DE2144673A1

DE2144673A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Her stellen von bedruckten Kunststoffbehaltern

Info

Publication number: DE2144673A1
Application number: DE19712144673
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1970-09-08
Filing date: 1971-09-07
Publication date: 1972-04-06
Also published as: GB1362000A; IT939762B; FR2105458A5; US3800682A; CH537794A; ES394859A1

Description

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DlPL-ING. HANSW. SCHÖNING 6. SEP. 1971 PATENTANWALT 2000 HAMBURG 1

Mönckebergstraße 31 (»m Rathausmarkt)

Maurice Paul Qournelle Telefon (Ο4ΐΐ)33θοβ5

Asnieres CHauts de Seine) Frankreich

1, Rue des Bruyeres Anwalteaktei 2844

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von bedruckten

Kunststoff -Behältern

Die Erfindung betrifft die Herstellung von mit Motiven, z.B„ Sexten oder Zeichnungen vergebenen Behältern aus Plastikfolien»

Solche Motive bringt man im allgemeinen erst dann an den Plastikbehältern an, wenn sie fertig sind. Eine solche Herstellung ist offensichtlich sehr teuer, da die Druckmaschinen der Behälterform angepasst werden müssen« Außerdem müssen die Behälter einzeln in die Druckmaschine eingebracht und wieder herausgenommen werden.

Natürlich ist auch die Verwendung von Abziehbildern möglich, doch die erforderlichen Zwischenträger machen die Übertragung schwierig und teuer. Im übrigen sind Abziehbilder zerbrechlich.

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Bekannt ist auch, Behälter aus thermoplastlachen Folien, beispielsweise aus Polyvinylchlorid, Polystyrol, Polyäthylen herzustellen, indem man die Folien ausreichend mit verschiedensten Mitteln erwärmt, um sie dann in das Innere von Formen oder Matrizen hineinzuziehen.

Üblich ist hierbei vor allem die Anwendung eines TJnterdruckes auf der einen und eines positiven Strömungsmitteldruckes oder eines mechanischen Druckes auf der anderen. Bei den meisten dieser Herstellungsverfahren werden die Folien unregelmäßig und vor allem in unvorhersehbarer Weise verformt· Beispielsweise führt eine geringe örtliche Dicken- oder Temperaturdifferenz der Folie dazu, daß deren Zietetgenechaften sich an dieser Stelle erheblich ändern, so daß Formen, die man auf die noch ebene unverformte thermoplastische Folie aufbringt, nach dem Ziehvorgang derart verzerrt sind, daß man sie beim fertigen (legenstand nicht mehr wiedererkennen kann. Wenn ee sich um einen Text handelt, wird dieser unleebmr.

Die vorliegende Erfindung bringt eine Lösung fttr diese Sohwlerigke it en.

Gegenstand der Brfindunf ist ein Terf ehren «um Herstellen 209815/0954

von bild- oder schrifttragenden Behältern aus thermoplastischen Folien, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß unmittelbar auf die folie das auf den Behälter aufzubringende Motiv in verdichteter form aufgedruckt wird und daß die Wärmeverformung im wesentlichen durch liefziehen mit einem Stempel erfolgt.

Bei diesem bekannten Verfahren der Wärmeverformung sind die ausgezogenen Zonen der Folie und deren dort auftretende Dimensionsänderungen genau begrenzt« Praktisch bleiben die Teile der erweichten Plastikfolie, die als erste den Stempel berühren, dort festliegen, so daß die ausgezogenen Partien sehr genau begrenzt sind und ihre Dehnung festliegt.

Ee ist möglich, die Abmessungen der verdichteten Motive so zu wählen, daß sie nach dem Ziehen der sie tragenden Folienteile in den verschiedenen Richtungen eine solche Bemessung erhalten, daß sich exakt die zuvor festgelegten Formen und Dimensionen ergeben.

Bei Behältern mit einem flachen Boden, der der Oberfläche am Außenende des Stempels entspricht, kommt eine entsprechend große Oberfläche der Folie alt dem Außenende des Kolbens in Berührung und wird dann prak-

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tiscb nicht verzogen, so daß der Behälterboden merklich dicker wird als die Wände. So ist das Ausziehen auf den Randbereich der Folie begrenzt, was dazu zwingt, die Druckmotive dort zu konzentrieren«

Um hier Abhilfe zu schaffen, kann der Stempel einen thermisch isolierten Rand und einen elastischen Stößel erhalten, der an der formenden Stempelfläche vorspringt und beim Ende des Formvorganges in den Stempel wiedereingezogen wird, so daß der Stempel mit übergestülptem Bebälter in eine Matrize eindringen kann, die die Verformung vervollständ igt.

Auf diese Weise wird bei Beginn des Ziehens der Mittelteil der Folie gedehnt, der, ohne dabei merklich abzukühlen, am Rand des Stempels entlanggleitet, so daß das Ziehen der Folie vergleichmäßigt wird.

Dieses Verfahren eignet sich besonders gut für das Herstellen von achssymmetrischen Behältern» In diesem Falle kann der vorspringende Teil des Stempels ein koaxialer Stößel sein, der bezüglich der Folienblattmitte ein im wesentlichen radiales Ausziehen der Folie bewirkt.

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Der sich aus der vorliegenden Erfindung ergebende Vorteil liegt darin, daß man die gewünschten Motive vorweg in üblicher Weise sehr schnell und registertreu auf Bänder oder Plastikfilme unbegrenzter Länge drucken kann, um dann gemäß der vorliegenden Erfindung unmittelbar von diesen Bändern Behälter mit Bildern in normaler Form zu erhalten.

XJm trotz der unregelmäßigen Dehnungen in Richtung der Motive eine gleichförmige färbung zu erhalten, wird das Bedrucken vorzugsweise im Tiefdruck vorgenommen, wobei die Tiefe der Farbhöblungen örtlich an das Verhältnis von verdichteter Motivfläche zu ausgestreckter Motivfläche angepasst wird.

Die Verzerrung dee gestreckten Motives gegenüber dem verdichteten Motiv oder umgekehrt lässt slob empirisch· experimentell oder rechnerisch erfassen. Bei sehr komplexen Formen ist es auch möglich, die Verzerrung mit Ordinator und Taster zu bestimmen.

Auf dem Band kenn die Querlage der verdichteten Druckmotive sehr genau gegenüber den Längaraudem des Bandes eingestellt werden» Diese Genauigkeit ermöglicht, das Band in Querrichtung in die richtige Lage gegenüber den

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Formwerkzeugen zu bringen. Ein sehr genaue Längsregister kann man durch photoelektrische Abtastung von Registermarken erhalten.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, in denen eine bevorzugte Ausführungaform der Erfindung beispielsweise veranschaulicht ist.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Stempel mit axial vorspringendem, feierndem Stößel,

Pig. 2 eine achematiaehe Darstellung der Bewegung des Stempels der Figo 1 beim Herstellen eines Bechers,

Fig_o 3 und 4

eine schematische Darstellung eines verdichteten Motivs vor dem Ziehen und nach dem Ziehen iia gestreckten Zustand und

Fig. 5 eine schematische Seitenansicht einer

Maschine für das tbermoplaatlache Tiefziehen.

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Der Formstempel 1 der Pig. 1 ist am Ende einer Kolbenstange 2 mit Schrauben 3 befestigt. Der im wesentlichen kegelstumpfförmige Formstempel hat einen zylindrischen Abschnitt 1a zur Bildung eines zylindrischen Halsteiles.

Der der Stempelstirnfläche benachbarte Rand 4 enthält eine Umfangsrinne 5, die den Rand vom übrigen Teil des Stempels thermisch isoliert und ihn relativ kalt hält»

Im Stempel 1 ist ein mit Ringbund versehener Stößel 6 axial verschieblich gelagert, der von einer Feder 7 so beaufschlagt wird, daß er an der Stirnfläche des Stempels 1 vorragt.

Das Außenende 6a des Stößels 6 kann verchromt und hochglanzpoliert oder mit einem Stoff verkleidet sein, der an dem zu verarbeitenden Kunststoff stark haftet.

Figo 2 erläutert das Arbeiten eines solchen Formstempels in Verbindung mit einer Matrize 8 und einem Niederhalter 9_t der die Folie 10 beim Tiefziehvorgang festhält.

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Der Teil der Folienflache, der von der öffnung 11 des Niederhalters 9 begrenzt wird, wurde zuvor in geeigneter Weise erwärmt. Der Formstempel 1 mit dem vorspringenden Stößel 6 wird sehr schnell, beispielsweise mit einer Geschwindigkeit von mehr als 2 m/seo in Richtung auf die Folie 10 in die koaxialen öffnungen von Niederhalter und Matrize hineinbewegt„ damit die Verformung der Folie mit konstanter Temperatur, d*h. bei unveränderlicher Viskosität erfolgt.

Anfänglich trifft allein der Stößel 6 auf die Folie 10 bis der Rand 4 des Stempels in der Stellung F₁ die Folie berührt. Da der Rand 4 thermisch isoliert ist, kann die Folie über den Rand hinweggleiten, so daß die Gesamtheit der Folie ausgezogen wird (siehe P₂)* Schließlich trifft der Stößel 6 auf den Ansatz 12a des Auewerfers 12. Die zwischen der Folie und dem Außenende des Stempele eingeschlossene Luft kann über den Rand des Stempels entweichen und erleichtert dann das Gleiten der Folie oder sie strömt durch Bohrungen 43, die in die Umfangerinne 5 einmünden. Schließlich formt der Ansatz 12a, der Teil des Auswerfers 12 im Inneren der Matrize ist, den eingestülpten Boden des Bechere. Dabei bewegt sich der Stößel 6 in den Stempel hinein, während die Seitenwand der Einstülpung gerade die Innenfläche 13 der Matrize berührt.

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Die Innenfläche 13 ist vorzugsweise an einer Zwischenwand 14 vorgesehen, die in der Matrize einen Hohlraum 15 freiläßt, in dem ein Kühlmittel zirkulieren kann*

Auf diese Weise berührt die verformte Folie die fläche 13 ohne Gleitung und verfestigt sich.

Die in verdichteter Form auf die Folie aufgedruckten Motive erscheinen im gestreckten Zustand im Bereich 10a« Es ergibt sich dabei keine Beeinträchtigung der Motive durch Reibung an den Matrizenwänden, weil die maßgeblichen Folienteiie während der Verfestigung nach dem Berühren der Wand dort festgehalten werden»

Die Tig. 3 seigt ein verdichtetes Motiv 17., im Kontraktionssustand im Bereich 10a. In der Fig. 4 ist das gleiche Motiv im Hormalsustand 17p an der Wand eines fertigen Bechers 18 wiedergegeben.

Offensichtlich kann man die Länge des aus dem Formstempel vorragenden StUSeIs 6 verlängern. Maximal kann man dtn Stößel 6 so lang machen, dad sein Außenende 6a den Boden der Matrize (Ansats 12a) gerade dann berührt, wenn dar ' Stempelrand 4 auf die thermoplastische Foil« trifft·

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- ίο -

Die Verwendung eines axialen Stößels ist im wesentlichen nur für achssymmetrische Bebälter geeignet.

Bei Behältern mit länglicher Basis kann man mindestens zwei vorspringende Stößel so anbringen» daß sie sich in Andruckrichtung der Matrize und des Stempels oder anderer Äquivalente erstrecken. Solche Stempel enden dann nicht punktartig sondern in Art einer Linie·

Die fig. 5 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Zufuhr eines verdichtete Druckmotive tragenden Plastikbandes 10, das für den thermoplastischen TiefziehVorgang dienen soll.

Dee von einer nicht dargestellten Spule kommende Band läuft durch den Spalt zwischen einer angetriebenen Walze 2O₉ die feet Ib Rahmen 21 angebracht iet, und einer An» druckwalze 22, die von eines u* einen Schwenkzapfen 24 verschwenkbaren Winkelhebel 23 getragen wird.

Der Winkelhebel 23, der mit einer feder 36 in Arbeiteriohtung vorgespannt iet, trägt einen Bremsschuh 25, der genau eo breit ist wie das Band. Gegenüber des Bremsschuh 25 1st auf der anderen Seite des Bandes ein Widerlagerblock 26 vorgesehen»

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Hinter dem Spalt zwischen Bremsschuh 25 und Widerlagerblock 22 passiert das Band eine Photoselle 27 und die Heizelektroden 28,29_f von denen die ereteren feet und die anderen gegenüber der ersteren beweglich sind und mit einer lfockenanordnung 30 entgegen den federn 31 vorgeschoben werden können.

Anschließend wird das Band 10 zwischen dem Niederhalter 9 und der Matrize 8 beaufschlagt! um den oder die Formstempel 1 zu empfangen, die von einem Strömungsmittelmotor 40 mit gewünschter Yerformungsgesohwindigkeit vorgeschoben werden.

Der Winkelhebel 23 wird mit einem Elektromagneten 32 betätigt, welcher über einen Übertrager 33 einen durch ein Signal der Fhotozelle 27 ausgelösten Erregerstrom empfangt. Aus Sicherheitsgründen kann zwiaohen der Photozelle 27 und den Heizelektroden ein mit einem Kühlmittel gekühlte Blende 42 vorgesehen sein.

Sie Ränder des Bandes 10 sind in dem vorgesehenen Raus zwischen den Elektroden und im Verformungswerkzeug exakt geführt. Das Band trägt außer den verdichteten Motiven auf einem von Motiven freigehaltenen Randstreifen Längsregistermarken. Dieser Randstreifen wird

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letztlich zwischen dem Niederhalter 9 und der Stirnfläche der Matrize 8 eingespannt.

Wenn eine Registermarke vor der Photozelle 27 erscheint, wird der Elektromagnet 22 erregt _f so daß einerseits die Walze 22 das Band nicht mehr gegen die Antriebswalze drückt und andererseits der Bremsschuh 25 das Band gegen den Widerlager'block 26 drückt. Die Wirkungen von Feder 36 und Elektromagnet 32 können im übrigen auch in äquivalenter Weise vertauscht sein_o

Da die BremBenergie nur minimal ist, erfolgt das Stillsetzen des Bandes praktisch momentan, so daß die verdichteten Motive exakt in die geeigneten Zonen des Verformungswerkzeuge s kommen.

Wenn man den Elektromagneten 32 mit Netzfrequenz speist, erfolgt das Ansprechen in weniger als 1/100 Sek. Falls erforderlich, kann man ein noch schnelleres Ansprechen erreichen, indem man mit Gleichstrom und Kondensatorentladung oder mit einem Vielfachen der Netzfrequenz arbeitet.

Die Photozelle 27 ist vorzugsweise in Längsrichtung des Bandes 10 verstellbar, um in der Praxis auftretende

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Gleitungen zu kompensieren.

Auch die Heizelektroden können zur Lagesicherung des Bandes während der Formgebung beitragen, wenn sie zur gleichen Zeit den Ieil des Bandes erwärmen, der als nächster verformt werden soll. Die Elektroden können ü"ber die volle Querabmessung des Bandes zur Einwirkung kommen. Vorzugsweise ist jedoch die Heizwirkung durch Vorsprünge 39 begrenzt, die die Wärme zur Oberfläche ableiten, so daß für die Beheizung nur eine Fläche verbleibt, die im wesentlichen mit der öffnung des Niederhalters übereinstimmt, und der übrige Teil des Bandes nicht erwärmt wird und seine Porm behält.

Sin weiteres Walzenpaar 41 kann das verbrauchte Band nach dem Abtrennen der geformten Seile beaufschlagen, um des Band straff zu halten« Zu diesem Zweck werden die Walzen 41 in an sich bekannter Weise mit einem rutschfähigen Reibantrieb angetrieben, dessen am Band 10 angreifende Normalgeschwindigkeit etwas größer ist als die Umfangsgeschwindigkeit der Walzen 20 und 22«

Die Erfindung ist besonders zum Herstellen von Töpfen, Bechern und Näpfen zur Unterbringung von Milchprodukten, die mit Beschriftungen oder dekorativen Motiven versehen werden sollen, geeignet.

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Claims

-H-Patentansprüche

1. ] Verfahren zum thermoplastischen Tiefziehen von

mit Druckmotiven versehenen Behältern aus thermoplastischen Folien, dadurch gekennzeichnet, daß die Pollen im flachen Zustand mit verdichteten Druckmotiven bedruckt werden und daß die Wärmeverfonaung der Folie im wesentlichen durch liefziehen mittels eines Stempels vorgenommen wird, während die Folie mindestens zwischen zwei Haltern festgespannt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stempel an seiner formenden Oberfläche mit vorspringenden elastischen Stößeln versehen ist, die am Schluß der Formung in den Stempel zurückgleiten, wenn der letztere eine mit Niederhalter versehene Matrize beaufschlagt, die die Formung vervollständigt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei der mit Niederhalter versehenen Matrize die Wandteile, gegen die die Motiv-tragenden Wandteile der Folie gedrückt werden, mit einem Kühlmittel gekühlt werden«

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4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Herstellen von achssymmetriscben Behältern durch Tiefziehen der vorspringende Stößel axial ausgerichtet ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der axiale Stößel den Stempel um einen Betrag tiberragt, der kleiner oder gleich dem Abstand zwischen dem Boden der Matrize und dem Rand des Stempele beim Berühren der schon vom Stößel ausgezogenen Folie ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß da» Bedrucken der folie im Tiefdruck erfolgt, wobei die Tiefe der Tintenhöhlungen dem Verhältnis von gestreckter zu verdichteter Motivoberfläche entspricht·

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß allein die durch Tiefziehen zu verformenden Folienteile erwärmt werden«,

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie der Abschnitt eines Bandes ist, dessen Ränder gegenüber dem Tiefziehwerkzeug

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geführt sind, und daß der Vorsohub des Bandes durch photoelektrische Abtastung von neben den Druckmotiven angeordneten Registermarken gesteuert wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebungegeschwindigkeit des Stempels beim Tiefziehen der Folie größer ist als 2 m/sek.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrene nach Anspruch 1 bis 9» vorzugsweise nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Band (10) mit einer Transportvorrichtung (20,22) schriftweiee an einer das schrittweise Abwickeln steuernden Photozelle (27) vorbei zwischen Heizelektroden und zwischen einer Matrize (8) und ihrem mit Öffnungen (11) zum Durchführen der Formstempel (1) versehenen Niederhalter (9) hindurchgeführt wird.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Transportvorrichtung eine Antriebewalze (20) und eine Andruckwalze (22) enthält, von denen die letztere (22) auf einem Schwenkarm (23) angeordnet ist, der einerseits von einem mit der Photozelle (27) gesteuerten Elektromagneten (32)

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und andererseits mit einer elastischen Rückstellvorrichtung (56) beaufschlagt wird.

12o Vorrichtung nach Anspruoh 11, dadurch gekennseichnet, daß der Schwenkarm (23) einen Bremeachuh (25) trägt, der das Band (10) gegen ein Widerlager (26) drücken kann, wenn der Elektromagnet (32) den !Transport abschaltet.

13. Torrichtung nach Anspruch 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Band (10) bei jedem Schritt nur in dem tiefeuziehenden Bereich erwärmt wird und daß hinter der Tiefzielstation (1,8) mit Reibung arbeitende Transportwagen (41) angeordnet sind, die das von den Srieugnieeen befreite Bend (10) gleitend erfassen und mit ctoer Geschwindigkeit antreiben, die größer ist als die der eingangsseitigen Transportvorrichtung (20,22).

14. Torrichtung zum Tiefziehen von thermoplastische folien nach Anspruch 10 bis 15» dadurch gekennzeichnet, daß der formstempel (1) einen thermieoh isolierten Rand (4) aufweist und an seiner äußeren Stirnfläche einen elastisch nachgiebigen vorspringenden Stößel (6) aufweist, der beim Auftreffen auf

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die Formmatrize (8) in den Stempel (1) eingeschoben werden kann.

15. Tiefziehvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Stöfielanordnung ein koaxial im Stempel (1) gelagerter Stift (6) ist.

16. Tiefziehvorrichtung nach Anspruch 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß der AuBenrand (4) des Stempels (1) mit mindestens einem trennenden Spalt (5) zwischen dem Rand (4) und dem Mittelteil des Stempels (1) thermisch isoliert ist»

17· Tiefziehvorrichtung nach Anspruoh 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Auflenende (6a) des vorspringenden Stößels (6) so ausgebildet ist, daß das Anhaften der Plastikfolie (10) begünstigt wird.

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