Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Bechern aus thermoplastlschem Kunststoff
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Bechern aus thermoplastischem Kunststoff.
Es sind bereits Verfahren und Vorrichtungen zum Herstellen von Bechern und anderen ähnlichen Behältnissen, welche aus sehr dünnem, biegsamem Klarsichtkunststoff bestehen, bekanntgeworden. Diese Becher werden beispielsweise einer Getränkeflasche beigegeben und nach Gebrauch wieder fortgeworfen. Andere bekannte Becher sind mit Verschlussdeckeln versehen und können mit Speisen oder anderen Waren gefüllt werden.
Die bekannten Becher weisen den Nachteil auf, dass sie einmal infolge der ausserordentlich geringen Wandstärke sehr flexibel, d.h. wenig stabil sind und daher auch leicht beschädigt werden können. Die geringe Wandstärke ist bei den in sehr grossen Stückzahlen hergestellten Bechern einen möglichst geringen Materialaufwand zu erreichen. Ausserdem ist nachteilig, dass die bekannten Becher eine geringe Wärmeisolierung gewährleisten, so dass dies besonders beim Einfüllen von sehr heissen oder sehr kalten Getränken, Speisen u.dgl. sehr unangenehm ist.
Bei der Erfindung wird nun von einem thermoplastischen Kunststoff ausgegangen, welcher die besondere Eigenschaft aufweist, dass er nach Erhitzung unter Druck in fliessfähigem Zustand, und zwar innerhalb eines Extruders sowie nach Druckentlastung von innen heraus aufbläht, d.h. zahlreiche mikroskopischkleine und feinverteilte, allseitig abgeschlossene Gas bläschen bildet. Ein solchter I Kunststoff ist beispiels- weise unter dem Warenzeichen Styropor bekannt geworden.
Es ist bei der Erfindung ferner auf der Erkenntnis aufgebaut worden, dass durch Verwendung eines solchen Kunststoffes für die Herstellung von Bechern gegenüber den bisher bekannten Bechern einmal eine erhebliche Materialersparnis erzielt wird, wodurch der Becher entsprechend leicht wird, trotzdem aber eine grössere Wandstärke als die bisher bekannten Becher erhält und infolgedessen sehr stabil und biegungssteif ist. Als wesentlicher Gesichtspunkt kommt hinzu, dass zufolge der zahlreichen, allseitig in sich geschlossenen, gewissermassen in den I Kunststoff eingebetteten Gas- bläschen eine ausserordentlich gute Wärmeisolierung erzeugt wird.
Es hat sich nun jedoch als besonders schwierig er wiesen, den aufgeblähten I Kunststoff in gewünschter Weise zu verformen, und zwar insbesondere auf Becher oder andere ähnliche Behältnisse, welche eine verhältnismässig dünne Wandstärke und gleichzeitig gewisse verstärkte Teile erhalten sollen.
Der Erfindung liegt nun die Hauptaufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Herstellung von Bechern oder anderen entsprechenden Behältern aus thermoplastischem Kunststoff zu schaffen, welches allen Erfordernissen der Praxis unter Beibehaltung der Vorzüge des aufblähbaren I Kunststoffes gerecht wird.
Die ge- stellte Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass ein aufblähfähiger Kunststoff, der zahlreiche von innen sich bildende mikroskopisch-kleine Gasbläschen enthält, mittels eines mit einer Breitdüse ausgestatteten Extruders zu einer Folie gepresst wird, dass die heisse, aufgeblähte Folie unmittelbar einer Becherformmaschine zugeführt wird, in welcher ein Folienstück je Becher am Rand eingespannt, an einem auf der Innenseite der Folie anliegenden Reckstempel gegen einen aussen aufliegenden und den Boden des Bechers formenden Gegenstempel in die Form hineingereckt wird, dass durch das Innere des Reckstempels Luft zum besseren Ablösen der Becherfolie von dem Reckstempel sowie zum Kühlen eingeblasen wird,
und dass der Becher am Rand aus dem übrigen Folienteil ausgeschnitten und nach öffnen der Form durch den Gegenstempel aus dieser ausgestossen und entnommen wird.
Die auf diese Weise hergestellten Becher besitzen neben einer grossen Stabilität eine so gute Wärmeisolierung, dass man sie ohne weiteres von aussen anfassen kann, selbst wenn sehr heisse oder sehr kalte Einfüllgüter darin enthalten sind.
Eine wesentliche Verbesserung des Verfahrens wird dadurch erzielt, dass dem in den Extruder eingebrachten aufblähfähigen Rohkunststoff bereits aufgeblähter, zerkleinerter Kunststoff beigemengt wird. Dabei hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, ein Mischungsverhältnis von 1:1, gerechnet in Volumenanteilen, zu wählen. Auf diese Weise bildet sich eine besondere glatte, ungekrümmte und ungewellte Folie, die auch in dem anschliessenden Behandlungsvorgang leicht verformt werden kann.
Eine besonders vorteilhafte Anlage zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens wird erzielt durch einen an sich bekannten Extruder, welcher mit einer horizontal derart gerichteten Breitdüse versehen ist, dass die ausgepresste heisse Folie unmittelbar einer Becherformmaschine zugeführt wird, welche derart gestaltet ist, dass die heisse Folie in ihr eingespannt, von einem auf der Innenseite angeordneten Formstem pel gegen einen aussen anliegenden Gegenstempel in das Innere der Form verschoben und dabei fertiggeformt wird, wonach Druckluft in das Innere des Bechers zum Kühlen und besseren Lösen des Bechers von dem Formstempel eingeführt, der Rand des Bechers abgeschnitten und der Becher nach Öffnen der Form abgefördert wird.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie der Zeichnung.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Anlage dargestellt, und zwar zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht der Gesamtanlage mit Extruder und Becherformmaschine,
Fig. 2 einen Horizontalschnitt durch einen Teil der Anlage gemäss Schnittlinie II-II in Fig. 1,
Fig. 3 einen Teilquerschnitt gemäss Schnittlinie 111-111 in Fig. 1,
Fig. 4 eine Einzelheit aus Fig. 1 im Schnitt und in vergrösserter Darstellung,
Fig. 5 eine Ansicht zu Fig. 4 gemäss Linie V-V,
Fig. 6 das Austrittsende des Extruders in Seitenansicht,
Fig. 7 einen Längsschnitt durch die Breitdüse ge mässFig. 6,
Fig. 8 einen Schnitt gemäss Schnittlinie VIll-Vill in Fig. 7,
Fig. 9 einen Schnitt durch die Mündung der Breitdüse gemäss Fig.
7 in vergrössertem Masstab,
Fig. 10 einen Längsschnitt durch einen fertigen Becher und
Fig. 11 eine Draufsicht auf den Becher.
Der linke Teil der in Fig. 1 dargestellten Anlage wird von einem Extruder 1 gebildet, welcher mit einem Einfülltrichter 2 für den zu verarbeitenden, noch weiter unten näher beschriebenen Kunststoff versehen ist.
In an sich bekannter Weise besteht der Extruder im wesentlichen aus einem A. ufnahmebehälter für den Kunststoff, der beheizt und unter Druck gesetzt werden kann, so dass der flüssige, bis pastöse Kunststoff zweckmässigerweise mittels einer Schnecke an dem Austrittsende 3 ausgepresst wird. Diesem Ende ist eine Breitdüse 4 vorgeschaltet, aus welcher eine heisse Kunststoff-Folie 5 austritt.
In den Fig. 6 bis 9 ist die Breitdüse in einem Ausführungsbeispiel im einzelnen dargestellt. Die Breitdüse 4 besteht im wesentlichen aus zwei symmetrisch zu einer horizontalen Mittelebene ausgebildeten Platten 6 und 7, die durch Schraubenbolzen 20 aufeinander gepresst werden können.
Mittels eines Gewindes 8 können die beiden Platten der Breitdüse aussen auf einem Rohrstutzen des Ausganges 3 aufgeschraubt werden, so dass die Innenfläche des Rohrstutzens eine kegelstumpftörrnige Ausnehmung 9 und von dort aus in die eigentliche Breitdüse 10 übergeht. Vorteilhafterweise besitzt die Breitdüse zwei seitliche Vertiefungen 18, 19, durch welche bezweckt wird, dass der Kunststoff besser nach den Seiten zu verteilt wird. Er hat dann Gelegenheit, vor Eintritt in die engste schlitzförmige Düsenstelle sich noch in der Querrinne 11 auf die Breite auszugleichen.
Unter dem Druck des Extruders tritt der Kunststoff sodann durch den sich verengenden Teil 14 durch den Schlitz 15 nach aussen. Dieser eigentliche lippenförmige Düsenteil wird von zwei eingesetzten Leisten 12, 13 gebildet, die in den Breitdüsenkörper eingesetzt sind. In der Nähe der Mündung 16 sind die beiden Austrittskanten 17 unter einem Winkel von beispielsweise etwa 300 gegenüber der Horizontalen erweiternd schräggestellt.
Von dem Extruder 1 gelangt die heisse Folie au-E den Tisch 21 der Becherformmaschine gemäss den Fig. 1, 2, 4 und 5. Die 13echerformmaschine besteht im wesentlichen aus einem Unterteil, welches unterhalb der Tischfläche 21 in dem in Fig. 1 schematisch dargestellten Gehäuse 22 die üblichen Antriebsorgane sowie eine Steuerungseinrichtung, zweckmässig eine Nockensteuerung für die Betätigung der gesamten Anlage, enthält. Der nach der Herstellung der Becher verbleibende Abfallteil 23 der Kunststoff-Folie, aus welcher gemäss Fig. 2 jeweils zwei Becherreihen ausgeformt worden sind, wird durch Abzugsrollen 24 abgezogen.
Zweckmässigerweise sind die periodisch angetriebenen Walzen 24 etwas unterhalb der Tischebene angeordnet, so dass, wie später erläutert ist, die fertigen Becher über die Walzen hinweggeblasen werden können. Das Oberteil 25 der Becherformmaschine enthält die eigentlicile Form, welche, wie weiter unten noch im Zusammenhang mit Fig. 4 dargelegt wird, periodisch aufund abwärts bewegt und beim Ausschneiden des Bechers an dem Becherrand jeweils durch eine Vor- richtung 26 mit einem Sperrbolzen verriegelt werden kann. Die Betätigung des Sperrbolzens erfolgt pneumatisch durch die Drucklufleitung 27. Das Oberteil ist mittels eines Ständers mit seitlichen Säulen 28, 29 aufgestellt.
In Fig. 4 ist die eigentliche Verformungseinrich- tung im Schema dargestellt, welche nachfolgend unter gleichzeitiger Schilderung der Wirkungsweise erläutert wird. Zunächst wird die heisse Sunststoff-Folie 5 im Zusammenwirken des Extruders mit den Walzen 24 auf den Tisch 21 gebracht. Sodann wird das bewegliche Oberteil 25 mit der darin gegen die Kraft einer nicht gezeichneten Feder um ein geringes Mass in vertikaler Richtung verschiebbaren Form 30 nach unten hin abgesenkt. Die Form 30 besteht zweckmässigerweise aus Metall und ist auf ihrer Innenfläche mit einer < (Teflon -Beschichtung versehen. Das Absenken des Oberteils erfolgt mittels eines nicht gezeichneten doppelseitig wirkenden Druckzylinders mit Kolben auf pneumatischem Wege.
Ein Teil der Folie, im allgemeinen eine kreisförmige Fläche, wird dabei zwischen dem unteren Rand 31 der Form sowie einem Aussenring 32 einerseits und der Tischfläche 21, insbesondere dem oberen Rand 33 einer Hülse 34 andererseits eingespannt und dabei gleichzeitig durch Wärmeableitung sowie abgekühlt, dass eine Verformung dieses Ringteiles der Folie nicht mehr erfolgen kann und damit wird ein verhältnismässig starker Becherrand gebildet.
Sodann wird ein innerhalb der Büchse verschiebbar gelagerter Form stempel 35 nach oben hin in die Form 30 hineingeschoben, wobei der Stempel 35 den noch heissen, am Rand eingespannten Folienteil vor sich her schiebt und in die Form 30 einpresst. Die Verschiebung des Formstempels 35 erfolgt pneumatisch durch den doppelseitig steuerbaren Druckzylinder 36 mit den beiden Druckluft-anschlüssen 37 und 38. Wenn der Formstempel 35 nach oben hin verschoben werden soll, wird durch die Druckluftleitung 38 Luft in den Zylinder geführt, so dass sich der hierin befindliche Kolben ebenfalls nach oben hin verschiebt und über die Kolbenstange 39, einen Arm 40 und die Schubstange 41 auf den Formstempel einwirkt.
Der Formstempel 35 ist zweckmässigerweise aus Gründen der Wärmeisolierung aus einem Material hergestellt, welches eine weniger gute Wärmeleitfähigkeit als Metalle besitzt.
Vorzugsweise wird der Stempel aus Presspapier, Presspappe oder Pressleinen gebildet. Es kann allerdings auch ein Metallkern vorgesehen sein, welcher mit einer entsprechenden Oberflächenbeschichtung versehen ist.
Die Schubstange 41 ist gemäss Fig. 4 hohl ausgebildet und einerseits mit einem Druckluftanschluss 42 verbunden; andererseits ist sie im Innern des Formstempels 35 befestigt, an dessen Stirnseite sich einige Austrittsöffnungen 43 befinden, durch welche die Druckluft hindurchtreten kann. Durch die Leitung 42 wird automatisch durch die angeschlossene Steuereinrichtung in dem Augenblick Druckluft zugeführt, in dem der mechanische Verformungsvorgang zwischen Formstempel 35 und Form 30 beendet ist. Der Formstempel 35 ist so bemessen, dass zwischen seiner Aussenfläche und der Innenfläche der Form 30 gerade soviel Raum verbleibt, wie er von dem Becher eingenommen wird.
Die durch die Öffnungen 43 auf die Innenfläche des geformten Bechers zugeführte Druckluft dient einem besseren Ablösen des Bechers von dem Formstempel, ferner zum schnelleren Abkühlen des Bechers und schliesslich trägt sie zu einer gewissen Druckverfestigung des Bechers bei.
Es wird hier noch darauf hingewiesen, dass koaxial zu der Form 30, und zwar in deren Bodenstück, ein Gegenstempel 44 vorgesehen ist, welcher vertikal verschiebbar mittels einer Achse 45 gehalten ist. Die Unterseite des Gegenstempels 44, die der Bodenform des zu bildenden Bechers entspricht, ist zweckmässigerweise, ebenso wie die Form 30, mit einer Teflon - Beschichtung versehen. Wenn die Form in der oben beschriebenen Weise abgesenkt worden ist, legt sich der Gegenstempel 44 unter dem Eigengewicht auf dem mittleren Teil der heissen Folie auf, wodurch eine gewisse Abkühlung und Verfestigung des Mittelteiles der Folie eintritt, während die Folie von der Unterseite durch die Stirnfläche 46 des Formstempels gehalten ist, die sich dann gerade in Höhe der Tischoberfläche 47 befindet.
Während der Formgebung verschiebt sich der Gegenstempel, ständig an der Folie anliegend, in die Form herein, bis er die in Fig. 4 dargestellte Stellung einnimmt. In Fig. 4 ist diese Stellung nur zur Verdeutlichung der Formoberfläche dargestellt, in Wirklichkeit würde sich in dieser Stellung der Gegenstempel in seiner äussersten Tiefstellung befinden, wie strichpunktiert angedeutet ist.
Sobald, wie oben beschrieben wurde, die Formgebung des Bechers erfolgt ist, wird der weitere, pneumatisch arbeitende Druckzylinder 48 in Tätigkeit gesetzt, welcher mittels einer Kolbenstange 49 über knieförmig angelenkte Hebel 50, 51, die die beiden nebeinander angeordneten Hülsen 34 gemäss Fig. 4 und 5 gemeinsam um ein kleines Stück nach oben hin verschiebt, wobei die Form 30 ebenfalls gegenüber dem Oberteil 25 verschoben wird, so dass der Becherrand zwischen der Oberkante der Hülse 34 und dem Ring 32 abgeschnitten wird. Damit das Oberteil 25 dabei nicht gleichzeitig angehoben wird, wird es zuvor am oberen Ende der Stange 52 durch die Verrie gelungsvorrichtung 26, 27 gesperrt.
Es kann nun nach erfolgter Abtrennung das Oberteil 25 wieder nach oben hin geführt werden, was ebenfalls mittels eines pneumatischen Zylinders erfolgt, so dass der Gegenstempel 44 gleichzeitig als Auswerfer für den fertigen Becher aus der Form 30 dient. Der Becher kann sodann in Richtung des Pfeiles 53 (Fig. 1) mittels eines nicht dargestellten Blasrohres fortgeblasen werden.
Der gesamte, oben erläuterte Vorgang wird vorteilhafterweise mittels einer an sich bekannten Nockensteuerung 54 gesteuert, welcher in Zusammenwirken mit dem vorgeschalteten Extruder und der Transportvorrichtung für die Folie alle anderen mechanischen Bewegungen durch pneumatische Zylinder im richtigen Takt betätigt.
In den Fig. 10 und 11 ist ein erfindungsgemäss hergestelter Becher im Schema dargestellt.
Der gesamte Becherkörper ist aus einem einzigen Werkstoffstück hergestellt. An einen nach aussen umgebogenen, etwas verstärkten Rand 55 schliesst sich ein kegelstumpfförmiger Bechermantel 56 an, der in einen etwas nach innen gewölbten Boden 57 übergeht.
Die in der Zeichnung dargestellte Wand stärke deb oben offenen Bechers ist der Deutlichkeit halber wesentlich dicker gezeichnet als sie im Verhältnis zur Grösse des Bechers tatsächlich ist. Die tatsächliche Becherwandung beträgt beispielsweise im Bereich des Randes 55 und in der Bodenfläche 57 etwa 0,6 bis 1 mm, während sie im Bereich des Kegelstumpfes 56 beispielsweise etwa 0,3 bis 0,5 mm beträgt bei einer Becherhöhe von beispielsweise 90 mm.
Wie aus der Zeichnung deutlich hervorgeht, besitzt der gesamte Becherkörper eine grosse Anzahl von mikroskopisch-kleinen Gasbläschen, die in sich abgeschlossen und in der Kunststoffmasse eingebettet und durch Aufblähen von innen heraus entstanden sind.
Die Gasbläschen sind ausserordentlich fein und gleichmässig verteilt, wie rein schematisch in der Zeichnung durch zahlreiche Pünktchen angedeutet ist. Die Zeichnung gibt ferner wieder, dass vorteilhafterweise die Bechertiefe grösser als der lichte Randdurchmesser gewählt ist, wodurch sich der Becher besonders für die Aufnahme von Getränken eignet. Die Becheroberflä- che ist sowohl innen als auch aussen praktisch vollkommen glatt gestaltet, wodurch der Oberfläche ein gewisser Glanz verliehen wird.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf Trinkbecher der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform, sondern soll sich allgemein auch auf anders gestaltete Becher sowie andere Behältnisse erstrecken, bei welchen neben einer Geschmack- und Geruchlosigkeit und Wasserdichtigkeit des Werkstoffes gefordert wird, dass eine grosse Wärme- bzw. Käl- teisolierung und eine Stabilität trotz geringen Materialaufwandes vorhanden ist.
Auf Grund der guten Verformbarkeit des oben näher definierten Werkstoffes ist es möglich, die Verhältnisse so zu wählen, dass die Bechertiefe grösser als der Randdurchmesser des Bechers ist. Es sei zu dem Werkstoff zu Styropor noch bemerkt, dass er die besondere Eigenschaft hat, zunächst als Rohstoff schon in aufgeblähtem Zustand hergestellt und erst dann unter Wiedererhitzen auf eine geeignete Verfor- mungstemperatur von etwa 1 100C (Grad Celsius) auf Becherform oder eine andere Gefässform verformt zu werden. Es kann aber auch ein Kunststoff verwendet werden, dem vor dem Verformen ein geeigneter Farbstoff zugemischt oder der mit einer farblichen und oder plastischen Musterung versehen worden ist.
Method and device for the production of cups from thermoplastic plastic
The invention relates to a method and a device for producing cups from thermoplastic material.
There are already methods and devices for producing cups and other similar containers, which consist of very thin, flexible, transparent plastic, become known. These cups are added to a drinks bottle, for example, and thrown away again after use. Other known cups are provided with sealing lids and can be filled with food or other goods.
The known cups have the disadvantage that on the one hand they are very flexible due to the extremely small wall thickness, i.e. are not very stable and can therefore be easily damaged. The low wall thickness is to achieve the lowest possible material expenditure in the cups produced in very large numbers. It is also disadvantageous that the known cups ensure a low level of thermal insulation, so that this is particularly useful when filling very hot or very cold drinks, food and the like. is very uncomfortable.
The invention is based on a thermoplastic material which has the special property that after heating under pressure in a flowable state, inside an extruder and after pressure relief, it expands from the inside, i.e. forms numerous microscopic and finely distributed gas bubbles closed on all sides. Such a plastic has become known, for example, under the trademark Styrofoam.
The invention has also been based on the knowledge that by using such a plastic for the production of cups compared to the previously known cups a considerable saving of material is achieved, whereby the cup is correspondingly light, but still has a greater wall thickness than before known cup receives and as a result is very stable and rigid. Another essential aspect is that, as a result of the numerous, self-contained gas bubbles, to a certain extent embedded in the plastic, extremely good thermal insulation is produced.
However, it has now been found to be particularly difficult to deform the inflated plastic in the desired manner, in particular on cups or other similar containers, which are to have a relatively thin wall thickness and at the same time certain reinforced parts.
The main object of the invention is to create a method for the production of cups or other corresponding containers made of thermoplastic material which meets all practical requirements while maintaining the advantages of the inflatable plastic.
The object is achieved according to the invention in that an inflatable plastic, which contains numerous microscopic gas bubbles forming from the inside, is pressed into a film by means of an extruder equipped with a wide nozzle, that the hot, inflated film is fed directly to a cup molding machine is, in which a piece of film per cup is clamped at the edge, on a stretching die lying on the inside of the film against a counter-die lying on the outside and forming the bottom of the cup is stretched into the mold, so that air through the inside of the stretching die for better detachment of the cup film is blown in by the stretching ram and for cooling,
and that the cup is cut out of the rest of the film at the edge and, after the mold has been opened, is ejected and removed from the mold by the counter punch.
The cups produced in this way have, in addition to great stability, such good thermal insulation that they can be easily touched from the outside, even if they contain very hot or very cold items.
A significant improvement in the process is achieved by adding expanded, comminuted plastic to the inflatable raw plastic introduced into the extruder. It has proven to be particularly advantageous to choose a mixing ratio of 1: 1, calculated in terms of volume. In this way, a particularly smooth, uncurved and non-corrugated film is formed, which can also be easily deformed in the subsequent treatment process.
A particularly advantageous system for carrying out the method according to the invention is achieved by an extruder known per se, which is provided with a horizontally oriented wide nozzle such that the pressed hot film is fed directly to a cup forming machine which is designed such that the hot film is in it clamped, displaced from a Formstem pel arranged on the inside against an externally adjacent counter punch into the interior of the mold and is finished-formed, after which compressed air is introduced into the interior of the cup for cooling and better loosening of the cup from the molding die, the edge of the cup is cut off and the cup is conveyed away after opening the mold.
Further advantageous embodiments and refinements of the invention emerge from the following description and the drawing.
In the drawing, an embodiment of the system according to the invention is shown, namely show:
Fig. 1 is a side view of the entire system with extruder and cup molding machine,
FIG. 2 shows a horizontal section through part of the system according to section line II-II in FIG. 1,
3 shows a partial cross section according to section line 111-111 in FIG. 1,
4 shows a detail from FIG. 1 in section and in an enlarged representation,
FIG. 5 is a view of FIG. 4 along line V-V,
6 shows the exit end of the extruder in side view,
7 shows a longitudinal section through the wide nozzle according to FIG. 6,
FIG. 8 shows a section along the line VIll-Vill in FIG. 7,
9 shows a section through the mouth of the wide nozzle according to FIG.
7 on a larger scale,
Fig. 10 shows a longitudinal section through a finished cup and
Figure 11 is a plan view of the cup.
The left part of the system shown in Fig. 1 is formed by an extruder 1, which is provided with a funnel 2 for the plastic to be processed, described in more detail below.
In a manner known per se, the extruder essentially consists of a receptacle for the plastic, which can be heated and pressurized so that the liquid to pasty plastic is expediently pressed out by means of a screw at the outlet end 3. A wide nozzle 4 is connected upstream of this end, from which a hot plastic film 5 emerges.
In FIGS. 6 to 9, the wide nozzle is shown in detail in one embodiment. The wide nozzle 4 consists essentially of two plates 6 and 7 which are symmetrical to a horizontal center plane and which can be pressed onto one another by screw bolts 20.
By means of a thread 8, the two plates of the wide nozzle can be screwed on the outside of a pipe socket of the outlet 3 so that the inner surface of the pipe socket merges into a truncated cone recess 9 and from there into the actual wide nozzle 10. The wide nozzle advantageously has two lateral depressions 18, 19, the purpose of which is that the plastic is better distributed towards the sides. He then has the opportunity, before entering the narrowest slot-shaped nozzle point, to even out the width in the transverse channel 11.
Under the pressure of the extruder, the plastic then passes through the narrowing part 14 through the slot 15 to the outside. This actual lip-shaped nozzle part is formed by two inserted strips 12, 13 which are inserted into the wide nozzle body. In the vicinity of the mouth 16, the two exit edges 17 are inclined at an angle of, for example, about 300 to the horizontal, widening.
From the extruder 1, the hot film reaches the table 21 of the cup molding machine according to FIGS. 1, 2, 4 and 5. The cup molding machine essentially consists of a lower part which is located below the table surface 21 in the one shown schematically in FIG Housing 22 contains the usual drive elements as well as a control device, expediently a cam control for the actuation of the entire system. The waste part 23 of the plastic film remaining after the cups have been produced, from which two rows of cups have been formed according to FIG. 2, is pulled off by take-off rollers 24.
The periodically driven rollers 24 are expediently arranged somewhat below the table level, so that, as will be explained later, the finished cups can be blown over the rollers. The upper part 25 of the cup molding machine contains the actual shape, which, as will be explained further below in connection with FIG. 4, is periodically moved up and down and can be locked by a device 26 with a locking pin when the cup is cut out at the cup rim . The locking pin is actuated pneumatically through the compressed air line 27. The upper part is set up by means of a stand with lateral columns 28, 29.
In FIG. 4, the actual deformation device is shown in the scheme, which is explained below while simultaneously describing the mode of operation. First, the hot plastic film 5 is brought onto the table 21 in cooperation of the extruder with the rollers 24. The movable upper part 25 with the mold 30, which can be displaced by a small amount in the vertical direction against the force of a spring (not shown), is then lowered downwards. The mold 30 is expediently made of metal and has a Teflon coating on its inner surface. The upper part is lowered pneumatically by means of a double-sided pressure cylinder (not shown) with a piston.
A part of the film, generally a circular area, is clamped between the lower edge 31 of the mold and an outer ring 32 on the one hand and the table surface 21, in particular the upper edge 33 of a sleeve 34 on the other hand, and at the same time cooled by heat dissipation and cooled so that a Deformation of this ring part of the film can no longer take place and thus a relatively strong cup rim is formed.
Then a slidably mounted within the sleeve form stamp 35 is pushed upwards into the mold 30, the stamp 35 pushes the still hot, clamped at the edge of the film part in front of it and presses it into the mold 30. Die Form 30 ist auf dem Form 30 und 19. The displacement of the forming die 35 takes place pneumatically by the double-sided controllable pressure cylinder 36 with the two compressed air connections 37 and 38. If the forming die 35 is to be moved upwards, air is fed into the cylinder through the compressed air line 38, so that the therein located piston also moves upwards and acts on the forming die via the piston rod 39, an arm 40 and the push rod 41.
For reasons of thermal insulation, the forming die 35 is expediently made of a material which has less good thermal conductivity than metals.
The stamp is preferably formed from press paper, press cardboard or press linen. However, a metal core can also be provided which is provided with a corresponding surface coating.
According to FIG. 4, the push rod 41 is hollow and connected on the one hand to a compressed air connection 42; on the other hand, it is fastened inside the forming die 35, on the end face of which there are some outlet openings 43 through which the compressed air can pass. Compressed air is automatically supplied through the line 42 by the connected control device at the moment in which the mechanical deformation process between the forming punch 35 and the form 30 has ended. The forming die 35 is dimensioned such that just as much space remains between its outer surface and the inner surface of the form 30 as is taken up by the cup.
The compressed air supplied through the openings 43 to the inner surface of the molded cup serves to better detach the cup from the molding die, furthermore to more quickly cool the cup and finally it contributes to a certain compression hardening of the cup.
It is also pointed out here that a counter-punch 44 is provided coaxially with the mold 30, specifically in its base piece, which is held vertically displaceably by means of an axis 45. The underside of the counter punch 44, which corresponds to the bottom shape of the cup to be formed, is expediently provided with a Teflon coating, as is the mold 30. When the mold has been lowered in the manner described above, the counter punch 44 rests under its own weight on the middle part of the hot foil, whereby a certain cooling and solidification of the middle part of the foil occurs, while the foil from the underside through the end face 46 of the forming die is held, which is then just at the level of the table surface 47.
During the shaping, the counter-punch moves into the mold, constantly resting against the film, until it assumes the position shown in FIG. In Fig. 4 this position is shown only to clarify the mold surface, in reality the counter punch would be in its outermost lower position in this position, as indicated by dash-dotted lines.
As soon as the cup has been shaped, as described above, the further, pneumatically operating pressure cylinder 48 is activated, which by means of a piston rod 49 via knee-shaped articulated levers 50, 51, which the two sleeves 34 arranged next to one another according to FIG and 5 together shifts a small amount upwards, the mold 30 also being shifted relative to the upper part 25, so that the cup rim between the upper edge of the sleeve 34 and the ring 32 is cut off. So that the upper part 25 is not raised at the same time, it is previously blocked by the Verrie gelungsvorrichtung 26, 27 at the upper end of the rod 52.
After it has been separated, the upper part 25 can now be guided upwards again, which is also done by means of a pneumatic cylinder, so that the counter punch 44 simultaneously serves as an ejector for the finished cup from the mold 30. The cup can then be blown away in the direction of arrow 53 (FIG. 1) by means of a blowpipe, not shown.
The entire process explained above is advantageously controlled by means of a known cam control 54 which, in cooperation with the upstream extruder and the transport device for the film, actuates all other mechanical movements by pneumatic cylinders in the correct cycle.
In FIGS. 10 and 11 a cup produced according to the invention is shown in the diagram.
The entire cup body is made from a single piece of material. A slightly reinforced edge 55, which is bent outwards, is adjoined by a frustoconical cup jacket 56, which merges into a base 57 which is slightly curved inwards.
For the sake of clarity, the wall thickness shown in the drawing, which is open at the top, is drawn much thicker than it actually is in relation to the size of the cup. The actual cup wall is, for example, about 0.6 to 1 mm in the area of the edge 55 and in the bottom surface 57, while it is about 0.3 to 0.5 mm in the area of the truncated cone 56 with a cup height of 90 mm, for example.
As can be clearly seen from the drawing, the entire beaker body has a large number of microscopic gas bubbles that are self-contained and embedded in the plastic compound and are created by expanding from the inside.
The gas bubbles are extremely fine and evenly distributed, as indicated purely schematically in the drawing by numerous dots. The drawing also shows that the cup depth is advantageously selected to be greater than the clear edge diameter, which makes the cup particularly suitable for holding beverages. The cup surface is practically completely smooth both inside and outside, which gives the surface a certain sheen.
The invention is not limited to drinking cups of the embodiment shown in the drawing, but is also intended to generally extend to differently designed cups and other containers in which, in addition to being tasteless, odorless and water-tight, the material must have a high degree of heat or water resistance. Cold insulation and stability are present despite the low cost of materials.
Due to the good deformability of the material defined in more detail above, it is possible to choose the ratios so that the cup depth is greater than the edge diameter of the cup. It should be noted that the Styrofoam material has the special property of being initially produced as a raw material in an inflated state and only then being reheated to a suitable deformation temperature of around 1,100C (degrees Celsius) on a cup shape or another vessel shape to be deformed. However, it is also possible to use a plastic to which a suitable dye has been added before shaping or which has been provided with a colored and / or plastic pattern.