Einrichtung zum Herstellen von Hohlkörpern aus thermoplastischer Kunststoffolie
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Einnichtung zum Herstellen von Hohlkörpern aus thermoplastischer, band-oder blattförmiger Kunst- stoffolie.
Bei bekannten Einrichtungen dieser Art wird der Band-oder Blattrand der Folie z. B. zwischen unterer Form und oberem festem Kasten eingespannt, bevor der Vorstreckstempel in die Hohlform (Matrize) eintaucht und dadurch den oder die Hohlkörper aus dem eingespannten Folienteil geformt werden. Die Folie ist. somit rund um die Formkavi- tät bzw. Kavitäten festgsspannt, bevor der Streck- vorgang beginnt, so dass ein grosser Teil des Folienmaterials diesem Streckvorgang entzogen ist. Schlechte Ausnützung des Folienmaterials und ungleichmässiger Maberialnachzug in die Wand des zu bildenden Hohlkörpers sind die Folge.
Anderseits wird beim ebenfalls bekannten Mehrfach-Positiv-formen von Hohlkörpern ein mit der Positivform zusammenwirkender Niaderhalterahmien verwendet. Um Faltenbildungen im Randbereich des Hohlkörpers zu veirme. iden, muss dieser Niederhalte- rahmen der Positivform angepasst sein und in seiner Arbeitslage eng an der Positivform anliegen.
Damit kann zwar in den meisten Fällen ein annählernd gleichmässiger Materialnachzug aus der Folienebene m den Hohlkörper erzielt werden, doch ist dieser Materialnachzug zufolge des notwendigen Folienkontakts mit dem Niederhalterahmen unmittelbar an der. Positivform (mit entsprechend grosser Reibung) meist ungenügend und führt einerseits zu dicken Hohlkörpernandflanschen und anderseits besonders bei tiefen Hohlkörpern zu sehr dünnwandigen Körpern.
Demgegenüber bezweckt die vorliegende Erfin dung die Schaffung einer Einrichtung zum Herstellen von Hohlkörpern aus thermoplastischer, band-oder blattförmiger Kunststoffolie, welche die genannten Nachteile der bekannten Einrichtungen zu vermeiden gestattet. Zu diesem Zweck ist die erfindungenge mässe Einrichtung, die eine Ein-oder Mehrfach- Hohlform mit zugeondnetem Einfach-bzw.
Mehr fachstempel aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens der Hohlform eine die Kavität der letzberen umschliessende und unabhängig von Hohlform und Stempel in und ausser Wirkungslage bringbare Lochplatte zugeordnet ist, zur wenigstens teilweisen Blockierung der die Hohlformkavität umgebenden Folienpartie vor dem Berühren der Folie durch die Form und vor dem Eintauchen des Stempels in diese Kavität.
Ist nur der Hohlform eine solche Lochplatts zu- geornet, die auch nicht mit einem feststehenden Kasten als Gegenhalt zusammenwirken kann, so ist selblstverständlich ausserhalb dieser Lochplatte noch ein spezieller Einspannrahmen notwendig, die Strekkung. des Folienmaterials im Bereich der Hohlformkavität wird aber nicht durch diesen Einspannrah- men, sondern durch die Lochplatte bestimmt. Jeder Kavität kann ausser einer hohlformseitigen Lochplatte ein mit der letzteren zusammenwirkender, stempelseitigsr Gegenhalt zugeordnet sein, z. B. in Form eines üblichen, festen Kastenteols oder einer weiteren, beweglichen Lochplatte. Ein ! spezieller Einspannrahmen ist in diesem Fall nicht mehr unbedingt notwendig.
In der beiliegenden Zeichnung sind Ausführungs- baispiele der erfindungsgemässen Einrichtung dargestellt ; es zeigt :
Fig. 1 in Draufs, icht auf eine Mehrfachform, links eine Ausführung ohne und rechts eine Ausführung mit Haltering,
Fig. 2 in Draufsicht eine andere Mehrfachform mit Haltering,
Fig. 3 schematisch und im Vertikalschnitt ein erstes Beispiel der erfindungsgemässen Einrichtung in zwei verschiedenen Arbeitsstellungen,
Fig. 4 schematisch und im Vertikalschnitt ein zweites Beispiel der erfindungsgemässen Einrichtung, eine Zwischenstellung der Verformungswerkzeu, ge zeigend,
Fig. 5a und 5b im Vertikalschnitt eine Detailvariante der Ausführung nach Fig. 3 in bisheriger bzw. in erfindungsgemässer Ausführung,
Fig. 6a und 6b eine Detailvariate des Beispiels nach Fig.
4 im Vertikalschnitt in bisherige bzw. in erfindungsgemässer Bauart und
Fig. 7a und 7b eine weitere Variante im Verti kalschnitt analog Fig. 6a und 6b in bisheriger bzw. in erfindungsgemässer Ausführung.
Fi, g. 1 zeigt in Draufsicht eine Mehrfach-Form l zur gleichzeitigen Herstellung mehrerer, im Querschnitt runder Behälter aus thermoplastischer Kunst stoffolie mit überhöhtem Bechaerrand. Links in der Fig. 1 ist die bisher übliche Ausführung gezeigt, fd. h. mit der Hohlform 1, welche die Kavitäten 2 aufweist, wirkt eine nicht gezeichnete Stempelvor- richtung zusammen, während die Folie selbst ausserhalb des Formgrundrisses in einem speziellen Einspannrahmen festgehalten ist.
Beim Verformen der Folie unterliegt die ganze zwischen Kavität 2 und Einspannrahmen liegende, der Fläche 3 ent- sprechende Folienpartie beim Schliessen der Form der Abschreck-und Klemmwirkung dieser Form und kann durch die Stempel nicht gestreckt werden. Würde die Klemmung durch die Form aber ausserhalb dieser Fläche 3 erfolgen, so würden sich zufolge der stark unterschiedlichen Abmessungen a dieser Folienpartie, bezogen auf die Achse der Kavitäten, entsprechend starke Unterschiede in der Folienmaterialstreckung und damit in der Wandstärke der erzeugten Hohlkörper ergaben.
Demgegenüber ist bei der erfmdungs- gemässen Bauart der die Kavitäten 2 aufweisenden Hohlform 1 eine (unabhängig von, d. h. vor der letzteren in die Wirkungslage bewegbare Loch-oder Grillplatte 4 zugeordnet, die jede einzelne Kavität vor dem Schliessen der Form so umschliesst, dass die Abmessungen b der beim Verformungsvorgang ausserhalb der Kavität 2 liegenden, frei streckbaren Folienpartie von solcher Grösse ist, dass eine gelichmässige Materialstreckung und damit auch eine kon- stante Wandstärke über den Hohlkörperumfang erzielt wird. Die Folie kann deshalb vor dem Schlie- ssen der Form vorgestreckt werden, wobei die Lochplatte als Folienstütze dient.
Ein druckluftdichtes Festklemmen der Folie, w. ie. es sich beim Form- schluss ergibt, ist in diesem Stadium des Verformungsvorgangs noch nicht notwendig. Wie in Fig. 1 gezeigt, ist die Lochplattenöffnung bei Herstellung von Hohlkörpern mit kreisföcmigemQuerschnittebenfalls kreisförmig.
Bei prismatischer Hohlkörperform fliesst bei den üblichen Verfahren. an den Ecken durch Stauwirkung meist zu viel Material zusammen ; durch Anordnen einer entsprechend geformten Lochplatte (wie bei 4a in Fig. 2 gezeigt mit einer Mahrfach- form la zur Herstellung rechteckförmiger Behälter), die, an den Ecken der Kavitäben Idie Breite der frei streckbaren Folienpartie reduziert, kann dies ver mieden werden.
Die in Fig. 3 gezeigte Einrichtung besitzt einen festen Rahmen 1, an welchem ein unterer Werkzeug- tisch 2 und ein oberer Werkzeugtisch 3 vertikal und relativ zu einander bewegbar. gelagert sind. Das Bewegen dieser Werkzeugtisobe 2 und 3 erfolgt mittels am Rahmen 1 abgestützter pneumatischer Kolbenvorrichtungen 2a und 3 a.
Die gezeichnete Einrichtung ist eine Mehrfach-Verformungseinrichtung, die zur Herstellung von leicht konischen Behältern mit rundem Querschnitt und ebenem Randflansch dient ; zu diesem Zweck ist auf dem unteren Werkzeugtisch 2 eine Mehrfach-Hohlform 4 mit einer entsprechenden Anzahl Kavitäten 4a befestigt, während am oberen Werkzeugtisch mittels Stangen 5 entsprechende Stempel 5a Nxiertsind.
Unterhalb, des unteren Werkzeugtisches 2 ist eine Tragplatte 6 angeordnet, von der den Werkzeugtisch 2 durchsetzende Träger 6a nach oben ragen, deren relie Enden eine Loch-oder Grillplatte 7 tragen.
Die Grillplatte 7 ist mit zu den Kavitäten 4a der Hohlform 4 koaxialen Öffnungen 7a versehen, so dass die Grillplatte 7 diese Kavitäten mit nadialem Abstand umschliesst. Der aus Platte 7, Trägern 6a und Tragpl. atte 6 gebildete, der Hohlfor, m 4 zuge- ordnete Grill ist mit einer pneumatischen Kolben Vorrichtung 8 verbunden, mittels welcherdieser Grill unabhängig vom Werkzeugtisch 2 vertikal bewegt werden kann.
Auf der Oberseite der Folienebene ist ein ortsfester Kasten 10 vorgesehen mit von den Stangen 5 der Stempel 5a durchsetzter Tragplatte 9, Trägern 9a und Halteplatte 10a. Die iin der Halteplatte 10 vorgesehenen zylindrischen Öffnungen sind koaxial zu den Öffnungen in der unteren Grillplatte 7 angeordnet und besitzen Igleichen Durchmesser wiie diese.
Wie in Fig. 3 ersichtlich, besitzt die Einrichtung einen von ; der Loch-oder Grillplatte 7 unabhängigen, zweiteiligen Spannrahmen 11 zum Festhalten der zu verformenden FoRie Fvaus thlermoplastisohlem Kunst- stoff an der Verformungsstation. An sich könnte dieser spezielle Spannriahmen auch wegfallen.
Beim Betrieb der beschriebenen Einrichtung wird wie folgt vorgegangen : Zu Beginn des Verformungsvorganges befinden sich Hohlform 4 und Stempel 5a in ihrer unteren bzw. oberen Endlage, wie'dies links in Fig. 3 gezeigt ist. Die an der Verformungsstation an ihren Rändern im Spannrahmen 11 festgehaltene Folie F liegt unter dem festen Kasten 10 im Abstand zwischen der Hohlform 4 und den Stempeln 5. Als erstes wird nun die Grillplatte 7 so weit vertikal , nach oben bewegt, bis sie gegen die Folie F anliegt und diese leicht gegen die Platte 10a des festen Kastens 10 drückt, wie dies links in Fig. 3 gezeigt ist.
Dadurch ist die Folie an die zu verformenden Folien partien relativ eng umschliessenden Randpartien fest gehalten. Anschliessend werden in an sich bekannter Weise die Hohlform 4 angehoben, die Stempel 5a unter entsprechender Verformung der Folie gegen die Kavitäten 4a der Hohlform 4 abgesenkt, und letztere wird in Nire obere Endlage angehüben, wie dies rechts in Fig. 3 gezeigt ist. Es versteht sich, dass in üblicher Weise auch nicht gezeichnete Mittel zur Erzeugung : eines das Verformen der Folien unterstützenden tuber-odeur Untardruckes in den Kavi täten vorgesehen sein können.
Bei den üblichen Verformungseinrichtungen ohne stützende Lochplatte, also ohne Fixierung des unmittelbaren Randes der zu verformenden Folienpartie muss die Hohlfom vor dem Absenken der Stempel bis zum Kontakt mit der Folie angehoben werden, wodurch diese Randpartie eine gewisse Abschreckung und starke Bremsung erfährt.
Bei der beschriebenen Einrich- tung ist dies nicht erforderlich, da die Lochplatte zu sammen mit der Halteplatte des festen Kastens die Folie fixiert ; der Stempel kann nn somit gegen die Folie drücken, bevor die Hohlform oben ist, was einen Vorzieheffekt zur Folge hat ; dadurch wird erreicht, dass relativ viel Folienmaterial in den Behälter hinein fliesst, während im Abfall weniger Ma terial verbleibt. tuber den ganzen Umfang des zu erzeugenden Behälters ergeben sich im Folienmatenal gleiche Streokverhältnisse, was eine gleichmässigere Randpartie des Behälters ergibt.
Die unmittelbar an. die Behälterrandpartie anschliessende Fixierung der Folie zwischen Loohplatte und festem Kasten ergibt ausserdem eine relativ starke Streckung des Behälterrandes ; dieser wird dadurch dünn und lässt sich, wo nötig, bedeutend leichter ! einrollen. als bisher.
Beim anschliessenden Entformen kann Idie Loch-Mer Grillplatte 7 auch zur Stützung der Folie dienen, während die geformten Behälter aus den Kavitäten ausgestossen werden. Zu diesem Zweck bleibt die Lochplatte 7 in ihrer Wirkuagslage, während Hohl- form und Stempel auseinander bewegt werden. In Kombination mit einem als Dosenboden dienenden (nicht gezeichneten) Ausstosser ist somit eine Ent formung möglich ohne mechanische Beanspruchung des noch relativ weichen Formlings. Dadurch lassen sich auf dieser Einrichtung'auch sehr dünne Körper (z. B. Zigarettenpackungen) oder solche mit einem gewissen Hinterzug (z. B. mit verengtem Hals oder mit Relief an den Wänden) herstellen und ohne Reissgefahr. entformen.
Damit beim plötzlichen Absenken der Hohlform 4 die ihr zugeordnete Lochplatte 7 oben bleibt, ist es notwendig, eine wenigstens in der ersben Phase der Entfarmung wirksame mechanische Verriegelung des Grills vorzusehen. Dieskann z. B., wie in Fig. 3 gezeigt, durch einen schwenkbaren Nocken 12'geschehen,'der den Grill während der kritischen Phase stützt und anschliessend in eine unwirksame Lage weggeschwenkt wird.
Bei dem in Fig. 4 gezeigten Beispiel handelt es sich um eine Einrichtung analog jener nach Fig. 3.
Auch hier ist an einem festen Rahmen 21 ein unterer Werkzeugtisch 22 nüt Antriebsvorrichtung 22a und d ein oberer Werkzeugtisch 23 mit Antriebsvorrichtung 23a vorgesehen. Der untere Werkzeugtisch 22 trägt auch hier eine Mehrfach-Hohlform 24 mit den Kavi- täten 24a, die einen erhöhten Rand 24b aufweisen.
Anstelle einzelner Stempel ist am oberen Werkzeug- tisch 23 eine Mehrfach-Sbempelplatte 25 mit. den Kavitäten 24a entsprechenden Vorsteckstempeln 25a vorgesehen. Sowohl der Hohlform 24 als auch den Vorstreckstempeln 25a ist, eine entsprechende Lochoder Grillplatte zugeordnet. Dur unbere Grill besitzt eine Tragplatte 26 mit nach oben durch. die Hohlform 24 hindurchragonden Tragstangen 26a, deren freie Enden eine Grillplatte 27 tragen, die mit zu den Kavitäten 24a koaxialen Öffnungen versehen ist.
Die Tragplatte 26 ist auf einer pneumatischen An- triebsvorrichtung 28 abgestützt, die ein vom Werkzeugtisch 22 unabhängiges Vertikalbewegen des Grill$ ermöglicht. Der analoge obere Grill besitzt eine Tragplatte 29, von welcher Tragstangen 29a durch rdbn oberen Werkzeugtisch 23 nach unten ragen, die Loch-oder Grillplatte 30 tragen. Dieser obere Grill ist durch eine an der Tragplatte 29 angreifende, pneumatische Antrisbsvomchtung 28 unabhängig vom oberen Werkzeugtisch vertikal bewegbar.
Ausser- halb des Wirkungsfeldes der beiden Grillplatten 27 und 30 ist auch bei diesem Beispiel ein üblicher Einspannrahmen 31 für ! die Folie F vorgesehen, der aber unter Umständen auch weggelassen stein könnte.
Mit dem iunteren Grill wirkt ferner analog dem etrstbaschriebenen Beispiel nach Fig. 3 ein ausschwenkbarer Stütznocken 32 zusammen, der beim Absenken der Hohlfolie 24 ein Obembleiben des unteren Grills garantiert. In Fig. 4 ist ferner der als Ausstosser dienende und an der Tragplatte 26 des unteren Grills abgestützte Dosenboden 33 sichtbar.
Die Arbeitsweise der beschriebenen Einrichtung ist dabei ähnlich jener des erstbeschriebenen Besipieils.
Nachdem die beiden Grillplatten 27, 30 bis zum Anliegen an die Folie F gegeneinander bewegt wurden, wird vorerst nur der obere Werkzeugtisch abgesenkt, so dass, wie in Fig. 4 ersichtlich, die Folie F an den Verformungsstellen vorgestreckt wird. Auch hier gewährleisten die Grillplatten 27, 30, welche die zur Bildung ides Behältens bestimmte zu ver formende Folienpartie umschliessen, eine gleich- mässige Streckung des Folienmaterials über den Be hältemjmfang und eine Streckung auch des Randmaterials des Behälters. Anschliessend an dieses Vorstrecken winddanndieHohlform 24 angehoben und so der Behälter, der im vorliegenden Fall einen überhöhten Rand erhält, fertig geformt.
Beim an- schliessenden Entformen wenden vorerst nur die Werkzeugtische 22 und 23 auseinander gefahren, während die Grillplatten 27, 30 die Folie weiterhin festhalten ; der Dosenbadon 33 wirkt dabei als Aus stosser, während die Grillplatten als Auszieher wirken.
Bei der vorangehend beschriebenen Einrichtung sind sowohl dem unteren als auch dem oberen Formwerkzeug je ein Grill zugeordnet. Demgegenüber ist in Fig. Sb eine Ausführung gezeigt, bei welcher ana- log dem Beispiel nach Fig. 3 nur der Hohlform 44, nicht aber dem oberen Werkzeug 45 mit Stempel 45a ein solcher Gmll zugeordnet ist. Auch hier besitzt der Grill eine Tragplatte 46, von welcher Tragstäbie 46a durch die Hohlform 44 hindurch nach oben ragen und eine Grillplatte 47 tragen. Mit. dieser Ausführung lässt sich der sogenannnte Staudruck- oder Balloneffekt wirksam ausnützen.
An iche Kavität 44a sind dabei in bekannter Weise Entlüftungs-bzw. Absaugkanäle 50 mit entsprechenden Ventilen 51 angeschlossen, und der zwischen Stempel 45a und'Kavi- tätwand verbleibende Spalt ist nur sehr kelin bemessen. Wird nun beim Verformungsvorgang der Grill bis zur Folienebene vorgeschRen, während de Hohlform 44 noch iabgesenkt bleibt, und anschliessend der Stempel 45a, wie in Fig. 5b gezeigt, nach unten bewegt, so entsteht, sobald der Stempel in die Kavität eindringt, in der letzteren ein Staudruck, solange die Ventile 51 noch eine Drosselung bewirken. Dieser Staudruck bewirkt, dass das FolienmateriM zwischen Stempel 45a und Haltering 47 etwas nach oben gebläht wird, wie dies in Fig. 5b ersichtlich ist.
Dies hat ein sattes Anliegen der vorgestreckten Folienpartie am Stempel zur Folge ; für die FoLienstreckung ist babei nur. die Reibung zwischen Folie und Stempel massgebend, da die Folie erst sehr spät, d. h. erst unmdttelbar vor Ende des Veformungsvorganges, mit dem die Kavität 44a umgebenden Randteil der Hohlform in Berübrumg kommt.
Diese Berührung hat bekanntlich eine Blockierung der betreffenden Folienpartie zur Folge ; tritt diese Berührung schon zu Anfang des Verfoimungsvorganges ein, wie dies bei dem üblichen Einrichtungen ohee Grill der Fall ist (Fig 5a), so fehlt ein genügender Materialnachfluss in die zu formende Behälterwaxnd, und denen Rand wird zu dick.
In den Fig. 6a, 6b, 7a und 7b ist für zwei weitere re Anwendungsfälle (analog dem Beispilel nach Fig. 4) der beim Formen auftretende Materialfluss in der Folie daergestellt. Fig. 6a zeigt, d) ass beim üblichen Verformen, bei welchem die Hohlform 54 vor dem Einfahren des Stempels in de Folienebene und damit zum Anliegern am feststehenden Kasten 60 gebracht werden muss, ein grosser Randbereich der Folie ungestreckt belibt und ausserdem der frühe Kontakt der Folie mit der Hohlform ein genügendes NaohfMessen von Material im die'Behälterwaind ver- unmöglicht ist, was zu stark vaniere.
ndetr Wand- stärke führt, besonders wenn wie beim gezeichneten Beispiel der Behälter mit einem überhöhten Rand versehen wird. Anders verhält es sich bei der Ver wandung eanes Grills 57 Ugemäss der Erfindung (Fig. 6b). Hier kann die Folie, wie erwähnt, vor dem Hochfahren. der Hohlform 54 zwischen Gnillplatte 57a und Halteplatte 60a'desfestenKastensfestge- halten werden ; der Matemalnachzug. aus der Folien- randpartie erfolgt so lange ungestört, als diese Randpartie ausser Berührung mit der Hohlform bleibt.
Dies führt zu gteichmässiger Streckunig und somfit zu konstanter Wandstärke im Behälter.
Wie die Fig. 7a und 7b zeigen, gilt dans seiche auch bei der Herstellung von Behältem mit einge in, hem Rand. Auch hier bewirkt der frühzeitige Kontakt der Folie mit dem Kavitätenrand der Hohlform 65, dass nicht genügend Material in die zu erzeugende Bebälterwand naohfMesst ; die Folge sind ungleiche Behälterwandstärker und grosse Abfalldicke (Fig. 7a).
Wird dagegen, w & emFig.76gezeigt,ein unabhängig von, d. h. vor der Hohlform 64 an seine Wirkungslage beweglicher Haltetring 67a vorgesehen, der die Folie fixient hält, ohne dass die Hohlform bereits am Anfang des Verformungsvorganges in die Folienebene hochgeschoben werden muss, so erfolgt tin. dieser ersten Varformungsphase eine gleichmässige Streckung der ganzen zu verformenden Folienpartie ; die Wandstärke das ganzen Behälters wird gleich- mässig, und entsprechend klein wird auch der Abfall.
Mit den den zu verformenden Folienteil in der gewünschten und der Form des herzustellenden Be hälters aufgepassten. Abmessungen umschliessenden Loch-odes Grillplatten, die vor dem Berühren der Folie durch die Negativform die Folie abstützen, lässt sich somit nicht nur atoe über den Bebälter- umssafnfg gleichmässige Materialstreckung erzielen, sondern der Verformungsvorgang selbst lässt sich durch das beschriebene Vorstrecken bei noch nicht bis zur Folienebene angehobener Hohlform so verbessern, dass idurchwegs konstante Wandstärken und ausser- dem relativ wenigAbfallerzieltwerden ;
ferner gestatten die Grillplatten im Zusammenwirken mit geeigenten Ausstoern eine den Formling praktisch nicht belastendas Entformen.
Die Grillplatten stützen die Folie in ers, ber Linie zu Beginn des Veformungsvorganges, solange ialso noch kein erheblicher Dichtungsdruck am Folienrand erforderlich ist. Die Wirkungsfläche der Grillplate und ihr Anpressdruck an die Folie können deshalb relativ klein, gebauten sain ; der Grill muss nur den durch den Vorstreckstempel erzeugten mechanischen Zug in der Folie und nicht dan beim Endverformen durch Vakuum oder Druckluft erzeugten Zug kom- pensieren.