DE19627675C2 - Tiefziehsystem zur Herstellung von Hohlkörpern, insbesondere dickbauchigen Behältnissen mit engen Halsbereichen - Google Patents
Tiefziehsystem zur Herstellung von Hohlkörpern, insbesondere dickbauchigen Behältnissen mit engen HalsbereichenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Hohlkörpern, insbesonde
re dickbauchigen Behältnissen mit engen Halsbereichen, aus Kunststoffolien oder -platinen auf der Basis des Tiefziehens,
indem die Folie oder Platine plastifiziert, über eine Matrize mit einer der Hohlkör
perform entsprechenden Formkammer gebracht und auf die Oberfläche der Folie
oder Matrize eine Kraft und/oder ein Druck derart ausgeübt werden, daß die Folie
oder Platine in die Matrizen-Formkammer an deren Wandung gedrückt werden.
Ferner betrifft die Erfindung eine Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens
unter Verwendung eines Tiefziehwerkzeugs, das aus Matrize mit Formkammer
und darin einwirkendem Zieh- und Verformungsmittel zum Tiefen einer plastifizier
ten Folie oder Platine aus Kunststoff besteht, wobei Schließ-, Öffnungs- und
Transportmittel angeordnet sind, wodurch die Folie oder Platine in die bzw. aus
der Formkammer führbar ist. Schließlich betrifft die Erfindung ein Vorformwerk
zeug in einer solchen Anordnung.
Bisher gängige Kunststoff-Becher, in denen Molkereiprodukte abgefüllt sind, wer
den aufgrund sich ändernden Zeitgeschmacks zunehmend durch flaschenförmige
Kunststoff-Behältnisse verdrängt. Diese werden großenteils im sogenannten
Blasform-Verfahren hergestellt.
Beim Blasform-Verfahren wird Kunststoffgranulat in einem Extruder aufgeschmol
zen und als Schmelzeschlauch in eine zweigeteilte Hohlform extrudiert. Der
Schlauch wird beim Schließen der Form durch die beiden Formhälften einge
quetscht und damit verschlossen. Danach wird er - ähnlich wie ein Luftballon -
aufgeblasen, wobei sich die Kunststoffhaut an die gekühlten Innenwände der
Hohlform anlegt und erstarrt. Nach Ablauf einer Kühlzeit öffnet sich die Form und
das fertige Teil kann entnommen werden. Mit diesem Verfahren ist es möglich,
Behälter aller Art - von großen Fässern bis zu kleinen Pipetten - auf einer Maschi
nenanlage herzustellen, wobei Granulat den Ausgangsrohstoff bilden kann. Aller
dings ist eine Beeinflussung der Materialverteilung innerhalb des Herstellungspro
zesses nicht gegeben. Deshalb sind durch das Blasform-Verfahren hergestellte
Behältnisse relativ schwer; denn es befindet sich viel Material in den Zonen des
Behältnisses, in denen keine Material-Verstreckung stattfinden konnte. Diese sind
im allgemeinen die Böden und Randbereiche einschließlich des Flaschenhalses.
In der Kunststoffverarbeitung gibt es noch das Tiefziehverfahren, bei dem eine
vorgefertigte Kunststoffolie auf einer Thermoformmaschine (spezielle Tiefziehma
schine) plastifiziert, insbesondere auf Formtemperatur aufgeheizt und im Form
werkzeug bzw. kombinierten Form- und Stanzwerkzeug nach bekanntem Stand
der Technik zu Bechern bzw. becherförmigen Verpackungsbehältern gestaltet und
danach ausgestanzt wird. So läßt sich mit einfachen Maschinen und einfacher
Werkzeug-Technologie eine hohe Taktfolge realisieren. Die Verwendung von fle
xiblen Werkzeugen mit Wechselmöglichkeit der Formeinsätze für verschiedene
Volumina ist möglich. Auch die Herstellung von Verpackungsbehältern aus mehr
schichtigen Folien ist unproblematisch. Das Tiefziehverfahren findet breite An
wendung in den Molkereien bzw. deren Form-Füll- und Verschließanlagen.
So ist es bspw. aus der DE-OS 14 79 343 bekannt, daß eine vorgeheizte und da
durch erweichte Folie aus thermoplastischem Werkstoff zwischen zwei Ringen
eingeklemmt wird, und sodann wird die Folie vermittels eines auf diese einwirken
den Patrizenstempels in eine dazu etwa komplementär geformte Matrize gezogen.
Nachdem dies geschehen ist, wird Druckluft durch den Matrizenstempel eingelei
tet, wodurch sich die Folie an die Matrizenwandung anlegt. Damit die Folie nicht
zu früh an dem oberen Bereich der Matrizenform anliegt und dort evtl. festhaftet,
wird zunächst durch den Patrizenstempel ein Unterdruck gebildet, so daß die Fo
lie durch den Atmosphärendruck an den Patrizenstempel angelegt wird und nicht
in Kontakt mit der Matrize gelangen kann. Damit andererseits eine gleichförmige
Verstreckung der gesamten Folie auch im Bodenbereich eines Gefäßes erfolgen
kann, weist die Patrize einen bspw. parabelförmig ausgestalteten Endbereich auf
oder ist an dieser Stelle poliert, so daß ein ausreichender Schlupf zwischen Folie
und Patrize erreicht werden kann und eine gleichförmige Materialstreckung und
daraus resultierende, einheitliche Wandstärke eines Gefäßes erzielbar ist. Nach
der Endformung durch Anpressen der Folie mittels Druckluft an die Matrize wird
das entstandene Gefäß im Bereich der Klemmeinrichtung abgeschnitten und
vermittels eines am Boden der Matrize angeordneten Auswerfers ausgestoßen.
Während infolge des Auswurfmechanismus bei der vorbeschriebenen Offenle
gungsschrift ausschließlich konische Gefäße hergestellt werden können, offenbart
die DE-OS 14 79 336 darüber hinaus auch eine Vorrichtung zur Herstellung von
Kunststoffbehältern mit schmaleren Halsteilen nach einem ähnlichen Prinzip.
Hierbei wird nach dem Einziehen der plastifizierten Folie in die Matrize ebenfalls
mittels Druckluft eine Ausweitung der Folie der gestaltet erreicht, daß diese sich an
die Innenwand der Matrize anlegt. Die Matrize besteht hierbei jedoch aus mehre
ren Teilen, einem Bodenteil sowie aus zwei horizontal auseinanderfahrbaren
Oberteilen, welche den verjüngten Halsbereich umfassen. Nach dem Erstarren
der an die Matrizenform angelegten Folie werden die beiden oberen Hälften der
Matrize auseinandergefahren, so daß der bodenseitige Stempel das flaschenför
mige Gefäß nach oben ausstoßen kann.
Allerdings wird bei diesem Tiefzieh-Verfahren üblicherweise immer nur diejenige
Folienpartie bzw. -ronde zum Behältnis geformt, welche anfänglich die Öffnung
der Formkammer der Matrize bzw. Tiefziehform überdeckt. Somit entspricht das
Gewicht des hergestellten Behälters immer der zuvor über die Matrizenöffnung
abgegrenzten bzw. eingeklemmten Folienronde. Da die Folie für das Tiefziehver
fahren in der Regel maximal 3 mm dick sein kann, ist die Masse oder das Gewicht
des zu erzeugenden Behältnisses durch die Öffnungsweite der Matrizen-
Formkammer begrenzt. Ist diese mit einem dickbauchigen Profil mit kleiner Fla
schenhalsöffnung gestaltet, fällt Masse und Gewicht für das zu erzeugende
Kunststoffbehältnis bzw. -fläschchen sehr gering aus. Zudem resultiert eine äu
ßerst dünne Behältniswandung.
Damit ergibt sich die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe, beim Tiefziehen
zur Herstellung von Behältnissen oder sonstigen Hohlkörpern aus Kunststoff, ins
besondere dickbauchigen Flaschenformen mit engen Flaschenhalsöffnungen,
Sorge dafür zu tragen, daß trotz einer geringen Öffnungsweite eines Behältnisses
stets eine ausreichende Wandstärke erzielbar ist, wobei die bisherigen Vorteile
der Tiefzieh-Technologie - einfache Technologie und geringer Konstruktionsauf
wand insbesondere - beibehalten werden sollen.
Zur Lösung wird ein Verfahren zum Herstellen von Hohlkörpern, insbesondere
Behältnissen, aus Kunststoffolien oder -platinen auf der Basis des Tiefziehens mit
den Merkmalen des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen.
Durch diese Maßnahmen wird das unmittelbar für den Tiefziehvorgang zur Verfü
gung stehende Kunststoffmaterial, das innerhalb einer durch den Matrizen-
Formkammereingang definierten Ronde liegt, zur Rondenmitte bzw. deren zentra
len Bereich hin geleitet und konzentriert, wodurch eine Optimierung der Material
verteilung für den zu formenden Artikel bewirkt wird.
Dem erfindungsgemäßen Grundkonzept wird dadurch verstärkt Rechnung getra
gen, daß der Vorformling länglich und mit einer maximalen Quer- oder Breitener
streckung gestaltet wird, die kleiner ist als die kleinste, lichte Innenweite der Matri
zen-Formkammer. Mit dieser Verfahrensmaßnahme ist sichergestellt, daß genü
gend Folienmasse durch die gegebenenfalls sehr enge (Flaschenhals-) Öff
nung der Matrizen-Formkammer gelangen kann und dem weiteren Tiefziehverfah
ren zur Verfügung steht. Diese Wirkung wird auch nach einer weiteren Verfah
rensmaßnahme gefördert, wonach im Vorformschritt zumindest in der Anfangs
phase aus der Folie oder Platine eine beutel-, napf-, hohlkegelartige und/oder ei
ne sonstige, sich zum Bodenbereich des Vorformlings hin verjüngende Zwischen-
Vorform erzeugt wird.
Die Zwischen-Vorform läßt sich nach einer Ausgestaltung des erfindungsgemä
ßen Verfahrens weiterverarbeiten, indem im Vorformschritt ein Werkzeug verwen
det wird, dessen Wandung spezifisch zur Erzeugung des Vorformlings gestaltet
und geformt ist sowie der plastifizierten Folie oder Platine zum Anschmiegen oder
Anliegen dient. Dies oder auch das Lösen von der Wandung kann vorteilhaft mit
tels einer Fluiddruckdifferenz und/oder eines Fluiddruckgefälles zwischen der Au
ßen- und Innenseite der etwaigen Zwischenvorform und/oder des beutel-, becher-
oder napfartigen Vorformlings erfolgen.
Nach einer anderen, vorteilhaften Ausgestaltung wird nach Fertigstellung des
Vorformlings dessen Verbindung mit der Restfolie oder -platine noch nicht gelöst;
vielmehr wird letztere gleichsam als Transportmittel verwendet, indem von ihr der
daran hängende Vorformling getragen und zur nachfolgenden Matrizen-
Formkammer befördert wird.
Dem erfindungsgemäßen Konzept, vor dem eigentlichen Tiefzieh-Formvorgang
genügend Kunststoffolienmaterial dafür zu konzentrieren und in eine für die späte
re Hohlkörper- bzw. Behältnisform optimale Verteilung zu bringen, dient nach ei
ner Ausbildung der Erfindung ein dem Vorformschritt vorangehender Plastifizier-,
insbesondere Heizschritt. Bei diesem werden (besonders) zu verstreckende Be
reiche der Folie oder Platine plastifiziert, beispielsweise innerhalb einer Ringform
erwärmt. Dieses Ringprofil entspricht zweckmäßig dem öffnungsseitigen Rand
oder Umfang der Zwischenvorform.
Nach einer weiteren Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgese
hen, daß zum Zwecke der Erhaltung der mit dem Vorformling erreichten Folien
verstreckung vorbestimmte Folienpartien an gekühlte Flächen des Vorformwerk
zeugs angelegt werden, um den Folien-Rückschrumpf während des Transport
schritts aus dem Vorformwerkzeug in das Hauptwerkzeug bzw. die Endformkam
mer der Matrize zu unterbinden.
Zur Lösung der obigen Erfindungsaufgabe wird ferner bei einer Anordnung der
eingangs genannten Art vorgeschlagen, daß dem Tiefziehwerkzeug ein Vorform
werkzeug vorgeschaltet ist, das zur Erzeugung eines beutel-, napf- und/oder be
cherartigen Vorformlings aus der Folie oder Platine mit einer maximalen Ausdeh
nung parallel zu dessen Boden ausgebildet ist, die kleiner als die geringste lichte
Innenweite der Matrizen-Formkammer ist. Mit diesem Vorformwerkzeug wird die
schon oben erläuterte Wirkung erreicht und gefördert, nämlich für den nachfol
genden End-Formschritt in der Matrizen-Formkammer ausreichend Kunststoffoli
enmasse in einer Gestaltung und Form zur Verfügung zu stellen, die ein vollstän
diges Einführen in die Matrizen-Formkammer bzw. Passieren der engsten Stelle,
zum Beispiel Flaschenhals, der Formkammer erlaubt. Zweckmäßig arbeitet das
Vorformwerkzeug ebenfalls auf der Basis des Tiefziehens.
Nach einer vorteilhaften konstruktiven Ausgestaltung sind das Vorformwerkzeug
und das Tiefziehwerkzeug miteinander baulich vereint. Für diese Baueinheit kön
nen dann ein gemeinsames Gehäuse, gemeinsame Antriebs- und/oder Trans
portmittel für Schließ-/Öffnungsmechanismen und die Formlinge vorgesehen sein,
was den Aufwand an Bauteilen vermindert und die Konstruktion vereinfacht.
Der erfindungsgemäß erwünschte Materialfluß zum Zentrum einer durch einen
(Vor-)Formkammereingang abgegrenzten Folienronde läßt sich nach einer beson
ders vorteilhaften Ausbildung durch Vorschalten einer Plastifizier-, insbesondere
Heizeinrichtung erzielen, deren Wirkungselemente derart strukturiert sind, daß in
dem oder den nachfolgenden Vorform- bzw. Tiefziehwerkzeug(en) der erwünschte
konzentrische Fluß an Kunststoffmaterial entsteht.
Der oben genannten Integration von Vorformwerkzeug und Tiefzieh- bzw. End
formwerkzeug entspricht es, wenn nach einer weiteren Erfindungsausbildung bei
de mit gemeinsamen Fluiddruckmitteln und/oder je einem gleichartigen Vorform
stempel jeweils zum Einwirken in eine Formkammer versehen sind. Letztere kön
nen dabei mit gemeinsamen Antriebsmitteln verbunden sein, die integraler Be
standteil etwaiger Schließ-, Öffnungs- und Transportmittel des Vorform- und des
Tiefzieh- bzw. Endformwerkzeugs sind. In weiterer Ausgestaltung sind innerhalb
des Vorformstempels Heizelemente installiert, welche den Vorformling von innen
zwecks optimaler Materialverteilung an vorbestimmten Stellen und Abschnitten
nachheizen können.
Zur Lösung der oben genannten Erfindungsaufgabe wird ferner für die angespro
chene Tiefzieh-Anordnung ein Vorformwerkzeug vorgeschlagen, das sich durch
eine Formkammer sowie die Folie oder Platine erfassende Zieh- und/oder Verfor
mungsmittel auszeichnet, die zum Einführen und Strecken der Folie oder Platine
oder zum Einwirken jeweils in die Formkammer ausgeführt sind. Die Vorform
kammer bildet dabei den Ort, in dem aus einer dem Kammereingang entspre
chende Folienronde Folienmaterial in einen Bereich gezogen wird, der deckungs
gleich mit dem Rondenzentrum liegt. Die dabei entstehende Form und Konzentra
tion an Folienmaterial läßt sich dann in der Endformkammer der Matrize des ei
gentlichen Tiefziehwerkzeugs einführen, selbst wenn diese eine bauchige Fla
schenform mit engem Flaschenhals besitzt. Die Zieh- und/oder Verformungsmittel
sind nach einer Realisierungsform der Erfindung durch einen Vorformstempel
und/oder Fluiddruckmittel verwirklicht, die jeweils mit der Formkammer des Vor
formwerkzeugs in Wirkungsverbindung setzbar sind. Vorzugsweise sind beide
genannten Arten der Verformungsmittel gleichzeitig im Vorformwerkzeug vorge
sehen, wobei die Kraft- und/oder Wirkungsrichtung des Vorformstempels zum
Randbereich, insbesondere Bodenbereich, der Formkammer, und die der Fluid
druckmittel zum Inneren der Formkammer ausgerichtet sind. So kann der Vor
formstempel in der Anfangsphase des Vorformschrittes eine konusartige Zwi
schen-Vorform erzeugen, die dann mit Hilfe der entgegengesetzten Fluiddruckmit
tel zu einer zylindrischen Becherform weiterverarbeitet wird, indem der Fluiddruck
für ein Anschmiegen der verstreckten Folie oder Platine um den Vorformstempel
sorgt.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile auf der Basis der Erfindung ergeben
sich aus den Unteransprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung be
vorzugter Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnungen. Diese zei
gen in:
Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung unterschiedlicher Verfahrens
stufen des erfindungsgemäßen Tiefziehsystems,
Fig. 2 einen Aufriß auf eine erfindungsgemäße Tiefziehmaschine, und
Fig. 3 eine Draufsicht auf die Maschine nach Linie III-III in Fig. 2.
Gemäß Fig. 1 besteht die Anordnung - von links nach rechts in
der Vorschubrichtung 1 der Kunststoffolie 2 gesehen - aus einem Kontakt-Heizring
3, einem nachgeschalteten Vorformwerkzeug 4 und einem diesen nachgeschalte
ten Endformwerkzeug 5, das als an sich bekanntes Tiefziehwerkzeug ausgebildet
sein kann. Der Kontaktheizring 3 dient als Vorheizung der gezielten Materialvertei
lung, und deren Außendurchmesser 6 entspricht etwa dem Innendurchmesser 7
der Vorformkammer 8. Mit seiner ringförmigen Fläche beheizt der Kontaktheizring
3 einen Bereich auf der Folie 2, aus dem später in der Vorformkammer 8 eine
Randzone bzw. ein Planbereich 9 des (strichpunktiert gezeichneten) Vorformlings
10 entsteht. Die Vorformkammer 8 bildet den Unterteil des Vorformwerkzeugs 4
und ist zweistückig ausgeführt mit einem oberen Teil 8a und einem unteren Teil
8b, die durch eine gemeinsame horizontale Gleitfuge 12 voneinander abgegrenzt
sind. Ein Klemmring 13 ist im Öffnungsbereich der Vorformkammer 8 an deren
Oberkante angeordnet und dient mit seiner Unterseite der Erzeugung des Planbe
reichs 9 beim Vorformling 10. Er umgibt konzentrisch einen Vorformstempel 14,
der mittels (nicht gezeichneter Antriebsmittel) axial verschiebbar ist und dem Tie
fen, Strecken und Formen der vom Kontaktheizring 3 vorerwärmten und abge
grenzten Folienronde. Das dem Vorformwerkzeug 4 in Vorschubrichtung 1 nach
geordnete Endformwerkzeug 5 besteht aus einer Endformkammer 15, einem
darin axial einfahrbaren, gleichartigen Vorformstempel 14, einem diesen konzen
trisch umgebenden Niederhaltering 16, einem ebenfalls konzentrisch angeordne
ten, den letzteren umgebenden Stanzring 17 sowie einem auf diesen aufgesetzten
Kühlblock 18. Letzterer kann gleichzeitig auf den Klemmring 13 des Vorformwerk
zeugs 4 aufgesetzt sein. Die Endformkammer 15 ist ebenfalls zweistückig ausge
führt mit einem oberen Teil 15a und einem unteren Teil 15b. Beide Hälften sind
ebenfalls über eine weitere Gleitfuge 19 gegeneinander verschiebbar, welche die
Fortsetzung der erstgenannten Gleitfuge 12 zwischen den beiden Teilen 8a, 8b
der Vorformkammer 8 bildet. Der Bodenbereich der Endformkammer 15 ist durch
ein Auswerforgan 20 axial durchsetzt, das der Beförderung des aus dem Vorform
ling 10 fertiggezogenen Behältnisprodukts 56 (vgl. Fig. 3) in einen (nicht gezeich
neten) Sammelbehälter dient.
Mit dieser Tiefzieh-Anordnung oder -Vorrichtung läßt sich folgendes Prinzip zur
Herstellung von "Enghals"-Gefäßen realisieren: Auf drei unmittelbar aufeinander
folgenden Folienabschnitten 21, 22 und 23 erfolgen zeitgleich der Plastifizier-,
insbesondere Heizprozeß mit dem Kontaktheizring 3, der Vorformprozeß in der
Vorformkammer 8 des Vorformwerkzeugs 4 sowie der Endformprozeß in der
Endformkammer 15 mit Hilfe des Endformwerkzeugs 5. Wegen des Heizprozes
ses auf dem ersten Folienabschnitt 21 kann auf die obigen Ausführungen verwie
sen werden. Beim nachfolgenden Abschnitt 22 wird in der Vorformkammer 8
durch dortiges Eindringen des Vorformstempels 14 die plastifizierte Folienronde
bereits zu einer konisch-beutelartigen Zwischen-Vorform 24 (strichpunktiert ge
zeichnet) tiefgezogen bzw. verstreckt. Am oberen Rand ist die Folie zwischen dem
Klemmring 13 und der Oberkante des Vorkammer-Oberteils 8a eingeklemmt. Dies
ist beim Schließvorgang des Vorformwerkzeugs erfolgt (siehe unten). Sodann wird
eine (in Fig. 1 nicht gezeichnete) Evakuiereinrichtung betätigt, durch welche im
von der Innenseite der Zwischen-Vorform 24 umgrenzten Bereich bzw. zwischen
Vorformstempel 14 und Zwischen-Vorform 24 ein Vakuum erzeugt wird. Dadurch
wird erreicht, daß sich aufgrund der Druckdifferenz die formbare Zwischen-
Vorform 24 ganz um den Vorformstempel 14 herum anschmiegt sowie im Planbe
reich 9 an die nach radial innen gezogene Unterseite des Klemmrings 13 anlegt
und sich dort abkühlt. Beim Endformprozeß auf den dritten Folienabschnitt 23 wird
der in der Vorformkammer 8 mit dem Vorformstempel 14 gestaltete, becherartig
zylindrische Vorformling 10 durch einen Vorschubschritt in die Endformkammer 15
gebracht. Nach Schließen des Endformwerkzeugs ist der Übergangsbereich zwi
schen Vorformling 10 und verbliebener, nicht tiefgezogener Restfolie zwischen der
Oberkante des Endformkammer-Oberteils 15a und dem Niederhaltering 16 ein
geklemmt. Es erfolgt erneut ein Vorstrecken des Vorformlings 10 mittels eines
dem im Vorformwerkzeug 4 gleichartigen Vorformstempels 14. Sodann wird
Formdruckluft beispielsweise durch einen den Vorformstempel 14 umgebenden
Ringkanal 25 schlagartig in den vom Vorformling 10 umgebenen Hohlraum einge
lassen, so daß die warme Folie vom Vorformstempel 14 abhebt, sich an die In
nenwand der Endformkammer 15 anlegt und dort auskühlt. Ein entsprechender
Ringkanal 25 kann im Vorformwerkzeug 4, den dortigen Vorformstempel 14 um
gebend, zur Erzeugung von Vakuum sowie der anschließenden Belüftung dienen.
Der den Niederhaltering 16 umgebende Stanzring 17 trennt dann das fertig ge
formte "Enghals"-Behältnis 56 von der außerhalb der Endformkammer 15 liegen
den Restfolie ab. Beim erneuten Maschinentakt oder Vorschub öffnen sich die
Werkzeuge 4, 5 (siehe unten), und das fertige Behältnis wird mittels des Auswer
forgans 20 ausgestoßen. Die Restfolie wird entweder aufgewickelt oder unmittel
bar nach Verlassen dieser Thermoform-Maschine eingemahlen und der Folien
herstellung wieder zugeführt.
Da gemäß Fig. 1 die Vorformkammer 8 einschließlich ihres Öffnungsbereichs ei
nen Durchmesser aufweist, der den "Enghals"-Bereich 26 und auch sonstige Ab
messungen der Endformkammer 15 übersteigt, ergibt sich im Herstellungsschritt
im Vorformwerkzeug 4 ein vergrößerter Folieneinzugsbereich in die Vorformkam
mer 8, wodurch in erweitertem Umfang Folienmasse vorgeformt und so geeignet
der Abschlußgestaltung in der Endformkammer 15 zur Verfügung gestellt werden
kann. Damit der Vorformling 10 nicht mit dem Enghals-Bereich 26 in der Endform
kammer 15 kollidiert, ist der Vorformstempel 14 mit einem Durchmesser kleiner
als die minimale Weite("Enghals"-Bereich 26) der Endformkammer 15 versehen.
Anhand von Fig. 2 und 3, die eine Maschinenrealisierung des
Tiefziehsystems darstellen, sind weitere Einzelheiten und Merkmale ersichtlich:
Gemäß Fig. 2 weist der obere Bereich der Tiefzieh-Maschine einen Evakuie
rungsanschluß 27 auf, der zum Ringkanal 25 des Vorformwerkzeugs 4 führt. Dies
dient der Vakuumerzeugung in der Vorformkammer 8, um die darin eingezogene
Kunststoffolie um den Vorformstempel 14 anzulegen. Dieser, im eingefahrenen
Zustand außerhalb der Vorformkammer gezeichnet, weist einen Filzmantel 28 auf,
der damit darin angeschmiegten, in die Vorformkammer 8 gezogenen Kunststof
folie möglichst wenig Wärme entzogen wird. Im Bodenbereich der Vorformkam
mer 8 ist ein weiterer Heizring 29 installiert, welcher den "Formrohling" bzw. die
zwischen-Vorform 24 bzw. den daraus entstehenden Vorformling 10 bei Bedarf
nachheizt, um diesen auf optimaler Plastizitäts- bzw. Formtemperatur zu halten.
Weiter ist eine Saugeinrichtung 30 deckungsgleich mit der Vorformkammerachse
31 angeordnet und dient dazu, den Vorformling 10 festzuhalten, wenn der Vor
formstempel 14 aus der Vorformkammer 8 zurückgezogen und dabei von seiner
Umfassung durch den Vorformling 10 gelöst wird. Dieses Lösen vom Vorformling
10 kann noch dadurch gefördert werden, daß über den Evakuierungsanschluß 27
und den Ringkanal 25 eine Belüftung zwischen dem Vorformstempel 14 und dem
Vorformling 10 vorgenommen wird. Nach dem Lösen kann auch der Saug-
Vakuumkanal 32, der eine Bodenplatte 33 der Vorformkammer 8 durchsetzt, be
lüftet werden.
Gemäß Fig. 2 ist die Vorformkammer 8 von der Endformkammer 15 durch eine
Zwischenwandung abgegrenzt, die aufgrund der zweitgenannten, horizontalen
Gleitfuge 19 in ein Oberteil 34a und ein Unterteil 34b gegliedert ist. Das Zwi
schenwandungsunterteil 34b bildet mit dem oben genannten Endformkammer-
Unterteil 15b ein Stück, während das Zwischenwandungs-Oberteil 34a über eine
vertikale Stoßfuge 35 vom oben genannten Oberkammer-Oberteil 15a getrennt
ist. Kühlwasser-Ringkanäle 36 mit jeweiligem Anschluß 37 in der Außenseite die
nen der Kühlung der Innenwandung der Endformkammer 15.
Die jeweiligen Werkzeugoberteile 38 des Vorformwerkzeugs 4 bzw. Endformwerk
zeugs 5, die gemäß Fig. 2 insbesondere einerseits Klemmring 13, Vorformstempel
14, und Ringkanal 25 mit Evakuierungsanschluß 27 und andererseits Vorform
stempel 14, Niederhaltering 16, Kühlblock 18 und Ringkanal 25 mit von außen
zugänglichen Formluftanschluß 39 umfassen, sind über jeweilige Federelemente
40 gegen ein Maschinenchassis 41 abgestützt. Dieses ist von einem Federluftka
nal 42 mit Anschluß 43 durchsetzt, welche die Wirkung der Federelemente 40
unterstützt. Dadurch werden die Werkzeugoberteile gegen die Oberkanten der
insbesondere die Vorform- und Endformkammern 8 bzw. 15 umfassenden Werk
zeugunterteile 44 gedrückt.
Gemäß Fig. 2 kann einer unteren Tragplatte 45, auf der sich die jeweiligen Werk
zeugunterteile mit insbesondere Vorform- und Endformkammern 8, 15 befinden,
über eine Führungssäule 46 und einem Linearantrieb 47, beispielsweise fluidge
triebener Teleskopzylinder, eine lineare Auf- und Abbewegung 48 erteilt werden.
Diese muß mit dem die Folie und den Vorformling erfassenden Schließ-, Öff
nungs- und Transportmechanismus sowohl der Vorformkammer 8 als auch der
Endformkammer 15 synchronisiert sein.
Hierzu sind gemäß Fig. 2 und 3 Schlittenführungen 49 mit darauf verfahrbaren
Schlitten 50 vorgesehen, die mit um eine vordere Achse 51 und um eine hintere
Achse 52 verschwenkbare Hebel 53 in Verbindung stehen. Diese sind über an
beiden Enden angelenkte, jeweilige Zwischenglieder 54 mit der jeweiligen Au
ßenwandung der Vorform- und Endformkammer 8, 15 verbunden, um den Vor
formkammer-Oberteil 8a einerseits und dem Endformkammer-Oberteil 15a ande
rerseits horizontale Hin- und Herbewegungen 55 zu erteilen. Mit der Hin- und Her
bewegung 55 des Vorformkammer-Oberteils 8a ist das Zwischenwandungsober
teil 34a, welches an einer Seite die Vorformkammer 8 und an der anderen Seite
die Endformkammer 15 begrenzt, gekoppelt. Folglich bewegen sich das Zwi
schenwandungs-Oberteil 34a und das Endformkammer-Oberteil 15a stets in ein
ander entgegengesetzten Richtungen. Bewegen sie sich aufeinander zu, kommen
sie im Bereich der oben genannten Stoßfuge 35 zur Anlage aneinander. Die hori
zontalen Hin- und Herbewegungen 55 finden längs der horizontalen Gleitfugen 12,
19 der Vorform- und Endformkammer 8, 15 statt.
Bevor dem hochgefahrenen Werkzeug-Unterteil 44 eine vertikale Abwärtsbewe
gung 48 eingeprägt wird, ist mittels eines (nicht gezeichneten) Antriebs der jewei
lige Schwenkhebel 53 so zu betätigen, daß die Vorformkammer- und Endform
kammer-Oberhälften 8a bzw. 15a längs der Gleitfuge 19 auseinanderbewegt wer
den, wobei die Zwischenwandungsoberhälfte 34a der Vorformkammer-Oberhälfte
8a in die gleiche Richtung folgt. Dies ist in Fig. 2 durch strichpunktierte Darstel
lung, die der Öffnungsstellung entspricht, angedeutet. In Fig. 3 sind die Öff
nungsstellungen für das Vorform- und das Endformwerkzeug 4 bzw. 5 in der unte
ren Hälfte dargestellt. Dabei ist der frühere "Enghals"-Bereich 26 so erweitert, daß
das fertige, flaschenförmige Tiefziehprodukt 56 (vgl. Fig. 3, untere Hälfte) im obe
ren Flaschenhalsbereich freigelegt ist. Die Öffnungsstellung zeigt sich in Fig. 3
auch anhand eines Vergleichs der Stellung der beiden Schlitten 50 für Vorform-
und Endformwerkzeug 4, 5 in der oberen Hälfte (geschlossene Stellung) mit der
unteren Hälfte (geöffnete Stellung). Diese sind auf ihren jeweiligen Schlittenfüh
rungen 49 mit den Bewegungen der Schwenkhebel 53 um die vordere und hintere
Achse 51, 52 gekoppelt und verschiebbar. Nun kann das Tiefziehprodukt bzw. die
Endform 56 vom Auswerferorgan 20 in einen Sammelbehälter (nicht gezeichnet)
befördert werden und in einem weiteren Maschinentakt der in der Vorformkammer
8 erzeugte Vorformling 10 in den Bereich verschoben werden, der später von den
Wandungen der Endformkammer 15 umgrenzt wird. Dies wird aus einer unteren
Stellung durch Aufwärtsbewegung 48 der unteren Tragplatte 45, wodurch die
Vorformkammer-Unterhälfte 8b, die Zwischenwandungs-Unterhälfte 34b und die
Endformkammer-Unterhälfte 15b in Aufnahmestellung geraten, zum einen Teil
bewirkt. Dazu ist der Linearantrieb im Sinne einer vertikalen Aufwärtsbewegung zu
betätigen. Zum anderen werden die beiden Kammern 8, 15 durch Horizontalbe
wegungen 55 der Vorformkammer-Oberhälfte 8a sowie der Zwischenwandungs-
Oberhälfte 34a einerseits und der Endformkammer-Oberhälfte 15a andererseits
jeweils nach innen in Schließstellung gebracht, nach dem vorher eine vom Kon
takt-Heizring 3 (vgl. Fig. 1) entsprechend beheiztes Folien-Rondenprofil in den
Vorformbereich beim genannten Maschinenteil befördert wurde. Die Schließstel
lung wird nun dadurch vollendet, daß der Anschluß 43 für den Federluftkanal 42
derart angesteuert wird, daß der Klemmring 13 auf die Oberkante der Vorform
kammer 8, und der Niederhaltering 16 auf die Oberkante der Endformkammer 15
drückt.
Auch der Kontaktheizring 3, der in Vorschubrichtung 1 unmittelbar vor dem Vor
formwerkzeug 4 liegt, ist in seiner baulichen Struktur zur Synchronisation an den
Schließ-, Öffnungs- und Transportmechanismus der Vorform- und Endformkam
mer 8, 15 angepaßt. Dazu weist er zwei gegeneinander verschiebbare, obere und
untere Hälften 3a, 3b auf. In Öffnungsstellung, wenn das Vorformkammer-Oberteil
8a und das Zwischenwandungs-Oberteil 34a stromaufwärts entgegen der Vor
schubrichtung 1 mittels der Schwenkhebel 53 bewegt sind, ist auch die Unterhälf
te 3b des Kontaktheizrings 3 entsprechend stromaufwärts entgegen der Vor
schubrichtung 1 zu verschieben.
Claims (20)
1. Tiefziehverfahren zum Herstellen von Hohlkörpern (56), insbesondere dickbau
chigen Behältnissen mit engen Halsbereichen aus Kunststoffolien oder -platinen
(2) mit folgenden Verfahrensschritten:
- 1. Plastifizieren (21), insbesondere Erwärmen des zu bearbeitenden Be reichs der Folie (2) oder Platine;
- 2. Einführen eines Vorformstempels (14) und Bildung einer konisch beutelartigen Zwischen-Vorform (24),
- 3. Bildung (22) eines Vorformlings (10) durch Anschmiegen der Zwischen- Vorform (24) an den Vorformstempel (14) sowie im Planbereich (9) an die Unterseite des Klemmrings (13) mittels eines Druckgefälles von der Außenseite der Zwischen-Vorform (24) zu deren Innenseite;
- 4. Einbringen des so gebildeten Vorformlings (10) in die Matrizen- Formkammer (15), wobei die maximale bodenparallele Ausdehnung klei ner ist als die minimale, lichte Innenweite (26) der Matritzen- Formkammer (15);
- 5. Bildung (23) der Endform (56) durch Vorstrecken mittels eines in die Matrizen-Formkammer (15) eintauchenden Stempels (14) und Abheben der Folie von dem Stempel (14) durch schlagartiges Einlassen von Formdruckluft in den vom Vorformling (10) umgebenen Hohlraum;
- 6. Abtrennen der Endform (56) von der Restfolie oder -platine.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Anlegen
und/oder Lösen der Folie (2) oder Platine von der Wandung des Vorformwerk
zeugs (4) mittels einer Fluiddruckdifferenz und/oder eines Fluiddruckgefälles
zwischen der Außen- und Innenseite der etwaigen Zwischen-Vorform (24)
und/oder des beutel-, becher- oder napfartigen Vorformlings (10) erfolgt.
3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich
net, daß zumindest im oder während des Vorformschritts die Folie (2) oder Pla
tine durch Erwärmen (29) in ihrem plastifizierten Zustand gehalten wird.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch
einen dem Vorformschritt vorangehenden Plastifizier-, insbesondere Heizschritt,
bei dem zu verstreckende Bereiche der Folie (2) oder Platine, beispielsweise in
Ringform (3), plastifiziert, insbesondere beheizt beziehungsweise erwärmt wer
den.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich
net, daß im und/oder nach dem Vorformschritt derart vorbestimmte Folien- oder
Platinenbereiche gekühlt werden, damit die erreichte Verformung erhalten
bleibt.
6. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden
Ansprüche, mit einem Tiefziehwerkzeug aus Matrize mit Formkammer (15), we
nigstens einem darin einwirkenden Zieh- oder Verformungsmittel (14; 25, 39)
zum Tiefen einer plastifizierten Folie (2) oder Platine aus Kunststoff, und mit
Schließ-, Öffnungs- und Transportmitteln (46, 47, 49, 50, 53), durch welche die
Folie (2) oder Platine in die beziehungsweise aus der Formkammer (15) führbar
ist, dadurch gekennzeichnet, daß dem Tiefziehwerkzeug (5) ein Vorformwerk
zeug (4) vorgeschaltet ist, das zur Erzeugung eines beutel-, napf- und/oder be
cherartigen Vorformlings (10) aus der Folie (2) oder Platine mit einer maxima
len, bodenparallelen Ausdehnung ausgebildet ist, die kleiner als die minimale,
lichte Innenweite (26) der Matrizen-Formkammer ist, wobei das Vorformwerk
zeug (4) auch eine Formkammer (8) aufweist, deren lichte Weite (7) mindestens
im Öffnungsbereich wenigstens die minimale Weite (26) der Matritzen-
Formkammer (15) übersteigt, und an deren Oberkante ein Klemmring (13) an
geordnet ist, der mit seiner Unterseite zur Erzeugung des Planbereichs (9) beim
Vorformling (10) dient.
7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorformwerk
zeug (4) und das Tiefziehwerkzeug (5) miteinander zu einer Baueinheit (38, 44)
integriert sind.
8. Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch eine dem Vorform
werkzeug (4) vorgeschaltete Plastifizier-, insbesondere Heizeinrichtung (3), de
ren Wirkungselemente derart strukturiert sind, daß in dem oder den nachfol
genden Vorform- beziehungsweise Tiefziehwerkzeug(en) (4, 5) ein konzentri
scher Fluß an Kunststoffmaterial gefördert ist.
9. Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß
das Vorformwerkzeug (4) und gegebenenfalls die Plastifiziereinrichtung in ihrem
die Folie (2), Platine und/oder den Vorformling (10) erfassenden Schließ-, Öff
nungs- und Transportmechanismus mit den Schließ-, Öffnungs- und Trans
portmitteln (46, 47, 49, 50, 53) des Tiefziehwerkzeugs (5) synchronisiert, gekoppelt
und/oder baulich integriert sind.
10. Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß
das Vorformwerkzeug (4) auch eine Formkammer (8) aufweist, die eine mit der
Matrizen-Formkammer (15) gemeinsame Wandung (34a, 34b) besitzt.
11. Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß
sowohl das Vorformwerkzeug (4) als auch das Tiefziehwerkzeug (5) mit ge
meinsamen Fluiddruckmitteln (42, 43) und/oder je einem gleichartigen Vorform
stempel (14) jeweils zum Einwirken in eine Formkammer (8, 15) versehen sind.
12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die gleichartigen
Vorformstempel (14) mit gemeinsamen Antriebsmitteln verbunden sind, die vor
zugsweise integraler Bestandteil etwaiger Schließ-, Öffnungs- und Transport
mittel (46, 47, 49, 50, 53) des Tiefziehwerkzeugs sind.
13. Anordnung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Vor
formstempel (14) derart mit einem oder mehreren Heizelementen und/oder
wärmeisolierendem Material (28) versehen ist, daß der Zwischen-Vorform (24)
oder dem Vorformling (10) wenigstens keine Wärme verloren geht.
14. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die Hei
zelemente im Vorformstempel (14) so angeordnet und gegebenenfalls verteilt
sind, daß das auf die Folie (2) oder Platine übertragene Wärmeprofil (3) der
spezifischen Form und/oder Materialverteilung des Vorformlings (10) oder Hohl
körpers (56) entspricht.
15. Vorformwerkzeug (4) für eine Anordnung (38, 44) nach einem der Ansprüche 6
bis 14, gekennzeichnet durch eine Formkammer (8) und die Folie (2) oder
Platine erfassende Zieh- und/oder Verformungsmittel (14; 25, 27), die zum Ein
führen oder Einwirken in die Formkammer (8) ausgeführt sind.
16. Vorformwerkzeug nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfor
mungsmittel (14; 25, 27) einen Vorformstempel (14) und/oder Fluiddruckmittel
(25, 27) aufweisen, die mit der Formkammer (8) in Wirkungsverbindung setzbar
sind.
17. Vorformwerkzeug nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft-
und/oder Wirkungsrichtung des Vorformstempels (14) zum Randbereich der
Formkammer (8), und die der Fluiddruckmittel (25, 27) zu deren Inneren ausge
richtet sind.
18. Vorformwerkzeug nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die
Fluiddruckmittel (25, 27) mit einer Evakuierungs- und Belüftungseinrichtung (27)
realisiert sind, die mit der Formkammer (8) derart verbunden ist, daß sie auf der
dem Vorformstempel (14) zugewandten Seite der sich in der Formkammer (8)
befindlichen Folie (2) wirksam ist.
19. Vorformwerkzeug nach einem der Ansprüche 15 bis 18, gekennzeichnet durch
eine lösbare Halterung, beispielsweise Saugeinrichtung (30), angeordnet in der
Formkammer (8) vorzugsweise in deren Bodenbereich, für den Vorformling
(10).
20. Vorformwerkzeug nach einem der Ansprüche 15 bis 19, gekennzeichnet durch
ein oder mehrere Plastifizier-, insbesondere Heizorgane (3, 29), die der Form
kammer (8) vorgeschaltet und/oder in der Formkammer (8) vorzugsweise in de
ren Bodenbereich angeordnet sind.
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- 1996-07-10 DE DE1996127675 patent/DE19627675C2/de not_active Expired - Fee Related
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