Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung dünnwandiger GefäBe
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung d nnwandiger, einseitig offener Gefϯe, z. B. von Bechern, aus warmverformbarem Kunststoff, sowie eine Vorriehtung zur Ausübung des Verfahrens.
Die Bearbeitung von warmverformbaren, sogenannten thermoplastischen Kunststoffen erfolgt dureh Giessen, Spritzgiessen oder Strangpressen. Von n diesen Verfahren sind nur die beiden letzten bei Anwendung zu sätzlieher, besonderer Massnahmen und Vorrichtungen zur Herstellung dünnwandiger Gefässe geeignet. Da aber die Dicke der Ge t'älAwandungen im Verhältnis zu ihrer Aus- dehnung sehr gering ist, muss beim Spritzgiessen die Kraft des Presskolbens und beim Strangpressen die Kraft der Schneeke sehr hoeh sein, um ein restloses Ausfüllen der Form zu gewährleisten.
Hierdurch ist die Be- anspruchung und der Versehleiss des Presskolbens und -zylinders bzw. der Schnecke bei diesen Verfahren sehr hoch. Bei diesen Verfahren ist ausserdem eine Form mit Kern erforderlieh.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur Herstellung d nnwandiger, einseitig offener Gefässe, die die geschilderten Nachteile nicht aufweisen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss @ dadurch gelost, dass eine warme Kunststoff- folie vor die Öffnung einer der äussern Gestalt des Gefässes entsprechenden Form ge braeht und vom Rand dieser Öffnung gegen einen Auflagetisch gepresst wird, wonach der innerhalb der Formöffnung befindliche Teil der Folie durch Einleiten von Truck- Iii.
ft in eine gegenüber der Formöffnung in die Oberfläche des Auflagetisches mündende Leitung in die Form hineingereekt wird unter Zurüekdrüeken eines vor Beginn der Druek- luftzufuhr auf der Folie aufliegenden Stempels, dessen der Folie zugewandte Seite der äussern Form des Gefässbodens entsprieht und der gegen die Kraft einer Feder mit flacher Kennlinie oder eines Gewichtes bis zu einem Anschlag in die Form hinein verschiebbar angeordnet ist.
Die erfindungsgemϯe Vorrichtung zur Durchfiihrung des Verfahrens ist so a. usgebildet, dass der Auflagetiseh für die Kunststoff- folie eine ringförmige, mit dem Rand einer senkrecht zum Auflagetisch beweglichen Form zusammenarbeitende AuflageflÏche und eine dem Stempel gegenüberliegende Auflagefläche besitzt, in die eine Druckluftzuleitung einmündet.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, an Hand dessen die Erfindung besehrieben und erläu- tert wird.
Fig. 1 ist ein Schnitt durch die Vorrieh tung in Längsrichtung nach der Linie --B in Fig. 2.
Fig. 2 ist ein Schnitt in Querrichtung nach der Linie C-D in Fig. 1.
Die Vorrichtung besitzt einen feststehenden Auflagetisch 1 und zwei senkrecht verschiebbare Formen 2 und 3, die quer zur Bewegungsriehtung der verarbeiteten Kunststoffolie 4 nebeneinander angeordnet sind.
Es können auch mehrere Formen mit zu- gehörigen Auflagetischen und Druckluftzuleitungen quer zur Transportrichtung des Bandes nebeneinander angeordnet werden.
Das Kunststoffband wird entsprechend breit ausgef hrt.
Die innere Oberfläche 5 der Formen ist der Gestalt des herzustellenden Gefässes gleich. Die Formen enthalten einen Stempel 6, dessen der Folie 4 zugewandte Seite 7 der äussern Gestalt des Gefässbodens entsprieht.
Der Stempel 6 ist an einer Stange 8 befestigt, die an einem die Formen tragenden Bauteil 9 geführt ist. Der Stempel steht unter der Wirkung einer Bla. ttfeder 10. Der Weg des Stempels 6 in die Form hinein ist durch einen Anschlag 11 begrenzt. Der Stempel 6 ist gegen die Wirkung der Feder 10 bis zu dem als Anschlag dienenden Boden 12 der Form verschiebbar. Der Au, flagetisch 1 besitzt gegenüber dem Stempel 7 eine kleine, mittige Auflagefläche 13 und eine äussere Auflagefläehe 14, die mit dem Rand 15 der Form 2 bzw. 3 zusammena. rbeitet. In die mittlere Auflagefläehe 13 mündet eine Druckluft- leitung 16, die bei 17 durch iibliche Verbin- dungsmittel an eine Druekluftquelle angeschlossen werden kann.
Das die Formen 2 und 3 tragende Bauteil 9 ist an den zylin drischen Führungsstangen 18 geführt, die an dem Auflagetisch 1 befestigt sind und ausserdem ein Querhaupt 19 tragen. Das Bauteil 8 und damit die Formen 2 und 3 vrerden dureh einen Druckstempel 20 in senkrechter Richtung bewegt.
Zum Transport der Kunststoffolie 4 sind senkrecht übereinanderliegend zwei Paare von Walzen 21 und 22 vorgesehen. Die Unterwalze 21 wird angetrieben. Sie weist auf einem Teil 23 ihres Umfanges einen kleineren Radius auf als am übrigen Umfang 24.
An dem die Formen 2 und 3 tragenden Bauteil 9 ist ein Messer 25 befestigt, das mit einer am m Auflagetiseh 1 befestigten Scherkante 26 zusammenarbeitet.
Die mittige Auflagefläehe 13 besitzt eine mit der Druckluftleitung 16 konzentrisehe Vertiefung 28, in die ein Vorsprung 29 des Stempels 6 hineinpasst.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgendermassen :
Die warme Kunststoffolie 4 wird, solange der Umfangsteil 24 der Rolle 21 sieh gegen über der Rolle 22 befindet, durch Reibung durch die Vorriehtung bewegt. Die Rolle 21 wird mit konstanter Drehzahl angetrieben.
Sobald ihr im Radius verkleinerter Umfangs- teil 23 sich gegenüber der Rolle 22 befindet, bleibt die Folie 4 in Ruhe. Nun werden durch den Druckstempel 20 das Bauteil 9 und damit die beiden Formen 2 und 3 nach mnten bewegt und die Folie 4 zwisehen den Fläehen 14 und 15 fest eingespannt. Hierbei legt sich der Stempel 6 ebenfalls gegen die Folie an, und zwar gegenüber der Mündung der Druck- luftzuleitung 16 in die Fläche 13.
Dabei wird der mittlere Teil der Folie 4 durch die Kraft des Stempels 6 in die Vertiefung 28 und um den Vorsprung 29 gedriiekt. Hierdurch bildet sich an der Folie eine infolge der Abkühlung an dieser Stelle sofort fest werdende Vertiefung, an der der mittlere Teil der Folie während des Blasens dureh den Vorsprung 29 zentriert wird. Anschlie¯end wird Druckluft zugeführt, und die Folie 4 verformt sich in ihrem mittleren Teil naeh oben unter Zurüekschieben des Stempels 6. Nachdem eine gewisse Verformung eingetreten ist, pflanzt sich der Druck der Leitung 16 über die kreisring- formage Ausnehmung 27 auf den gesamten eingespannten Teil der Folie 4 fort.
Auf diese Weise wird verhindert, dass bei sich gegen den Formboden verjüngenden Formen, bei denen zwischen dem Stempel 6 und der innern Oberfläche der Form zunäehst eine freie Fläehe offenbleibt, durch sofortige DruckluftbeaufschlagTng des gesamten zu verformenden Teils der Folie in diese offene Flache hinein ein ringförmiger Wlllst geblasen wird, der dureh seine Aufweitung hinter dem Stempel 6 eine Bewegung desselben in die Form hinein verhindern w rde.
Sobaid der eingespannte Teil der Folie 4 von der Druekluft beaufsehlagt ist, wird er nnter weiterem Zurückschieben des Stempels 6 in die Form 2 bzw. 3 hineingereekt.
Wenn der Stempel 6 seinen Anschlag er- reicht hat, wird naeh einiger Zeit die Druckluftzufuhr beendigt, und die Formen 2 und 3 durch den Druekstempel 20 nach oben bewegt.
Infolge seiner Federbelastung wirkt der Stempel 6 gleichzeitig als Auswerfer und verhindert ein Hängenbleiben des fertig geblasenen Gefässes in der Form. Zu diesem Zeitpunkt beginnt wieder der Transport des Bandes nach reehts durch die Rollen 21 und 22. Ein fertig geblasenes Gefäss 30 befindet sieh während des näehsten Blasvorganges etwa auf der H¯he der Transportrollen 21 und 22, ein weiteres Gefäss 31 ausserhalb der Vorrichtung. Beim nÏchsten Niedergang des Bauteils 9 wird von der Folie 4 der au¯erhalb der Vorriehtung liegende Streifen durch das Messer 25 und die Scherkante 26 abgeschnitten.
An diesem Streifen hängen im gezeigten Beispiel zwei fertig geblasene Behäl- ter 31. Zusätzlieh zu dem Messer 25 oder auch an Stelle dieses Messers kann an dem Bauteil 9 aneth eine Stanzvorrichtung befestigt werden, durch die die fertigen Gefässe aus dem Rest der Folie, an dem sie noeh hÏngen, herausgestanzt. werden.
Der Druekstempel 20 kann durch Druckluft bewegt. werden. Falls man die Druek- zufuhr zu dem Druekraum des Druckstempels 20 und zu der Druckluftleitung 16 mit einem gemeinsamen Ventil steuert, wird vor dem Anschluss 17 ein Verzögerungsventil vorge- selien, das die Wirkung hat, da¯ die Druckluftzuleitung 16 erst dann Druck erhält, wenn der Druekstempel 20 bereits herunter- bewegt und die Folie zwischen den Flächen 14 und 15 fest eingespannt ist. Das Verzö gerungsventil kann gleiehzeitig als regelbare Drosselstelle ausgebildet werden.
Es ist möglieh, in der beschriebenen Vorriehtung die Gefässe mit versehiedenen WandstrÏken herzustellen. Die Dicke der Kunst- stoffolie wird entsprechend gewählt und durch eine Veränderung der Drosselwirkung des Verzögerungsventils sowie durch VerÏnderung- der Feder oder Gewiehtsbelastung des Stempels 6 wird die Arbeitsweise der Vorrichtung der Wandstärke des zu verformenden Materials angepasst.
Das Verfahren und die beschriebene Vor riehtung ermögliehen eine sehnelle, einfaehe und billige Herstellung dünnwandiger, ein seitig offener Gefässe mit beliebig dünner Wandstärke. Die Einzelteile der Vorrichtung sind einfach und robust. Es ist nur eine der äussern Gestalt des herzustellenden Gefässes entsprechende Form ohne Kern erforderlich. Die Form kann aus einem Werkstoff verhältnismässig geringer G te hergestellt werden, da kaum eine Gleitbewegung des Kunststoffes auf der Oberfläehe der Form und daher nur ein sehr geringer Verschlei¯ der Form auftritt. Die Kraft, mit der die Form gegen die Kunststoffolie gedrückt werden muss, ist bedeutend geringer als die bei Spritzguss-oder Strangpressvorrichtungen erforderliche Kraft des Presskolbens bzw. der Schnecke.
Die Anpresskraft der Form muss lediglich ausreichen, um wÏhrend der Druekluftzufuhr ein Nachrutschen von ausserhalb der Form liegenden Teilen der Kunststoff- folie in die Form hinein zu verhindern und um einen wenigstens annÏhernd luftdichten Abschlu¯ des beim Blasen mit Druckluft gefüllten Raumes nach aussen hin zu gewähr- leisten.
Ein besonderer Auswerfer zum Hina. usdrüeken des fertigen Gefässes aus der Form ist nicht erforderlich, da der durch eine Feder oder ein Gewicht belastete Stempel 6 dieses Ausschieben selbsttätig übernimmt, sobald die Form von dem Auflagetisch wegbewegt wird.
Method and device for the production of thin-walled vessels
The invention relates to a process for the production of thin-walled vessels open on one side, e.g. B. cups, made of thermoformable plastic, and a Vorriehtung for performing the method.
The processing of thermoformable, so-called thermoplastic plastics is carried out by casting, injection molding or extrusion. Of these processes, only the last two are suitable for the production of thin-walled vessels when additional, special measures and devices are used. However, since the thickness of the t'älAwandungen is very small in relation to their extension, the force of the plunger during injection molding and the force of the Schneeke during extrusion must be very high in order to ensure that the mold is completely filled.
As a result, the stress and wear of the plunger and cylinder or the screw is very high in these processes. These methods also require a mold with a core.
The object of the invention is to create a method and a device for producing thin-walled vessels which are open on one side and which do not have the disadvantages described.
According to the invention, this object is achieved in that a warm plastic film is brazed in front of the opening of a mold corresponding to the outer shape of the vessel and is pressed from the edge of this opening against a support table, after which the part of the film located within the mold opening is introduced by introducing Truck III.
ft into a line opening into the surface of the support table opposite the opening in the mold, pushing back a stamp lying on the foil before the start of the supply of compressed air, the side of which facing the foil originates from the outer shape of the vessel bottom and which counteracts the force of a Spring with a flat characteristic curve or a weight is arranged to be slidable into the mold up to a stop.
The device according to the invention for carrying out the method is thus a. It is designed that the support table for the plastic film has an annular support surface that cooperates with the edge of a mold that can move perpendicularly to the support table, and a support surface opposite the stamp, into which a compressed air supply line opens.
The drawing shows an exemplary embodiment of the invention, on the basis of which the invention is described and explained.
Fig. 1 is a section through the device in the longitudinal direction along the line -B in Fig. 2.
FIG. 2 is a transverse section on the line C-D in FIG. 1.
The device has a stationary support table 1 and two vertically displaceable molds 2 and 3, which are arranged side by side at right angles to the movement direction of the processed plastic film 4.
It is also possible to arrange several forms with the associated support tables and compressed air supply lines next to one another at right angles to the transport direction of the belt.
The plastic band is made correspondingly wide.
The inner surface 5 of the molds is the same as the shape of the vessel to be produced. The molds contain a stamp 6, the side 7 of which, facing the film 4, corresponds to the outer shape of the bottom of the vessel.
The punch 6 is attached to a rod 8 which is guided on a component 9 that supports the molds. The stamp is under the effect of a bla. ttfeder 10. The path of the punch 6 into the mold is limited by a stop 11. The punch 6 can be displaced against the action of the spring 10 up to the bottom 12 of the mold, which serves as a stop. The Au, flagetisch 1 has opposite the stamp 7 a small, central bearing surface 13 and an outer bearing surface 14, which together with the edge 15 of the form 2 and 3 respectively. works. A compressed air line 16 opens into the middle support surface 13, which at 17 can be connected to a compressed air source by conventional connecting means.
The molds 2 and 3 supporting component 9 is guided on the cylin drical guide rods 18 which are attached to the support table 1 and also carry a crosshead 19. The component 8 and thus the forms 2 and 3 are moved in the vertical direction by a pressure stamp 20.
For transporting the plastic film 4, two pairs of rollers 21 and 22 are provided, one above the other, vertically. The lower roller 21 is driven. It has a smaller radius on a part 23 of its circumference than on the remaining circumference 24.
A knife 25 is attached to the component 9 carrying the forms 2 and 3 and cooperates with a shearing edge 26 attached to the support table 1.
The central support surface 13 has a depression 28 which is concentric with the compressed air line 16 and into which a projection 29 of the punch 6 fits.
The device works as follows:
As long as the peripheral part 24 of the roller 21 is located opposite the roller 22, the warm plastic film 4 is moved by friction through the device. The roller 21 is driven at a constant speed.
As soon as its circumferential part 23, reduced in radius, is located opposite the roller 22, the film 4 remains at rest. The component 9 and thus the two molds 2 and 3 are now moved to the next few minutes by the pressure stamp 20 and the film 4 is firmly clamped between the surfaces 14 and 15. Here, the stamp 6 likewise rests against the film, specifically opposite the opening of the compressed air supply line 16 into the surface 13.
The middle part of the film 4 is pressed into the recess 28 and around the projection 29 by the force of the punch 6. As a result of this, a depression is formed on the film that immediately solidifies at this point as a result of the cooling, on which the middle part of the film is centered by the projection 29 during the blowing. Compressed air is then supplied and the film 4 deforms in its middle part near the top while pushing back the punch 6. After a certain deformation has occurred, the pressure of the line 16 is applied via the circular recess 27 to the entire clamped Part of slide 4.
In this way, in the case of molds tapering towards the mold bottom, in which a free area initially remains open between the punch 6 and the inner surface of the mold, an annular area is prevented by the immediate application of compressed air to the entire part of the film to be deformed into this open area Wlllst is blown, the widening behind the punch 6 would prevent the same from moving into the mold.
As soon as the clamped part of the film 4 is acted upon by the pressure air, it is straightened into the mold 2 or 3 with further pushing back of the punch 6.
When the punch 6 has reached its stop, the compressed air supply is stopped after a while, and the molds 2 and 3 are moved upwards by the pressure punch 20.
As a result of its spring loading, the plunger 6 also acts as an ejector and prevents the finished blown vessel from getting stuck in the mold. At this point in time, the transport of the tape to the right through the rollers 21 and 22. A completely blown vessel 30 is located approximately at the level of the transport rollers 21 and 22 during the next blowing process, and another vessel 31 is outside the device. At the next decline of the component 9, the strip lying outside the device is cut off from the film 4 by the knife 25 and the shear edge 26.
In the example shown, two completely blown containers 31 hang on this strip. In addition to the knife 25 or instead of this knife, a punching device can be attached to the component 9, by means of which the finished vessels from the rest of the film they are still hanging, punched out. will.
The pressure ram 20 can be moved by compressed air. will. If the pressure supply to the pressure chamber of the plunger 20 and to the compressed air line 16 is controlled with a common valve, a delay valve is provided in front of the connection 17, which has the effect that the compressed air line 16 only receives pressure when the plunger 20 has already moved down and the film is firmly clamped between the surfaces 14 and 15. The delay valve can also be designed as an adjustable throttle point.
It is possible to produce the vessels with different wall thicknesses in the described arrangement. The thickness of the plastic film is selected accordingly and by changing the throttling effect of the delay valve and changing the spring or weight load on the punch 6, the operation of the device is adapted to the wall thickness of the material to be deformed.
The method and the described device before allow a smooth, simple and cheap production of thin-walled, one-sided open vessels with any thin wall thickness. The individual parts of the device are simple and robust. All that is required is a shape without a core that corresponds to the external shape of the vessel to be produced. The mold can be made of a material of relatively low quality, since there is hardly any sliding movement of the plastic on the surface of the mold and therefore only very little wear and tear on the mold occurs. The force with which the mold has to be pressed against the plastic film is significantly less than the force of the plunger or the screw that is required in injection molding or extrusion devices.
The pressing force of the mold only has to be sufficient to prevent parts of the plastic film lying outside the mold from sliding into the mold during the air supply and to ensure that the space filled with compressed air during blowing is at least approximately airtight - Afford.
A special ejector for the Hina. It is not necessary to press the finished vessel out of the mold, since the plunger 6 loaded by a spring or a weight automatically takes over this pushing out as soon as the mold is moved away from the support table.