verschiebbar ist.

509812/0502 ^/24

DipL-Phys. Heinrich Seids · Patentanwalt ■ 62 Wiesbaden-Bierstadt · Biers ί. Hone I? · Postf. 120 ob · ® (06121) 5653

- 24 -

15) Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass anstatt vorgespannter Federn (35) unter vorherbestimmtem Druck stehende pneumatische oder hydraulische Zylinder zum Abstützen der Vorkühlwerkzeuge (31, 33; 51, 53) und bzw. oder der Vorkühl-Gegenwerkzeuge (32, 43; 52, 54) vorgesehen sind.

16) Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass auf mindestens einem zusammenwirkenden Paar von Vorkühlwerkzeug (51, 53) und Vorkühl-Gegenwerkzeug (52, 54) zusammenwirkende Postiv- und Negativ-Formelemente (56, 57, 59) zur Bildung eines rahmenartigen Versteifungsgerüstes (45, 47) ausgebildet sind.

509812/0502

Le e rs e

ite