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Es können nur thermoplastische Kunststoffe umgeformt werden. Es werden vorwiegend thermoplastische Kunststoff-Halbzeuge in Temperaturbereichen in denen die Kunststoffe im thermoelastischen Zustand vorliegen umgeformt. Dies ist also eine Warmumformung.
Bei amorphen Thermoplasten, liegt die Umformtemperatur oberhalb des Erweichungstemperaturbereiches. Wo hingegen die Umformtemperatur bei teilkristallinen Thermoplasten im Kristallitschmelzbereich liegt. Ein großer Vorteil der Warmumformung ist, daß nur kleine Kräfte aufgebracht werden müssen, um eine große Umformung zu erreichen. Ein Nachteil ist allerdings, daß die Umformkraft nach dem Umformen solange weiter auf das Werkstück einwirken muß, bis es durch Einfrieren wieder in einen festen Zustand versetzt worden ist. Wird das Werkstück wieder erhitzt werden die, beim Umformen entstandenen, Spannungen und erzeugten Orientierungen der Kettenmoleküle wieder frei und das Werkstück hat das Bestreben sich wieder in seine ursprüngliche Form zurück zu verändern (z.B.: Joghurtbecher). Dieses Verhalten wird Rückstellbestreben genannt.
1.1. VERFAHRENSÜBERBLICK
1.2. BIEGEN UND ABKANTEN VON TAFELN
Das Biegen und Abkanten von Tafeln erfolgt als Warmumformung im thermo- oder gummielastischen Temperaturbereich. Mit Heizelementen (mechanische Berührung), Heizstrahlern oder Warmgas erfolgt die Erwärmung der umzuformenden Zone. Bei dünnwandigen Tafeln (bis ca. 3 mm) genügt meist eine einseitige Erwärmung auf der Biegezugseite. Ist die Tafeldicke größer muß beidseitig erwärmt werden. Vorrichtungen, die zum Biegen und Abkanten verwendet werden sind zum Beispiel aus Holz, Schichtpreßstoffen oder Metall, je nach der Anzahl der umzuformenden Teile. Die Abkühlzeiten hängen von der Vorrichtung ab. So ist die Abkühlzeit bei einer Vorrichtung aus Metall kürzer als bei einer nichtmetallischen, wie z.B.: Holz. Aufgrund der Rückfederung, die nach dem Einfrieren auftritt, müssen die Biegewinkel entsprechend größer sein als für das fertige Werkstück gefordert ist. Zum Biegen und Abkanten gibt es geeignete Maschinen, allerdings kann auch von Hand gearbeitet werden.
Eine weitere Möglichkeit des Biegens von Tafeln ist das Formbiegen. Es werden aus ebenen Tafeln zylindrisch oder sphärisch gekrümmte Flächen erzeugt. Das Formbiegen eignet sich vor allem für kleine Stückzahlen großflächiger Formteile bei geringem Werkzeugaufwand.
Zur Herstellung von Rohren mit großen Druchmessern können Tafeln durch Rundbiegen mit nachfolgendem Verschweißen der Längskanten verwendet werden. Es sind auch Vierkantrohre möglich.
1.3. BIEGEN UND AUFWEITEN VON ROHREN
Stehen bei der Rohrverlegung keine geeigneten Formstücke zur Verfügung, kann man für die handwerkliche Verarbeitung von Kunststoffrohren Rohrbogen und Rohrmuffen auf eine einfache Weise selbst herstellen. Hauptsächlich wird diese Methode auf PVC-hart-Rohre angewandt. Die Umformung erfolgt hier ebenfalls im thermoelastischen Bereich. Das beim Umformen der Querschnitt im Rohrbogen erhalten bleibt, füllt man das Rohr vorher mit Sand, Schaumgummi, Schraubenfedern oder aufgeblasenen Gummischläuchen. Anschließend erwärmt man die Rohrstücke in einem Wärmeschrank oder örtlich an der Biegestelle durch Warmgas. Zur Muffenherstellung kann die Erwärmung auch durch eintauchen in heiße Flüssigkeiten (z.B.: Paraffin, Glyzerin) erfolgen. Das erwärmte Rohr wird dann von Hand oder in einer Vorrichtung gebogen und bis zur Formstabilität abgekühlt.
1.4. STRECKFORMEN VON FOLIEN UND TAFELN
Dieses Verfahren ist selbstverständlich nur für thermoplastische Kunststoffe geeignet. Die Verformung muß im thermo- oder gummielastischen Bereich als Warmumformung durchgeführt werden. Der Folien- oder Tafelzuschnitt ist in einem Spannrahmen fest eingespannt. Damit eine Faltenbildung verhindert wird, erfolgt die Verformung zweiachsig durch Zugspannung. Da der Werkstoff durch die feste Einspannung nicht nachfließen kann, erfolgt die Verformung aus der Wanddicke heraus, die Wanddicke wird daher kleiner mit zunehmender Formungstiefe.
Verfahrensablauf beim Streckformen:
. Zuschneiden von Tafeln und Folien oder Arbeiten von der Rolle
. Einspannen
. Erwärmen in den thermoelasitschen Bereich
. Umformen (mechanisch - pneumatisch)
. Abkühlen (Einfrieren) unter Einwirkung der Umformkraft
. Ausformen
. Nacharbeiten (Randbeschneiden, Rollieren von Becherrändern usw.)
Alle diese Vorgänge können halbautomatisch oder vollautomatisch im Durchlaufverfahren auf entsprechenden Maschinen bzw. Anlagen durchgeführt werden.
Zur Erwärmung werden Wärmeöfen (eher selten, da lange Heizzeiten), Kontaktheizungen (für dünne Folien) und Infrarotstrahlungsheizungen (häufigste Art mit Keramik- oder Quarzstrahlern) verwendet. Je nach Formteilgestalt und Wanddickenverteilung ist auf gleichmäßige oder gezielt unterschiedliche Temperaturverteilung zu achten. Das Umformverfahren hängt vom Kunststoff, der Gestalt des Formteils, der Wanddickenverteilung und der Stückzahl ab.
Gebräuchliche Verfahren sind:
. Vakuumformen: positiv und negativ möglich; die Maschinen sind preiswert, die Werkzeuge billig. Die Negativ-Verformung benötigt meist einen Stempel, sonst erhält man dünne Ecken und dicke Flansche. Positiv-Verformung ist meist nur für flache oder reliefartige Teile zweckmäßig.
. Druckluftformen: Maschinen sind teurer, beim Werkzeug ist höherer Aufwand notwendig, allerdings sind bessere Konturenschärfen und hohe Taktfolge erreichbar.
. Vakuumformen mit mechanischer oder pneumatischer Vorstreckung
Verpackungsbehälter und Trinkbecher werden in Mehrfachmetallwerkzeugen nach mechanischem Vorstrecken mit Filzstempeln durch Druckluft geformt.
Großflächige Formteile können in Holzwerkzeugen oder Werkzeugen aus verstärkten Epoxidharzen hergestellt werden. Es kann pneumatisch oder mechanisch mit filz- oder stoffbelegten Holzstempeln vorgestreckt werden. Um die Abkühlzeit zu verkürzen wird die Oberfläche der Formteile in der Maschine mit Preßluft oder Preßluft-Wassernebel-Gemischen besprüht.
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