Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Kunststoffbehältern nach dem Vakuum-Formprinzip Die vorliegende Erfindung g betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kunststoffbehältern nach dem Vakuum-Formprinzip, bei dem in einem Presswerkzeug zwei endlose, parallel zueinander laufende Folienbänder aus thermoplastischem Material erzeugt, die Bänder einer aus mehreren Teilen bestehenden Vakuum-Form zugeführt, in dieser in noch warmplastischem Zustand zu Behälterhälften verformt, die Hälften miteinander verbunden und aus der Form abgeführt werden.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass zur Verstärkung der Behälterwandung an bestimmten Stellen die Stärke der Kunststoffbänder in ihrer Längsrichtung durch Verstellung des Querschnittes der Austrittsöffnungen des Presswerkzeuges verändert wird und die einzelnen Formteile zunächst bis an die im Abstand voneinander befindlichen Kunststoffbänder herangeführt werden, darauf die Bänder durch Eins augen in die Formteile zu zwei gesonderten Behälterhälften verformt werden, und erst daran anschliessend die Formteile zusammengefahren, die Behälterhälften miteinander verbunden und die fertigen Behälter in einem einzigen, aus der Form auslaufenden Kunststoffband abgeführt werden.
Die Erfindung betrifft ferner eine e Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens.
Diese ist dadurch gekennzeichnet, dass zur Anderung des Querschnittes der Kunststoffbänder die Austritts öffnungen des Presswerkzeuges mit Mundstücklippen versehen sind, welche aus federndem Material bestehen und deren Spaltbreite durch Stellschrauben von den Aussenseiten des Werkzeuges her veränderbar und feststellbar ist.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungs.gemäs sen Vorrichtung dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der Vorrichtung nach der Erfindung,
Fig. 2A bis 2E schematische Darstellungen der aufeinanderfolgenden und mit der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung ausgeführten Schritte,
Fig. 3 ist perspektivisch eine Teilaufsicht auf die Vorrichtung nach der Erfindung,
Fig. 4 ist schematisch eine Darstellung der Unterseite einer Verstellung des Mundstückes, um in den ausgezogenen Bändern die Stärkeverteilung zu beeinflussen,
Fig. 5 ist ein Querschnitt durch das Mundstück,
Fig. 6 ist eine gebrochene Aufsicht auf die offene Seite einer Formhälfte,
Fig. 7 ist ein Schnitt entlang der Linie 7-7 nach Fig. 6,
Fig. 8 ist ein weiterer Schnitt entlang, der Linie 8-8 nach Fig. 6,
Fig.
1 zeigt die allgemeine Anordnung der Vorrichtung nach der Erfindung. In Fig. 1 wird geschmolzenes Kunststoffmaterial aus einem nicht gezeigten Extruder über eine Leitung 50 in ein Doppelmundstück 51 geleitet, das im folgenden eingehender beschrieben wird und mit dem gleichzeitig zwei getrennte Kunststoffbänder 52 und 53 gezogen werden.
Die beiden Mundstücköffnungen liegen in Querrichtung auseinander, so dass die ausgezogenen Bänder dem Formmechanismus gegenüberliegen und unter gegenseitigem Abstand zugeführt werden.
Der allgemein mit dem Bezugszeichen 54 versehene Formmechanismus enthält die beiden Formhälften 54a und 54b, die in einer festliegenden horizontalen Ebene eine Hin- und Herbewegung ausführen können, in und ausser Eingriff mit dem betref fenden Band 52 und 53. Wie im folgenden noch eingehend beschrieben wird, ist die Form 54 für Vakuumbetrieb bestimmt, und um ein kontinuierliches Herstellungsverfahren zu erleichtern, liegt sie in ausreichender Entfernung unter dem Mundstück 51, damit zwischen dem Mundstück und den geschlossenen Formen ein Raum freibleibt, in dem die kontinuierlich ausgezogenen Bänder erfasst werden können, während sie lediglich unter dem Einfluss der Schwerkraft mitten in der Luft hängen.
Mit anderen Worten rotieren bei dieser Ausführung der Erfindung die Formen nicht, noch bewegen sie sich während des Verformungsvorganges in senkrechter Richtung, und obwohl das Bandmaterial kontinuierlich ausgezogen wird, neigen die Bänder in der tatsächlichen Praxis, wobei sie während des Schliessens der Formhälften unter einer gewissen Spannung stehen, dazu, sich zusammenzuziehen oder durch ein Auseinandergehen in Breite und Dicke mehr Volumen zu absorbieren, und während dieses Zeitabschnittes kann bei geschlossenen Formen der Raum zwischen der Oberseite der Formen und dem Mundstück, das während dieser Phase des Vorganges ausgedrückte Material aufnehmen, so dass es sich nicht in einem Haufen auf der Oberseite der Formen aufstapelt.
Die Hauptschritte des Verformungsvorganges des Verfahrens werden am besten anhand der Fig. 2A bis 2E einschliesslich verstanden. Fig. 2A zeigt die Lage der Teile während des Augenblicks des kontinuierlichen Verfahrens unmittelbar nachdem das Band oder die Kante 55, die sich aus den verbundenen Bändern 52 und 53 und einem geformten Behälter 55a zusammensetzt, aus der Verformungsfläche 54 herabgezogen worden ist, um neues Material für die anschliessende Verformung durch die Formen zu bieten. Hier erkennt man, dass die unverformten Teile der Bänder 52 und 53 durch Verbinden an der Kante 55 nach dem Verlassen der parallel zueinander liegenden Mundstücke aufeinander zukonvergieren.
Vorzugsweie wird das Band 52 in im wesentlichen senkrechter Richtung ausgezogen, während das Band 53 nach der Verbindung an der Kante in dem Gebiet zwischen den offenen Formhälften und dem Mundstück in einem Winkel zu dem Band 52 liegt.
Während deshalb die horizontal verschiebbare Form hälfte 54a mit ihrer Seite immer parallel zu dem vertikalen Band 52 liegt, ist die gegenüberliegende Formhälfte 54b an einem Ende bei 56 schwenkbar gelagert, so dass bei Freigabe von der Formhälfte 54a die Fläche der schwenkbaren Formhälfte 54b in eine Stellung schwingt, in der sie parallel zu dem unter einem Winkel verlaufenden Band 53 liegt. Mit dieser Anordnung liegen die die Bänder erfassenden Flächen der beiden Formhälften parallel zu den entsprechenden Kunststoffbändern, so dass beim Erfassen der Bänder durch die Formhälften die Luft gleichzeitig aus der Höhlung in den Formen ausgeschlossen wird, damit das Vakuum-Verformungsverfahren richtig ausgeführt werden kann.
Wie im folgenden noch eingehender beschrieben wird, sind geeignete Vorrichtungen vorgesehen, um die waagerechte Bewegung der betreffenden Formhälften bis zum Eingriff mit den betreffenden Bändern 52 und 53 hervorzurufen, wobei die Anordnung so getroffen ist, dass sich die Formhälfte 54a etwas gegenüber der entsprechenden Bewegung der anderen Formhälfte 54b nach innen bewegt und das Band 52 berührt, wie es in Fig. 2B in gestrichelten Linien dargestellt ist, wobei die Verformung dieses Bandes ausgelöst wird. Nach einer kurzen Pause wird die verschwenkbare Formhälfte 54b nach innen bewegt in Eingriff mit ihrem Band 53 und mit Hilfe des in den Formhälften erzeugten Vakuums werden die einzelnen Behälterhälften vorgeformt, wie es in Fig. 2C in gestrichelten Linien angezeigt wird.
An dieser Stelle sind die Behälterhälften bereits vollständig geformt, aber noch nicht verbunden und wie es in Fig. 2D gezeigt wird, bringt die Einwärtsbewegung der schwenkbaren Formhälfte 54b die beiden Formhälften zusammen, wobei die Formhälfte 54b um ihr Gelenk 56 schwingt, so dass die offenen Seiten der Formen parallel zueinander liegen und die beiden geformten Hälften des Behälters miteinander verschliessen. Es sei darauf hingewiesen, dass zwischen den in den Fig. 2C und 2C dargestellten Verfahrensstufen Luft an der Oberseite und den Enden zwischen die beiden Bänder eindringen kann, wo noch ein unverschlossener Zwischenraum vorhanden ist, und sobald die Teile vollständig ausgebildet sind, schliessen sich die Formen miteinander, um die Verbindung der beiden Hälften zu bewirken.
Währenddessen häuft sich das Material für den nächsten Arbeitsvorgang zwischen den Formen und dem Mundstück, wie es vorstehend angegeben wurde.
Nach Vollendung der Verformungs-und Schliessvorgänge werden die Formhälften auseinandergezogen und der geformte Behälter 55a bleibt mit dem Band 55 verbunden, wie es in Fig. 2E gezeigt wird. Während des Verlaufs der eben beschriebenen aufeinanderfolgenden Schritte werden die geformten Teile der Bänder durch Zufuhr von Wasser in den in den Formhälften vorgesehenen Kühltaschen gekühlt, wie es im einzelnen noch weiter unter Bezug auf eine Ausführung der Vorrichtung zum Verwirklichen dieses Verfahrens erläutert wird.
Wie auch noch erklärt wird, sind die offenen Seiten der Formhälften mit Messerkanten versehen, die derart ausgebildet sind, dass sie zurzeit der Verformung die Stärke der Bänder nur teilweise durch Schneiden mit einem Schnitt von etwa 90 O/o der Stärke des Bandes, so dass die geformten Behälter in dem Band 55 verbleiben und durch dieses auf einen geeigneten Abnahmemechanismus gezogen werden, wo die Bedienungsperson die Behälter überprüfen und aus dem Band lösen kann.
Wendet man sich wieder Fig. 1 zu, erkennt man, dass der allgemein mit 57 bezeichnete Abnahmemechanismus aus zwei zusammenwirkenden endlosen Bändern oder Ketten 58 und 59 besteht, die über eine Anzahl von Rollen 60 und 61 laufen und in Sätzen an den sich gegenüberliegenden Längskanten des Bandes 55 angeordnet sind. Jeder Satz von Bändern oder Ketten 58-59 ist so angeordnet, dass die benachbarten, parallel zueinander liegenden Bahnen zwischen Paare von sich gegenüber liegenden Rollen 6s61 durchlaufen und dabei die entsprechenden Kanten des Bandes 55 ergreifen oder festklemmen.
Die Bänder werden mit irgendeinem geeigneten Mittel, z. B. der bei 62 gezeigten Vorrichtung, kraftangetrieben, die mit den Rollen über eine Antriebskette 63 verbunden ist, so dass die entsprechenden endlosen Bänder das die geformten Behälter 55a tragende Band 55 zu einer geeigneten Stelle A führen, an der die Behälter von Hand abgenommen werden und von wo das verbleibende Band zur Wiederverwendung einem nicht dargestellten Granulator zugeleitet wird.
Um das augenblickliche Anhalten der Kunststoffbänder 52 und 53 und des Bandes 55 während des tatsächlichen Verformungsschrittes zu ermöglichen, ist es erwünscht, einen intermittierenden Betrieb der Antriebsvorrichtung 62 vorzusehen, um das Band oder die Kette intermittierend jeweils um einen Hub vorzuschieben, der in seiner Grösse der vertikalen Abwärtsbewegung der ausgezogenen Bänder entspricht. Hierzu kann der Abnahmemechanismus 62 eine durch den Kolben eines Zylinders 65 angetriebene Zahnstange 64 enthalten, die zusammen mit irgendeiner geeigneten Einweg-Kupplung ein Antriebsritzel 66 antreibt. Selbstverständlich wird die Arbeit dieser Zahnstange und des Ritzels mit irgendeinem geeigneten Mittel mit dem Verformungsschritt koordiniert.
Obwohl Bänder bei diesem Abnahmemechanismus verwendet werden können, hat es sich herausgestellt, dass Ketten vorzuziehen sind, da sie sich nicht dehnen und bei geringerer Abnutzung schneller angetrieben werden können. Zu Fig. 3 ist zu bemerken, dass Fig. 3 eine perspektivische Darstellung auf diejenige Seite der Vorrichtung ist, die der in Fig. 1 schematisch dargestellten gegenüberliegt. Mit anderen Worten, die angelenkte Formhälfte 54b wird in Fig. 3 auf der linken Seite der Doppelbänder dargestellt, während für die Fig. 1 und 2 das umgekehrte gilt.
Die Vakuum-Formhälften 54a und 54b sind zur horizontalen Hin- und Herbewegung gelagert, die mit geeigneten Rollen 67 vorgenommen wird, die auf von dem Rahmen 69 gehaltenen Führungsschienen 68 laufen. Die Rollen 67 sind auf den gegenüberliegenden Seiten der betreffenden Formhälften befestigt und die Führungsschienen 68 sind derart angeordnet, dass die beiden Formhälften beim Aufeinandertreffen genau aufeinander ausgerichtet sind.
Auf dem Rahmen 69 gehaltene hydraulische Zylinder 70 und 71 sind mit Kolbenstangen 72 betriebsfähig mit den entsprechenden Formhälften 54a und 54b verbunden und irgendein geeignetes (nicht dargestelltes) in der hydraulischen Leitung 63 liegendes Steuermittel kann angewendet werden, um den Betrieb und das gegenseitige, allmählich erfolgende Schliessen der Formhälften zeitlich in richtigem Masse aufeinander abzustimmen, wie auch den zeitlichen Verlauf der Arbeit der Zahnstange 64 in dem Abnahmemechanismus 57.
Der Aufbau der Formen an sich ergibt sich am besten unter Bezug auf die Fig. 6 und 7 im Zusammenhang mit Fig. 3. Jede Formhälfte ist mit einer Formhöhlung 54c versehen, die eine zur Ausbildung einer Hälfte des endgültigen Behälters geeignete Gestalt hat. Jede dieser Höhlungen wird von einer nach vorne ragenden Messerkante 73 begrenzt, die, wie bereits angegeben, derart ausgebildet ist, dass sie während des Verformungsvorganges die Dicke der ausgezogenen Bänder nur teilweise durchschneidet, so dass die geformten Behälter von dem Band getragen werden.
Jede Höhlung 54c ist bei 74 mit einer Vakuum Leitung 75 verbunden, die zu einer nicht gezeigten Vakuumquelle führt. Die Arbeitsweise der Vakuumanordnung wird durch irgendeinen üblichen Steuermechanismus gesteuert und koordiniert. Die Formen weisen Wassertaschen 76 auf, die am besten in Fig. 8 zu erkennen sind, welche sich über die gesamte Rückseite erstrecken, wobei schnellkühlendes Wasser durch oeffnungen 77 durchgeleitet wird, was mit geeigneten von einer Wasserversorgungsleitung 79 gespeisten Schlauchverbindungen 78 erfolgt.
Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführung wird die Rückseite jeder Formhälfte von einer Platte 80 abgedeckt, die als Halteglied für die entsprechenden Formen dient und auch als Konstruktionsteil, über das die von den hydraulischen Zylindern 70 und 71 ausgeübte Kraft übertragen wird. Die Platten 80 werden von parallelen Seitenplatten 81 gehalten, die ihrerseits die Rollen 67 zwecks Eingriff mit den Führungsschienen 68 tragen.
Die schwenkbare Formhälfte 54b in der in Fig. 3 dargestellten Ausführung ist bestimmt zur Verwendung bei der Herstellung von Behältern, z. B. Behältern mit einem Inhalt von 1 oder 20 1, und man erkennt hier am besten, dass die Gelenke 56 in Seitenrahmen 82 gehalten werden und durch Befestigungsplatten 83 hindurchragen, die an sich gegenüberliegenden Seiten der Formhälfte 54b neben deren Vorderkante befestigt sind. Die Rückseite dieser Formhälfte ist sowohl von der Platte 80 und den Seitenrahmen 82 getrennt, und die Lage der Gelenke 56 ist derart ausgewählt, dass die Formhälfte um die Gelenke etwas nach unten schwingen kann, wenn ihre Vorderseite von der gegenüberliegenden Formhälfte 54a freigegeben wird, so dass die offene Seite der Formhälfte 54b parallel zu dem unter einem Winkel verlaufenden Kunststoffband 52 liegt.
Ein Querschlitz oder ein Spielraum 84 ist zwischen der Formhälfte und der Platte an den aneinander angrenzenden Kanten der betreffenden oberen Seiten vorgesehen, um die Schwingbewegung der Formhälfte zu ermöglichen. In diesem Zusammenhang kann darauf hingewiesen werden, dass diese Schwingbewegung verhältnismässig gering ist und dass die Formhälfte an derjenigen Stelle abgestoppt wird, an der ihre Un terkante einen Abstand von etwa 6 mm von der gegenüberliegenden Formhälfte und ihre Oberkante einen Abstand von etwa 35 mm von der anderen Formhälfte hat.
Die besondere Ausführung der in Fig. 6 und 7 gezeigten Formhälfte ist bestimmt zur Verwendung bei der Herstellung von grösseren Behältern, z. B.
Behältern mit einem Inhalt von 56 1; diese Ausführung enthält eine Verbindungsstange 85, die an gegenüberliegenden Seitenrahmen 82 befestigte Bügel 86 verbindet, um zu gewährleisten, dass die Schwenklager 86 parallel zueinander bleiben. Im übrigen ist die Arbeitsweise die gleiche, wie sie im Zusammenhang mit Fig. 3 beschrieben wurde.
Um die ausgezogenen Bänder 52 und 53 zwischen dem Mundstück und dem tatsächlichen Verformungsschritt ausser Berührung miteinander zu hal- ten, wird eine wassergekühlte Stange 51a vorzugsweise zwischen den Bändern und oberhalb der Formhälften angeordnet. Diese Stange ist auf irgendeine geeignete Weise mit der Wasseranlage 79 verbunden und wird auf dem Hauptrahmen 69 durch nicht gezeigte Mittel auf geeignete Weise gehalten. Es sei darauf hingewiesen, dass nichtgetrennte Bänder aneinander haften und atmosphärische Luft nicht beim Ausbilden der Hälften in die Formen eindringen kann, und der fertige Behälter würde nach dem Öffnen der Formen seine Gestalt nicht beibehalten, da innerhalb des Behälters ein teilweises Vakuum vorhanden sein würde.
Die Stange 51 a muss gekühlt werden, damit die heissen Bänder während des Herunterziehens nicht an ihr haften.
Wie bereits früher angegeben, liegt ein wichtiger Vorteil der vorliegenden Erfindung darin, dass vollständig geschlossene Behälter hergestellt werden können. Mit der vorliegenden Erfindung können auch Behälter mit einer gleichförmigeren Dicke in der gesamten Wandfläche gefertigt werden mit zusätzlichen, der Verstärkung dienenden Verdickungen an ausgewählten kritischen Stellen, da die Stärke der ausgezogenen Bänder im Querschnitt durch anfängliche Verstellungen des Auszug-Mundstückes verändert werden kann.
Wie bereits erklärt, ist die Dickenverteilung in den ausgezogenen Bändern ein wichtiges Merkmal dieser Erfindung und obwohl auch andere spezielle Mundstücke zum Ausführen dieser Funktion verwendet werden können, stellen die in den Fig. 4 und 5 gezeigten Ausführungen eine Konstruktion dar, die sich als zufriedenstellend erwiesen hat. Man erkennt hier, dass das Mundstück aus einem Hauptgehäuse 87 besteht, das eine den Kunststoff aufnehmende Kammer 88 enthält, welche diesen nach unten über eine Mündung 89 abgibt. Eine in Längsrichtung verlaufende Trennstange 90 liegt zentrisch in der Mündung 89 und in einem Abstand von den beiden sich gegenüberliegenden Seiten der Mündung, so dass zwei in Längsrichtung verlaufende parallele Kanäle 91 entstehen.
Die Unterseite des Mundstückgehäuses 87 ist mit zwei verstellbaren äusseren Mundstücklippen 92 und 93 versehen und einer gemeinsamen zentrischen Mundstücklippe 94. Die einstellbaren Mundstücklippen 92 und 93 bestehen aus langgestreckten Stangen aus federndem Metall, die an gegenüberliegenden Seiten der zentrischen Lippe 94 angeordnet sind unter Bildung einer Verlängerung der Durchgänge 91.
Die verstellbaren Lippen 92 und 93 werden durch seitliche Rahmen 95 gehalten, die bei 96 an die Unterkanten des Gehäuses 87 angeschraubt sind. Die Rahmen 95 liegen in einem Abstand ausserhalb der Lippen 92 und 93, und mit Hilfe einer Anzahl von in einem Abstand zueinanderliegenden Einstellmuttern und -bolzen 97 kann irgendeine mittlere Fläche der verstellbaren Lippen entweder auf die zentrische Lippe zu- oder von dieser wegbewegt werden, um die Breite der Ausdrückdurchgänge 91 in vorbestimmten Intervallen zu verändern.
Wie in Fig. 4 gezeigt, sind die mittleren Teile der Durchgänge 91 derart eingestellt, dass in den ausgezogenen Bändern an denjeni gzn: Stellen der Mundstücklippen eine grössere Stärke erzielt wird, die auf die tiefsten Stellen der Formhälfte ausgerichtet sind, so dass in den Bändern dort anfangs eine grössere Stärke erzielt wird, um das während des Verformungsvorganges auftretende Strecken auszugleichen. Auf ähnliche Weise können auch beliebige andere Flächen, für die in dem fertigen Produkt eine grössere Stärke aus Festigkeitsoder Haltbarkeitsgründen erforderlich ist, auf diese Weise ausgebildet.