NL1034235C2

NL1034235C2 - Thermovorminrichting met verbeterde drukflenskoeling.

Info

Publication number: NL1034235C2
Application number: NL1034235A
Authority: NL
Inventors: Antonie Bosch
Original assignee: Bosch Sprang Beheer B V
Priority date: 2007-08-07
Filing date: 2007-08-07
Publication date: 2009-02-10
Also published as: DE102008036440A1

Description

«k *

Thermovorminrichting met verbeterde drukflenskoeling.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het thermovormen van een folie of plaat van 5 thermoplastisch materiaal. Dergelijke inrichtingen worden gebruikt voor de vervaardiging van producten als kunststof bekers, bakjes of deksels.

Thermovormen is een bekende techniek. Het maakt gebruik van het feit dat bij voldoende verwarming de vorm van 10 thermoplastische materialen zoals bijvoorbeeld polypropyleen (PP), polystyreen (PS) of polyetheen (PET), veranderd kan worden.

Een typische inrichting om het verwarmde materiaal te vormen omvat twee matrijzen, een boven- en ondermatrijs, een 15 drukflens ook wel "niederhalter" genoemd en een voorstrekker die beide zijn opgenomen in de bovenmatrijs. Het verwarmde kunststof materiaal, bij voorkeur in de vorm van een plaat of folie, wordt tussen de twee matrijzen gebracht. Het kunststof materiaal wordt door een drukflens tegen de ondermatrijs 20 gedrukt en zodoende op zijn plaats gehouden. De ondermatrijs is voorzien van vormholtes. De voorstrekker drukt de kunststof in de vormholte. Vervolgens wordt luchtdruk toegepast om de kunststof tegen de wand van de vormholte te drukken. Doordat de wand van de holte op relatief lage 25 temperatuur wordt gehouden zal de kunststof een vaste vorm aannemen. Veelal omvat de combinatie van boven- en ondermatrijs meerdere vormholtes met bijbehorende voorstrekkers en drukflenzen. Hierdoor kunnen uit één plaat of folie meerdere producten gevormd worden. Het scheiden van 30 deze producten gebeurt middels stans- of snij technieken.

Bijzonder relevant voor de onderhavige uitvinding is de toepassing van de thermovormtechniek voor de fabricage van bakjes of bekers welke worden gebruikt in de 1034235 2 « Λ voedselindustrie. Dergelijke producten kunnen worden gevuld met voedsel of een drank. Het afsluiten van deze producten geschiedt veelal door het aanbrengen van een afdekfolie. Het is niet ondenkbaar dat, indien de rand van de betreffende 5 bakjes of bekers niet geheel vlak is, de folie niet goed kan hechten aan het product met als gevolg dat de afsluiting niet luchtdicht is. Gezien het mogelijke bederf van voedselwaren is een dergelijk afwijking in het productieproces voor de voedselindustrie niet acceptabel.

10 De definitie van de rand van producten, zoals bakjes of bekers, wordt voornamelijk bepaald door de drukflens, de ondermatrijs en de snelheid van afkoeling van de kunststof. Snelle afkoeling terwijl het materiaal geklemd zit tussen de drukflens en de ondermatrijs zorgt voor een goede definitie. 15 De vorm wordt in dit geval bepaald door de vorm van de drukflens en de ondermatrijs. Indien de randen van de te scheiden producten niet voldoende zijn afgekoeld als de drukflens wordt teruggetrokken, kunnen onregelmatigheden ontstaan doordat tijdens het harden van het materiaal dit 20 niet meer geklemd wordt. Daarom speelt de koeling van de drukflens een cruciale rol voor de fabricage van producten met dergelijke eisen aan de vorm en het profiel van de rand.

Een reeds bekende mogelijkheid om de vorm en het profiel van de rand van een product te controleren is het 25 toevoegen van koeling aan de drukflens. Het probleem hierbij is dat de drukflens axiaal beweegt ten opzichte van zijn omgeving, de bovenmatrijs.

In DE 4326190 wordt een techniek besproken waarbij koelvloeistof middels een koelpijpje tussen de drukflens en 30 de bovenmatrijs uitgewisseld kan worden. Het koelpijpje, dat met een zijde aan de drukflens is verbonden, kan axiaal bewegen in een uitsparing in de bovenmatrijs. Op deze uitsparing is een leiding aangesloten welke koelvloeistof 3 bevat. De wand van de drukflens is eveneens voorzien van holtes om de koelvloeistof te geleiden. Het koelpijpje maakt een verbinding tussen deze holte en de uitsparing in de bovenmatrijs zodat uitwisseling van koelvloeistof mogelijk 5 wordt.

In EP 1529622, wordt een andere aanpak besproken waarbij een huls in de bovenmatrijs is opgenomen met twee ringkanalen voor koelvloeistof. De uitwisseling van vloeistof met de drukflens geschiedt in de richting dwars op de axiale 10 beweging van de drukflens. De wand van de drukflens, die holtes omvat voor de koelvloeistof, is op enkele plekken voorzien van een boorgat. Naar gelang de positie van de drukflens ten opzichte van de bovenmatrijs is uitwisseling van koelvloeistof mogelijk. Afdichtingslipjes worden gebruikt 15 om lekkage te voorkomen.

Zowel DE 4326190 als EP 1529622 beschrijven dynamische afdichtingstechnieken. De verbinding tussen de drukflens en bovenmatrijs omvat bewegende delen die onderhevig zijn aan wrijving. De kans op lekkage is daarom 20 groot, zeker als de onderdelen langere tijd en intensief gebruikt worden.

Een doel van de onderhavige uitvinding is het realiseren van een duurzame lekvrije verbinding voor het uitwisselen van koelvloeistof tussen de drukflens en de 25 bovenmatrijs van een thermovorminrichting. Dit doel wordt tenminste ten dele bereikt door een inrichting volgens conclusie 1.

De inrichting volgens de onderhavige uitvinding omvat een eerste en een tweede matrijs. In de eerste matrijs, in 30 een voorkeursuitvoering de ondermatrijs, is een vormholte opgenomen. In de tweede matrijs, bij voorkeur de bovenmatrijs, zijn een drukflens en voorstrekker opgenomen, die beide axiaal beweegbaar zijn ten opzichte van de tweede 4 matrijs. De wand van de drukflens omvat een eerste holte voor koelvloeistof. In de tweede matrijs is een tweede holte opgenomen voor koelvloeistof. Bij voorkeur omvat de tweede matrijs een stelsel van leidingen voor het transport van 5 koelvloeistof. Deze leidingen monden bij voorkeur uit in een tweede holte. Uitwisseling van koelvloeistof met de drukflens is mogelijk door een verbindingselement tussen de eerste en tweede holtes. Dit element, dat tenminste ten dele bestaat uit een flexibel materiaal, is aan de drukflens en de tweede 10 matrijs verbonden. Het flexibele gedeelte van het verbindingselement absorbeert de axiale beweging van de drukflens ten opzichte van de tweede matrijs, doordat dit gedeelte uitrekt of ingedrukt wordt. Hierdoor kan het verbindingselement statisch worden verbonden met de tweede 15 matrijs en de drukflens. Doordat de verbinding geen bewegende delen omvat, is de kans op lekkage veel lager dan bij de reeds bekende dynamische verbindingen. Tevens leidt de afwezigheid van wrijving tot een duurzamere verbinding.

In een voorkeursuitvoeringsvorm zijn de naar de 20 kunststof gerichte zijden van de eerste en tweede·matrijs in hoofdzaak vlak teneinde thermoplastische kunststof in plaat-of folievorm te verwerken.

Bij voorkeur is de aansluiting van het verbindingselement aan de verscheidene wanden zodanig dat een 25 in hoofdzaak lekvrije verbinding voor vloeistoftransport tussen de holtes in de drukflens en de tweede matrijs ontstaat. Dit kan bijvoorbeeld door een vorm aan te brengen in zowel de betreffende wanden als de overeenkomstige gedeeltes van het verbindingselement. Een voorbeeld is het 30 gebruik van een complementair ribbelprofiel. Een bijkomend voordeel is dat een dergelijke toepassing van deze techniek naast een goede afdichting ook een goede verbinding tussen de wanden en het tussenelement vormt.

(1 , 5

In een andere uitvoeringsvorm worden separate middelen gebruikt om het verbindingselement aan de tweede matrijs of de drukflens te bevestigen. Voorbeelden van dergelijke middelen zijn borgringen, schroefdraad of lijm.

5 Ook kan het noodzakelijk zijn dat extra separate middelen, zoals rubberen afdichtingsringen worden toegepast om voldoende afdichting te realiseren.

Het flexibele gedeelte van het verbindingselement kan door middel van een vaste of losse verbinding aan de overige 10 delen van het verbindingselement verbonden zijn.

Het verbindingselement wordt bij voorkeur aangebracht tussen de bovenzijde van de drukflens en het tegenoverliggende gedeelte van de tweede matrijs. Een aansluiting aan de zijkant van de drukflens is echter ook 15 mogelijk. In een andere uitvoeringsvorm bevindt het flexibele gedeelte van het verbindingselement zich tenminste ten dele in de tweede matrijs of drukflens. Dit is bijvoorbeeld het geval indien een uitstulping wordt gebruikt voor de aansluiting aan de holte in de drukflens. Deze uitstulping 20 kan een axiale beweging maken in een uitsparing van de tweede matrijs. De uitsparing staat, net als de hiervoor besproken uitvoeringsvorm, in contact met een leiding voor koelvloeistof.

Door het gebruik van separate toevoer- en 25 afvoerkanalen wordt een efficiënte koeling verkregen. Middels gescheiden kanalen kan een hoge doorstroomsnelheid van de koelvloeistof verkregen worden. Het kunststof materiaal dat geklemd wordt door de drukflens kan op deze manier optimaal gekoeld worden.

30 In het hiernavolgende zal de uitvinding verder worden besproken onder verwijzing naar figuren 1-3: ί· i 6 • Figuur 1 geeft een schematische doorsnede van de eerste en tweede matrijs met daarin opgenomen een drukflens en voorstrekker, • Figuur 2 is een detailweergave van de tweede matrijs, • Figuur 3 illustreert een andere uitvoeringsvorm waarin 5 het flexibele gedeelte grotendeels omgeven is door de wanden van de drukflens en tweede matrijs.

Figuur 1 laat een eerste matrijs 1 en tweede matrijs 2 zien. In de eerste matrijs 1 is een vormholte 3 zichtbaar welke gevormd wordt door een vormbus 4 en vormbodem 5. Met 10 een combinatie van een snijkant 6 in de eerste matrijs en een snijplaat 7 in de tweede matrijs kunnen de afzonderlijke producten gescheiden worden. In de tweede matrijs is een drukflens 8 opgenomen. Deze is axiaal beweegbaar ten opzichte van de tweede matrijs 2. De drukflens 8 klemt de verwarmde 15 kunststof folie 9 vast. Vervolgens kan een voorstrekker 10 de folie in de vormholte 3 drukken. Door middel van toevoeren van lucht onder druk wordt de folie 9 tegen de wanden van de vormbus 4 en vormbodem 5 gedrukt. Deze worden op een lagere temperatuur gehouden zodat de folie 9 een vaste vorm 20 aanneemt.

Figuur 2 geeft een gedetailleerd overzicht van een tweede matrijs 2, drukflens 8 en voorstrekker 10. Door middel van luchtdruk of een veer geplaatst in de ruimte 11 tussen de drukflens 8 en tweede matrijs 2 wordt de kracht gerealiseerd 25 met welke de drukflens 8 de folie 9 klemt. De wand van drukflens 8 bevat een holte 12 voor koelvloeistof welke afkomstig is uit een leiding 13 in de tweede matrijs 2 die uitmondt, in een holte 14. De holte 12 in de drukflens 8 en de holte 14 in de tweede matrijs 2 worden met elkaar verbonden 30 door verbindingselement 15.

De holte 12 in de drukflens 8 omvat een kanaal 16, dat de vloeistof naar de onderzijde van drukflens 8 leidt, waar zich een ringkanaal 17 bevindt. De vloeistof loopt 7 vervolgens via een kanaal 18 en verbindingselement 19 terug naar de retourleiding 20 in de tweede matrijs 2. Het zal voor de vakman duidelijk zijn dat de onderhavige uitvinding zich niet beperkt tot de hierboven besproken configuratie van 5 kanalen en leidingen.

Het verbindingselement 15,19 omvat tenminste ten dele een flexibel materiaal. Dit flexibele gedeelte van het verbindingselement 15,19 absorbeert de axiale beweging van de drukflens 8 ten opzichte van de tweede matrijs 2. Hierdoor . 10 kunnen de uiteinden van het verbindingselement 15,19 statisch met de tweede matrijs 2, respectievelijk drukflens 8 verbonden worden wat de beoogde voordelen oplevert.

In de uitvoering volgens figuur 2 heeft het verbindingselement 15,19 gedeeltelijk een ribbelprofiel. In 15 combinatie met de vorm van de wanden van de drukflens 8 en de tweede matrijs 2, resulteert dit in een lekvrije verbinding tussen de holtes in de tweede matrijs 2 en de drukflens 8.

Het profiel van het verbindingselement 15,19 heeft in dit figuur twee doelen; enerzijds het bevestigen van het 20 verbindingselement 15,19 en anderzijds het creëren van een lekvrije verbinding. Het spreekt voor zich dat ook uitvoeringen mogelijk zijn waarbij separate afdichtmiddelen en/of bevestigingsmiddelen gebruikt worden.

Figuur 3 illustreert een andere uitvoeringsvorm 25 waarbij het verbindingselement 15 een uitstulping 21 omvat, welke bij axiale beweging holte 14 kan binnendringen. De vorm van de holte 14 en de uitstulping 21 zijn bij voorkeur cilindrisch. Het flexibele gedeelte is bij deze uitvoering aangesloten op de uitstulping 21 en de wand van holte 14. Het 30 flexibele gedeelte is grotendeels omgeven door de wanden van de drukflens 8 en de wanden van de tweede matrijs 2. Hierdoor wordt eventuele uitzetting, veroorzaakt door hoge druk in de koelvloeistof, verminderd. Voor de vakman zal het evident 8 zijn dat een vergelijkbare oplossing kan worden verkregen indien de uitstulping 21 vanuit de tweede matrijs 2 richting de drukflens 8 loopt. Tevens zijn mengvormen van deze uitvoeringsvormen mogelijk.

5 De hierboven besproken voorbeelden en figuren dienen enkel en alleen om de onderhavige uitvinding te besqhrijven. Het zal voor de vakman duidelijk zijn dat andere uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding mogelijk zijn en dat de uitvinding niet beperkt is tot datgene wat 10 hierboven is beschreven.

1034235

Claims

1. Inrichting voor het thermovormen van thermoplastisch kunststof omvattende: 5. een eerste matrijs met een vormholte, een met de eerste matrijs samenwerkende tweede matrijs waarin een axiaal beweegbare voorstrekker en een axiaal beweegbare drukflens zijn opgenomen waarbij de wand van de drukflens een eerste holte omvat en de tweede matrijs 10 een tweede holte omvat, verder omvattende een tenminste ten dele flexibel verbindingselement tussen de eerste en tweede holte welk element verbonden is met de drukflens en tweede matrijs.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de naar de kunststof gerichte zijden van de eerste en tweede matrijs in hoofdzaak vlak zijn teneinde thermoplastische kunststof in plaat- of folievorm te verwerken. 20

3. Inrichting volgens één der conclusies 1-2, met het kenmerk, dat de combinatie van een vorm van tenminste een gedeelte van het verbindingselement en een vorm van een gedeelte van de drukflens of tweede matrijs waar het 25 verbindingselement op aangrijpt zodanig is dat de verbinding tussen eerste en tweede holte in hoofdzaak lekvrij is.

4. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, verder omvattende een separaat verbindingsmiddel welke het 30 verbindingselement aan de tweede matrijs of de drukflens bevestigt. 1034235 'i '*

5. Inrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat het separate verbindingsmiddel een borgring, schroefdraad of lijm is.

6. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, verder omvattende een separaat afdichtmiddel welke de verbinding tussen de eerste en tweede holte afdicht.

7. Inrichting volgens conclusie 6, met het kenmerk, 10 dat het separate afdichtmiddel een rubberen afdichtingsring is.

8. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het verbindingselement zich in hoofdzaak 15 bevindt tussen de bovenzijde van de drukflens en de tweede matrijs.

9. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het verbindingselement zich in hoofdzaak 20 bevindt tussen de zijkant van de drukflens en de tweede matrijs.

10. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het flexibele gedeelte van het 25 verbindingselement tenminste ten dele is opgenomen in de tweede matrijs of de drukflens.

11. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, verder omvattende een tweede verbindingselement, waarbij het 30 ene verbindingselement dient voor toevoer van koelvloeistof aan de drukflens en het tweede verbindingselement voor de afvoer van koelvloeistof. 1034235