CH354934A - Verfahren und Vorrichtung zum Kalttiefziehen von Hohlgegenständen aus thermoplastischen Kunststoffen - Google Patents

Description

  
 



  Verfahren und Vorrichtung zum   Kaittiefziehen    von Hohlgegenständen aus thermoplastischen Kunststoffen
Das vorliegende Patent betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum   Kaittiefziehen    von Hohlgegenständen aus thermoplastischen Kunststoffen, wie Polyäthylen und Vinylharzen, ausgehend von einer im allgemeinen ebenen und zylindrischen Kunststoffplatte. Das Verfahren und die entsprechende Vorrichtung sind insbesondere für die Herstellung von Verschlusskapseln bestimmt, können jedoch auch zum   Kalttiefziehen    von Tellern, Bechern, Hülsen und anderen ähnlichen Hohlgegenständen mit im wesentlichen zylindrischem Mantel verwendet werden.



   Das Verfahren nach der Erfindung besteht darin, dass die Kunststoffplatte zwischen zwei koaxialen Stempeln verschiedenen Durchmessers gepresst und der seitlich austretende Kunststoff in einen ringförmigen, sich bei fortschreitender Pressung in axialer Richtung verlängernden und durch eine auf den Stempeln längsverschiebbare Matrize gebildeten Hohlraum um den kleineren Stempel herum gedrückt wird.



   Um das Gleiten des kaltgezogenen Kunststoffes auf den Stempel- und Matrizenwandungen zu erleichtern und dadurch eine gleichmässige Verformung der Kunststoffplatten zu erzielen, können Stempel, Matrize und: oder Kunststoffplatte vor oder während des Ziehvorganges mit öl, Wasser oder einer Öl-Wasser-Emulsion geschmiert werden.



   Das beträchtliche elastische Zusammenziehen des kaltgezogenen Kunststoffes kann dazu benutzt werden, in dem im Kalttiefziehverfahren hergestellten Hohlkörper starre, z. B. metallische und im allgemeinen ringförmige Versteifungseinlagen   einzu-    lassen. Solche Versteifungseinlagen werden zweckmässig auf dem Kopfteil des kleineren Stempels angeordnet und zusammen mit dem kaltgezogenen Hohlkörper abgestreift.



   Die Vorrichtung nach der Erfindung zur Ausführung des vorstehend beschriebenen Kalttiefziehverfahrens besitzt zwei koaxiale, von- und zueinander bewegliche Stempel verschiedenen Durchmessers und eine auf diesen Stempeln längsverschiebbare, rohrförmige Matrize, wobei die Matrize eine aus zwei koaxialen, zu den Stempeln passenden Bohrungsteilen verschiedenen Durchmessers gebildete Bohrung aufweist, derart, dass die Matrize mit ihrem inneren, zwischen den   Bohrungsteilen    entstehenden Absatz im wesentlichen fluchtend mit der Kopffläche des kleineren Stempels einstellbar ist und sich beim Pressen der zu verarbeitenden Kunststoffplatte zwischen den Stempeln relativ zu diesen in Richtung auf den kleineren Stempel hin verschiebt.



   Die Verschiebung der rohrförmigen Matrize relativ zu den Stempeln während des Ziehvorganges kann entweder zwangläufig durch ein besonderes Getriebe oder selbsttätig durch den zwischen den Stempeln herausgepressten und in axialer Richtung auf den inneren Absatz der Matrize drückenden Kunststoff erfolgen.



   Um ein   gl.eichförmiges    Fliessen des Kunststoffes in radialer Richtung zwischen den   Kopfflächen    der beiden Stempel und in axialer Richtung um den kleineren Stempel herum zu erzielen und ferner eine regelmässige und beständige Verformung zu erhalten, können die mit dem Kunststoff in Berührung kommenden Flächen der Stempel   und, oder    der Matrize beliebige ringförmige, quer zu der Fliessrichtung des Kunststoffes verlaufende und die Bewegung desselben abbremsende Unebenheiten, z. B. Rillen   undloder    Rippen aufweisen.



   Das Verfahren gemäss der Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten   Ausführungsbeispieles einer Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens beschrieben.



   Es zeigt:
Fig. 1 die Vorrichtung im Längsschnitt in ihrer zum Einsetzen der Kunststoffplatte geöffneten Stellung.



   Fig. 2 dieselbe Vorrichtung in geschlossener Stellung, nach dem Einsetzen der Kunststoffplatte und vor Beginn des Ziehvorganges.



   Fig. 3 die Vorrichtung nach Beendigung des Ziehvorganges.



   Die dargestellte Kalttiefziehvorrichtung ist zur Herstellung von Verschlusskapseln C aus thermoplastischen Kunststoffen, wie Polyäthylen und Vinylharzen bestimmt. Sie besitzt zwei koaxiale Stempel 1, 2, die verschiedenen Durchmesser aufweisen und in axialer Richtung von- und zueinander beweglich sind. Die Radiendifferenz der Stempel 1, 2 entspricht im wesentlichen der Dicke, die der Mantel F der herzustellenden Verschlusskapsel C haben muss.



   Auf den Stempeln 1, 2 ist längsverschiebbar eine rohrförmige Matrize 3 geführt, die aus zwei koaxialen' kopfseitig aufeinander passenden Matrizenhälften 103, 203 zusammengesetzt ist. Die eine Matrizenhälfte 103 ist auf dem grösseren Stempel 1 angeordnet und weist eine zu diesem passende weitere Bohrung 5 auf. Die andere Matrizenhälfte 203 ist dagegen auf dem kleineren Stempel 2 angeordnet und besitzt eine entsprechend engere Bohrung 6. Diese zwei Matrizenhälften 103, 203 können durch beliebige, in der Zeichnung durch einen Bolzen 4 veranschaulichte, in der Praxis aber vorzugsweise aus   Schneilspannvorrichtungen    oder   derglei ;    chen bestehende Kupplungsmittel fest miteinander verbunden bzw. voneinander gelöst werden.



   Die Bohrung 6 der Matrizenhälfte 203, die dem kleineren Stempel 2 zugeordnet ist, mündet gegen die andere Matrizenhälfte 103 in einer niedrigen, koaxialen Ausnehmung 7 aus. Der Durchmesser dieser Ausnehmung 7 ist grösser als die Bohrung 5 der Matrizenhälfte 103, die dem grösseren Stempel 1 zugeordnet ist. Die aus den Hälften 103, 203 zusammengesetzte Matrize 3 weist demnach eine innere, der Ausnehmung 7 entsprechende Ringnut und einen anschliessenden, durch den Durchmesserunterschied der Bohrungen 5, 6 entstehenden inneren Absatz auf.



   Zum Kalttiefziehen der Verschlusskapsel C mit der vorstehend beschriebenen Vorrichtung geht man von ebenen, im allgemeinen zylindrischen Platten P aus thermoplastischem Kunststoff aus und verfährt folgendermassen:
Die Matrize 3 wird geöffnet, d. h. die zwei Matrizenhälften 103, 203 werden gelöst und zusammen mit den zugeordneten Stempeln 1, 2 voneinander entfernt, wobei der innere Absatz der Matrizenhälfte 203 fluchtend mit der Kopffläche des zugeordneten kleineren Stempels 2 eingestellt wird (Fig. 1).



  Die Kunststoffplatte P wird in die Ausnehmung 7 der Bohrung 6 in der Matrizenhälfte 203 auf die Kopffläche des kleineren Stempels 2 gelegt, wobei sie vorzugsweise diese Ausnehmung 7 ganz ausfüllt.



  Die Matrize 3 wird dann geschlossen, d. h. die Matrizenhälften 103, 203 werden zusammengelegt und fest miteinander verbunden, wobei sich der Randteil der Kunststoffplatte P in der entstehenden inneren Ringnut der geschlossenen Matrize 3 zwischen dem inneren Absatz der Matrizenhälfte 203 und der Kopffläche der entgegengesetzten Matrizenhälfte 103 festklemmt (Fig. 2). Die zusammengesetzte Matrize 3 ist frei oder entgegen einer Federkraft in Richtung auf den kleineren Stempel 2 hin verschiebbar.



   Der eigentliche Ziehvorgang besteht darin, dass die Kunststoffplatte P im kalten Zustand zwischen den Stempeln 1, 2 zusammengedrückt wird, wobei der seitlich zwischen den Stempeln herausgepresste Kunststoff in axialer Richtung auf den inneren Absatz der Matrizenhälfte 203 drückt und infolgedessen die Matrize 3 gegen den kleineren Stempel 2 verschiebt (Fig 3). Dadurch umfasst die weitere Bohrung 5 der Matrizenhälfte 103 den kleineren Stempel 2 und bildet um diesen herum einen zylindrischen Hohlraum, in den sich der zwischen den Stempeln austretende Kunststoff ergiesst.

   Diese Verschiebung der Matrize 3 setzt sich selbsttätig fort, solange Kunststoff zwischen den Stempeln 1, 2 herausgepresst wird, so dass sich der um den kleineren Stempel 2 herum gebildete und mit Kunststoff ausgefüllte zylindrische Hohlraum mit fortschreitender Pressung der Kunststoffplatte selbsttätig in axialer Richtung verlängert.



   Die Zusammendrückung der Kunststoffplatte P wird so weit getrieben, bis zwischen den Stempeln 1, 2 eine Schicht Pl übrigbleibt, die den Boden der Verschlusskapsel C bildet. Der um den kleineren Stempel 2 herum herausgepresste Kunststoff stellt den Mantel F der Verschlusskapsel C dar, während der in der inneren Ringnut der Matrize 3 zwischen den Matrizenhälfen 103, 203 festgeklemmte Randteil der Kunststoffplatte einen kleinen äusseren Flansch B am unteren Kapselrand bildet.



   Es ist selbstverständlich möglich, mit der beschriebenen Kalttiefziehvorrichtung auch Verschlusskapseln C ohne Randflansch B herzustellen. Zu diesem Zweck wird eine Matrizenhälfte 203 benutzt, deren Bohrung 6 keine kopfseitige Ausnehmung 7 besitzt, sondern durchgehend denselben Durchmesser wie der zugeordnete kleinere Stempel 2 aufweist.



  Der innere Absatz der Matrize 3 wird in diesem Fall durch den Rand der Bohrung 6 gebildet und die Matrizenhälfte 203 wird anfänglich mit ihrer der anderen Matrizenhälfte 103 zugekehrten Kopffläche fluchtend mit der Kopffläche des zugeordneten kleineren Stempels 2 oder etwas unterhalb derselben eingestellt.



   Die fertige Kapsel C wird nach Öffnen der Matrize 3, d. h. nach Lösen und Auseinanderschieben der Matrizenhälften 103, 203 und nach Trennen der Stempel 1, 2 entfernt. Dabei kann die Kapsel C vom kleineren Stempel 2 durch die Matrizenhälfte  203 selbst oder durch einen in dem Stempel 2 eingebauten,   liänsverschiebbaren    Ausstosser 9, 109 abgestreift werden (Fig. 3).



   Während des Ziehvorganges wird vorzugsweise zwischen dem Kunststoff und den damit in Berührung kommenden Flächen der Stempel 1, 2 und der Matrize 3 ein Schmierfilm aus   Öl,    Wasser oder einer   Öl-Wasser-Emulsion    eingebracht. Diese Schmierung kann in beliebiger Weise erfolgen, z. B. indem man vor der Verformung die Kunststoffplatte P   einschmiert    und oder während der Verformung die Innenflächen der Matrizen 3 und die Aussenflächen der Stempel 1, 2 mit Schmierflüssigkeit benetzt.



   Um mit dem vorstehend beschriebenen Kalttiefziehverfahren Verschlusskapseln C regelmässiger und beständiger Form zu erhalten, ist es in manchen Fällen zweckmässig, die mit dem Kunststoff in Berührung kommenden Flächen der Matrize 3 und/oder der Stempel 1, 2 mit kleinen Unebenheiten, z. B. mit Rillen oder Rippen zu versehen, die das freie Fliessen des Kunststoffes während des Kalttiefziehens hemmen und dadurch eine rein laminare Verformung verhindern. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist zu diesem Zweck die Bohrung 5 der Matrizenhälfte 103 in ihrem, sich während des Verformungsvorganges den kleineren Stempel 2 umfassenden Bereich, eine kleine, innere Ringnute 8 auf.



  Ähnliche ringförmige Rillen oder Rippen können auch seitlich auf dem kleineren Stempel 2   und, oder    in konzentrischer Anordnung auf den   Kopfflächen    des einen Stempels oder beider Stempel 1, 2 vorgesehen werden. Diese letztere Anordnung erscheint besonders dann zweckmässig, wenn die Kunststoffplatte P einen kleineren Durchmesser als denjenigen des klein neren Stempels 2 aufweist, bzw. wenn sie nicht mit ihrem Randteil zwischen den Matrizenhälften 103, 203 eingespannt wird.



   Die im Kalttiefziehverfahren hergestellte Kunststoffkapsel C erfährt nach ihrem Abstreifen vom Stempel 2 eine beträchtliche elastische Zusammenziehung, die dazu benutzt werden kann, in der kaltgezogenen Kapsel starre, ringförmige Versteifungskörper, z. B. metallische Gewindehülsen oder dergleichen einzulassen. Diese ringförmigen Versteifungskörper werden einfach auf dem Kopfteil des kleine ren Stempels 2 angeordnet und zusammen mit der kaltgezogenen Kapsel C abgestreift.



   Die Verschiebung der Matrize 3 relativ zu den Stempeln 1, 2 während des Ziehvorganges kann nicht nur selbsttätig durch den Druck des zwischen den Stempeln herausgepressten Kunststoffes, sondern auch zwangläufig durch ein beliebiges Getriebe erhalten werden. Es ist auch gleichgültig, ob die gegeneinandergepressten Stempel 1, 2 feststehen und sich nur die Matrize 3 in bezug auf diese verstellt oder umgekehrt, oder ob sich sowohl beide Stempel als auch die Matrize gleichzeitig in entgegengesetzten Richtungen bewegen. Anstatt in Querrichtung in zwei kopfseitig zueinander passenden Hälften 103, 203 zerlegt zu werden, kann die Matrize 3 in Längsrichtung in zwei oder mehreren Rohrsektoren unterteilt sein. Schliesslich können die Stempel 1, 2 und/ oder die entsprechenden Bohrungen 5, 6 der Matrize 3 sowohl zylindrisch als auch etwas kegelförmig ausgebildet werden.   

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH I Verfahren zum Kalttiefziehen von Hohlgegenständen aus thermoplastischen Kunststoffen, ausgehend von einer Kunststoffplatte, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffplatte (P) zwischen zwei koaxialen Stempeln (1, 2) verschiedenen Durchmessers gepresst und der seitlich austretende Kunststoff in einen ringförmigen, sich bei fortschreitender Pressung in axialer Richtung verlängernden und durch eine auf den Stempeln längsverschiebbare Matrize (3) gebildeten Hohlraum um den kleineren Stempel (2) herum gedrückt wird.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Kunststoff und den damit in Berührung kommenden Flächen der Stempel (1, 2) und der Matrize (3) ein Schmierfilm eingebracht wird.

   2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass starre, ringförmige, in dem kaltgezogenen Hohlgegenstand einzulassende Versbei- fungskörper auf dem Kopfteil des kleineren Stempels (2) angeordnet und zusammen mit dem kaltgezogenen Hohlgegenstand abgestreift werden.

   3. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebung der Matrize (3) auf den Stempeln (1, 2) während des Ziehvorganges selbsttätig durch den zwischen den Stempeln austretenden und in axialer Richtung auf den inneren Absatz der Matrize drückenden Kunststoff erfolgt.

   PATENTANSPRUCH II Vorrichtung zum Kalttiefziehen von Hohlgegen- ständen aus thermoplastischen Kunststoffen, nach dem Verfahren gemäss Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass sie zwei koaxiale, von und zueinander bewegliche Stempel (1, 2) verschiedenen Durchmessers und eine auf diesen Stempeln längsverschiebbare, rohrförmige Matrize (3) besitzt, wobei die Matrize eine aus zwei koaxialen, zu den Stempeln passen den Bohrungsteilen (5, 6) verschiedenen Durchmessers gebildete Bohrung aufweist, derart, dass die Matrize mit ihrem inneren, zwischen den Bohrungsteilen entstehenden Absatz im wesentlichen fluchtend mit der Kopffläche des kleineren Stempels (2) einstellbar ist und sich beim Pressen der zu verarbeitenden Kunststoffplatte (P)

   zwischen den Stempeln relativ zu diesen in Richtung auf den kleineren Stempel hin verschiebt.

   UNTERANSPRÜCHE 4. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass zur zwangläufigen Verschiebung der Matrizen (3) relativ zu den Stempeln (1, 2) während des Ziehvorganges ein Getriebe vorgesehen ist.

   5. Vorrichtung nach Patentanspruch II und Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf den mit dem Kunststoff in Berührung kommenden Flächen ringförmige und quer zu der Fliessrichtung des Kunststoffes verlaufende Unebenheiten (8) vorgesehen sind.

   6. Vorrichtung nach Patentanspruch II und Unteransprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrize (3) aus mindestens zwei voneinander lösbaren Teilen zusammengesetzt ist.

   7. Vorrichtung nach Patentanspruch II und Unteransprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrize (3) in Querrichtung in zwei kopfseitig aufeinanderpassende Matrizenhälften (103, 203) zerlegbar ist, wobei die eine Matrizenhälfte (103) auf dem grösseren Stempel (1) angeordnet ist und eine entsprechend weitere Bohrung (5) besitzt, während die andere Matrizenhälfte (203) auf dem kleineren Stempel (2) angeordnet ist und eine zu diesem paspende engere Bohrung (6) aufweist.

   8. Vorrichtung nach Patentanspruch II und Unteransprüchen 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrize (3) eine innere Ringnut aufweist, um den Randteil (B) der zwischen den Stempeln (1, 2) einzusetzenden Kunststoffplatte (P) aufzunehmen.

   9. Vorrichtung nach Patentanspruch II und Unteransprüchen 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung (6) der Matrizenhälfte (203), die dem kleineren Stempel (2) zugeordnet ist, kopfseitig eine koaxiale Ausnehmung (7) aufweist, die einen grö sseren Durchmesser als die Bohrung (5) der entgegengesetzten, dem grösseren Stempel (1) zugeordneten Matrizenhälfte (103) aufweist.

   10. Vorrichtung nach Patentanspruch II und Unteransprüchen 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Kopfteil des kleineren Stempels (2) ein axial verschiebbarer Ausstosser (9, 109) eingebaut ist.