Verfahren zum Ergänzen eines Hohlkörpers durch einen aus thermoplastischer
Kunststoffolie zu formenden Bestandteil
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ergän zen eines Hohlkörper, s durch einen Bestandteil, der aus theîmopl, astischer Kunststoffolie geformt wird, indem die zu verformende Folie oder der zu verformende Teil derselben durch eine beheizte Oberfläche auf Idie Verformungstemperatur gebracht und anschliessend pneumatisch mittels einer Hohlform in die Form des fertigen Bestandteils übergeführt wird.
Bisher sind lediglich Verfahren bekanntgeworden, bei denen durch Verformen thermoplastischer Kunststoffolien Formhohlkörper hergestellt werden, die im wesent]ichen für Zellen lellektrischer Elemente und Batterien bestimmt sind.
Es ist nun gefunden worden, dass man das be kannte Verformen thermoplastischer Kunststoffolien z. B. zum gleichzeitigen Herstellen und Einbringen von Böden oder Deckeln im Behälter verwenden kann.
Gemäss der Erfindung zeichnet sich das Verfahren dadurch aus, dass zum gleichzeitigen Herstellen und Anbringen des Bestandteils am Hohlkörper der letztere beim Verformen der Folie als Hohlform benützt wird.
Allgemein ist das Verfahren anwendbar in solchen Fällen, in denen eine Kunststoffolie in eine Öffnung eines beliebigen Hohlkörpens eingebracht werden soll. Der Hohlkörper spielt dann praktisch die Rolle der Hohlform und kann Idabei verschlossen werden. Man kann auf diese Weise zum Beispiel Mischbecher mit Böden versehen oder Schmiernip pelverschlüsse henstellen, wobei gegenüber der bisher < ebräuchlichen Anfertigung ein Arbeitsgang eingespart und dadurch erhöhte Wirtschaftlichkeit erzielt wird.
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die beheizbare Oberfläche ein Netz feiner rillenförmiger Vertiefungen aufweist, die beim Andrücken der Folie an die Oberfläche ein Entweichen etwa noch eingeschlossener Luftreste ermöglichen. Solche als Rillen oder Kanäle ausgebildete Vertiefungen können ein seitliches Entweichen der Luft ermöglochen. Vorteilhafterweise stehen sie aber mit Zuleitungen für Druckluft oder Vakuum in Verbindung, so dass nicht nur ein Entweichen der Luft durch diese Rillen oder Kanäle möglich ist, sondern auch mittels Vakuum bzw. Druckluft über die Rillen oder Kanäle auf die Folie eingewirkt werden kann.
Auf den Zeichnungen sind Ausführungsformen der Vorrichtung nach der Erfindung, durch Idie auch das Verfahren nach der Erfindung veranschaulicht wird, beispielsweise dargestellt.
Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform Ider Vorrichtung mit Vakuum- bzw. Druckluftzuführung in der Heizplatte im Schnitt.
Fig. 2 zeigt ein in der Vorrichtung der Fig. 1 verschlossenes Werkstück in Form eines Schmiernippels.
Fig. 3 zeigt das Einbringen von Bodenteilen in becherartige Werkstücke.
Fig. 4 ist ein Schnitt durch eine Heizplatte mit Rillen und Kanälen unterschiedlichen Abstandes und unterschiedlicher Breite.
Fig. 5 ist eine Draufsicht auf eine Heizplatte mit netzförmig angeordneten Rillen oder Kanälen.
Fig. 6 ist eine Draufsicht auf eine Heizplatte mit Beispielen für rasterartig angeordnete Rillen oder Kanäle.
Fig. 7 zeigt eine Heizplatte mit beheizten und unbeheizten Teilen im Schnitt.
Fig. 8 ist ein Schnitt durch eine A usbilldungsform einer Vorrichtung nach der Erfindung, wobei die linke Hälfte die Ausgangsstellung und die rechte Hälfte der Figur die Endstellung zeigt.
Fig. 9 ist ein entsprechender Schnitt durch eine andere Ausführungsform der Vorrichtung nach der findung.
Fig. 10 und 11 sind Schnitte durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung, wobei die linke Hälfte der Fig. 10 eine Ausgangsstellung, Idie rechte Hälfte eine Zwischenstellung lund Fig. 11 die Endstellung zeigt.
Fig. 12 und 13 sind Schnitte durch eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung wobei die Darstellung die gleiche wie bei Fig. 10 und 11 ist.
Fig. 1 zeigt eine Heizplatte 15, die an einem in dem Maschinengestzll 16 geführten Stempel 17 auf und ab bewegt werden kann. Die Platte ist mit Heizelementen 18 und einer Reihe von Luftdurchtritts öffnungen 19 versehen, die in eine Kammer 20 münden. Diese Kammer 20 ist mit einem Stutzen 21 verbunden, der an einer Vakuum- und Druckluft quelle angeschlossen ist. Auf einem Tisch 1 6a des Maschinengestelis werden Werkstücke 22 mit zu verschliessenden Öffnungen 27, beispielsweise Schmiernippelverschlüsse, in der Zeichnung von links her, unter die Heizplatte 15 gefördert und in der Zeichnung nach rechts nach dem Verformungsvorgang weiterb ewegt.
Zwischen der Heizplatte 15 und dem Werkstück 22 wird ein beispielsweise von einer nicht dargestellten Rolle entnommenes praktisch endloses Fo Folienband 23 eingeführt.
In dem in der Zeichnung dargestellten Zustand ist der unter der Heizplatte 15 befindliche Folienabschnitt noch nicht verformt. Zum Verformen senkt man die Platte 15 durch Druck auf den Stempel 17 ab, bis die Folie zwischen dem Rand des Werk'stückes 22 und der Heizplatte 15 membranartig verspannt ist. Anschliessend wird der Stutzen 21 der Heizplatte mit der Vakuumquelle verbunden, so dass sich die Folie satt an die Heizplatte anlegt. Daraufhin wird die Folie mittels Druckluft in das Werkstück eingedrückt. Dies ist deshalb ohne weiteres möglich, weil der als Werkstück verwendete Nippel eine Öffnung 27 besitzt, durch die die Luft beim Eindrücken der Folie entweichen kann. Der Kunststoffverschluss 26 passt dabei genau in Idas in dem Nippel angebrachte Gewinde 25.
Das fertig verschlossene Werkstück wird in der Zeichnung nach rechts weiter gefördert, wodurch gleichzeitig das Folienband 23 um eine Abschnittslänge vorgezogen wird, so dass ein neuer zu verformender Abschnitt unter die Heizplatte gelangt.
Ausserdem rückt das nächste Werkstück von links nach, so dass sofort ein neuer Verformungsvorgang durchgeführt werden kann, ohne Idass das endgültige Abkühlen der verformten Folie in dem Werkstück abgewartet werden braucht. Der Verschluss wird an sohliessend am Umfang des Nippels aus dem Folienverband herausgetrennt, so dass dann das in Fig. 2 gezeigte Werkstück entsteht.
Blei der Ausführungsform der Fig. 3 ist eine Heizplatte 28 vorgesehen, die gegenüber der Heizplatte 15 in Fig. 1 etwas vereinfacht ist, aber in entsprechender Weise arbeitet. Selbstverständlich kann auch hier eine Heizplatte mit mehreren Luftdurchtrittsöffnungen vorgesehen werden. Man kann aber in diesem Falle auch die Folie 31 fest auf die Oberfläche der Heizplatte drücken. Um die etwa entstehenden Beulen, Buckel oder Falten zu entfernen, kann man die Folie beispielsweise durch eine Bürste, eine Walze oder dergleichen an die Heizplatte andrücken, so dass sie überall satt anliegt.
Dabei wird die Folie innerhalb kurzer Zeit auf die erforderliche Verformungstemperatur gebracht. Eine Folie von z. B. 0,2 mm Dicke nimmt dabei innerhalb weniger 2 : Zchntelsekunden vöilig die Temperatur der Heizplatte an.
Unter die Heizplatte 28 werden auf einem Tisch 29 kebelstumpfförmige Steckdorne 30 heran gefördert. Zwischen diesen Steckdornen und der Heizplatte ist das Folienband 31 angeordnet.
Auf den Steckdornen sind beispielsweise Rümpfe 32 von Papierbechern angeordnet, die die Form eines oben und unten offenen Kegelmantels haben. Der obere Rand 33 dieser Papierbecherrümpfe bildet zusammen mit der oberen Kreisflächz 34 des Steckdornes die Hohlform, in Idie die von der Heizplatte 28 erweichte Folie durch die auf sie einwirkende Druckluft genau eingepasst werden kann. Im rechten Teil der Fig. 5 ist ein solcher Papierbecherrumpf 32 mit eingeformten Folienböden ohne den Steckdorn, der natürlich anschliessend an den Verformungsvorgang entfernt werden kann, dargestellt. Es ist ersichtlich, dass sich der Boden in den Papierbecher- rumpf genau einschmiegt, so dass auch z.
B. eine Förderung der jetzt fertigen Papierbecher im Folienverband erfolgen kann, bis ein Heraustrennen des Bodens aus dem Folienverband erwünscht ist.
Man hat bereits Papierbecherrümpfe an der Becherinnenseite mit einer Imprägnierung oder Beschichtung versehen, um sie besser wasserdicht zu machen. Wählt man für diese Beschichtung ein thermoplastisches Material, wie z. B. einen Heissklebelack, so entsteht bereits an dem Rand 33 ohne weiteres von selbst eine dichte Verbindung zwischen der Becherinnenseite und dem eingepassten Folienboden, da die Folie noch heiss ist, wenn sie sich an den Rand 33 anschmiegt. Man erhält dann nach indem Heraustrennen des Becherbodens aus dem Folienverband sofort einen fertigen Brecher mit flüssigkeitsdicht eingesetztem Boden.
Selbstverständlich braucht zum dichten Einpassen des Bodens nicht der gesamte Becherrumpf mit dem thenmoplastischen Material versehen zu sein, sondern es genügt, wenn beispielsweise der übrige Becherteil auf andere Weise abgedichtet ist, ein entsprechender Auftrag auf dem Rand 33. Man kann natürlich auch die Folie mit einem entsprechenden Auftrag versehen, obgleich es im allgemeinen bequemer sein wird, den Auftrag an den die Form bil lenden Teil anzubringen.
Fig. 4 zeigt einen stark vergrösserten Schnitt durch die Oberfläche einer Heizplatte 40 mit daraufliegender Folie 41. Auf der Heizplatte sind Rillen bzw. Kanäle unüerschiedlicher Breite und Tiefe sowie mit unterschiedlichem Abstand angebracht. Die feinen Rillen 42 haben den Zweck, die zwischen Folie und Plattenoberfläche befindliche Luft abzuleiten, wenn die Folie auf die Platte aufgedrückt wird bzw. an die Platte angesaugt wird. Die Rillen 43 sind absichtlich verbreitert und vertieft, so dass bei 44 nur noch schmale Stege als Auflage für die Folie 41 stehenbleiben. Die direkte Wärmeübertragung von der Heizplatte auf die Folie ist also nur noch beschränkt möglich, so dass sich das Folienmaterial an diesen Stellen weniger stark erhitzt als an den Stellen, an denen es satt auf der beheizten Oberfläche aufliegt.
Die Rillen können, wie es aus Fig. 5 hervorgeht, kreisförmig auf einer runden Heizplatte 45 aufgebracht werden. Die Rillen 46 und 47 sind kreis- förmige, feine Rillen, die etwalden Rillen 42 der Fig. 4 entsprechen. Die Rillen 48 sind verbreitert und nur im geringen Abstand voneinander angeordnet, so dass hier die Erwärmung der Folie in Idier gewünschten Weise herabgesetzt wird. Es handelt sich z. B. bei der entsprechenden Folienzone um denjenigen Teil, der später den unteren Bodenrand eines Behälterbodens bildet. Dieser Rand würde bei Verformung einer gleichmässig erhitzten Folie zu dünn und zu empfindlich werden, da es sich dabei um eine stark beanspruchte Stelle eines Behälters handelt.
W'enn diese Folienzone jedoch, wie vorher beschrie bein, weniger erwärmt wird als die restliche Folienzone, so entsteht ein Behälter, der beispielsweise auch am Rand des Behälterbodens eine ausreichende Sta bi 1 ität aufweist.
Sämtliche Rillen sind über eine Nut 49 mit Luftdurchtrittsöffnungen 50 verbunden. Selbstver- ständlich können. auch mehrere entsprechend radial ang ordnete Nuten vorgesehen sein: jedoch genügt an sich zum sicheren Ansaugen und Abheben der Folie die Verbindung der Rillen durch eine einzige Nut.
Selbstverständlich ist es nicht erforderlich, die Rillen als konzentrische Kreise anzuordnen, wie dies natürlich bei runden Heizplatten im allgemeinen zweckmässig ist. Man kann die Rillen auch in Form paralleler Geraden auf Idie Heizoberfläche aufbringen. Insbesondere, empfiehlt sich bei anderen als runden Heizplatten die Aufbringung in Form eines Rasters, so wie es beispielsweise aus dem Buchdruck bekannt ist. Es muss dann dafür gesorgt werden, dass einzelne der Rasterrillen mit Luftdurchtrittsöffnungen in Verbindung stehen.
In Fig. 6 ist die Draufsicht auf eine rechteckige Heizplatte 51 gezeigt. Es sind auf der Oberfläche dieser Heizplatte zwei Beispiele 52 und 53 für verschiedene Rasterteilungen gezeigt, die in ihrer Anondnung aber nur als Beispiele zu verstehen sind. Wie die unterschiedlichen Raster auf der Platte angeordnet sind, hängt selbstverständlich von dem herzustellenden Werkstück ab.
Das Feld 52 ist durch feine eingeritzte Linien rasterförmig in eine Anzahl Flächenelemente aufgeteilt, auf denen durch direkten Kontakt der Folie mit der Unterlage eine gute Wärmeübertragung stattfindet, während die Wärmeübertragung zwischen den Rasterpunkten weniger gut ist, was sich aber bei dem grossen Abstand der Linien voneinander kaum bemerkbar macht. Im Feld 53 ist Der Abstand zwischen den Rasterlinien geringer. Daher ist hier auch die je Quadratzentimeter übertragene Wärmemenge geringer als im Feld 62. Man kann durch unterschiedliche Rasterung auf der Folie bei gleichbleibender Plattentemperatur eine Art Temperaturbild erzeugen, genauso wie man beim Rasterdruck mit dem gleichen Farbauftrag verschiedene Helligkeitswerte auf dem Papier erzeugen kann.
Man kann eine geringere Erwärmung der Folie auch dadurch erreichen, Idass man auf der Heizplatte, beispielsweise in der Zone der Rillen 50 der Heizplatte 45 der Fig. 5 einen hitzebeständigen Lack aufträgt oder etwa an dieser Stelle in eine Ausnehmung eine Emailleschicht, eine Asbestschicht oder dergleichen einbringt.
Man kann aber auch, wie dies in Fig. 7 gezeigt ist, die Heizplatte selbst in Zonen aufteilen. Die innere Zone der Heizplatte wird im Falle der Aus biidungsform der Fig. 7 durch eine Scheibe 57 gebildet, die elektrisch auf eine bestimmte Temperatur aufgeheizt ist. Hieran schliesst sich nach aussen eine ringförmige Zone an, die durch den unteren Rand eines dickwandigen Metallzylinders 54 gebildet wird.
Dieser Zylinder ist mit einem Stempel 55 und dessen verdickten unteren Kolben 58 auf einer grossen Auflagefläche gut wärmeleitend verbunden. Der Zylinder 54 ist unbeheizt. Die in ihn eindringende Wärme wird durch die Metallteile rasch nach oben abgeleitet.
Nach aussen zu besteht die Heizplatte, dann lausserdem noch aus einem schmalen beheizten Ring 56, der an seinem Umfang nur an wenigen, Stellen durch dünne Blechwinkel 59 an dem Zylinder 54 befestigt sein kann, wobei darauf hingewiesen wird, dass auch die innere Scheibe 57 durch ähnliche lamellenartige Rippen am Zylinder 54 und am Kolben 58 befestigt sein kann. Man kann aber natürlich auch eine Ver bindung ider Teile 57, 54 und 56 über eine nicht oder nur sehr wenig Wärme leitende Schicht herstellen.
In jeder Zone einer solchen Heizplatte kann eine andere Temperatur aufrechterhalten werden, die sich natürlich einer angedrückten Folie dann genau mitteilen wird.
Die Vorrichtung nach Fig. 8 weist eine Heizplatte 101 auf, die im vorliegenden Falle nicht, wie dies vorher beschrieben ist, mit einer besonderen Luftkammer versehen ist, aber mit Stiften 102 distanziert in einer Glocke 103 angebracht ist, so dass zwischen ihr und der Glocke ein Luftraum entsteht.
Dieser Luftraum hat nach unten durch den Ringspalt zwischen Heizplatte 101 und Glocke 103 sowie durch in der Heizplatte angebrachte Bohrungen 105 Verbindung. Der Anschluss von Vakuum und Druckluft erfolgt an einem Stutzen 106 an der Glocke. Die Heizplatte ist mit Heizelementen 104 versehen.
Eine Folie 107 wird zwischen dem unteren Rand der Glocke 103 und dem oberen Rand der Form 108 membranartig eingespannt. Die Form 108 weist einen Hohlraum auf, in Iden ein zylindrischer Körper 109 eingesetzt ist, dessen Kopf mit der Folie umkleidet werden soll. An die Aussenseite dieses Zylinders 109 wird also der entsprechende Folienteil angepresst.
Zur Herstellung von einfachen Überfalldeckeln können die Hohlform 108 und der Körper 109 na türlich. auch aus einem einzigen Stück bestehen, wobei der dem zylindrischen Körper 109 entsprechendle Teil der Form dem oberen Teil eines Behälterunterteiles entspricht.
Die Folie 107 wird erst gegen die Heizplatte
101 angesaugt und innerhalb kurzer Zeit auf die erwünschte Temperatur erhitzt. Danach wird Druckluft in die Luftkammer eingeleitet, die auf die Folie einwirkt, die dann die in der rechten Hälfte der Zeichnung gezeigte Form 107'einnimmt. Die Folie bildlet also bei 110 eine umlaufende Rille, deren innere Wand sich dem Kopf des zylindrischen Körpers 109 genau anschmiegt.
Nach erfolgter Verformung der Folie wird der Unterteil 108 abgesenkt und bzw. oder die Glocke 103 mit der Heizplatte angehoben, so dass Idie ver formte Folie 107' ! entnommen werden kann.
Wenn von ihr nur der Teil gebraucht wird, der dem Körper satt anliegt, so führt man einen kreisförmigen Schnitt um diesen Teil und entfernt die überschüssigen Folienteile. Entsprechendes gilt auch für den Fall, dass gesonderte Deckel oder Idergleichen hergestellt werden sollen, die dann einzeln oder im Folienverband der Form entnommen werden können. In diesem Falle wird entweder noch in der Form oder später zu einem beliebigen Zeitpunkt das Ausschneiden des Deckels durchgeführt.
Bei der in Fig. 9 dargestellten Ausbildungsform sind die Heizplatte 101 und die Glocke 103 Igenauso ausgeführt, wie in Fig. 8. Die Hohlform 108 ist hier jedoch reduziert zu einem Ring 108', der von Stützen 111 getragen wird und lediglich zum Einspannen der Folie 107 dient.
Ein innerer Formteil wird gebildet dadurch einen Hohlzylinder 109', der z. B. ein Rohrabschnitt sein kann oder ein beispielsweise aus Pappe bestehender Rumpf einer Verpackungsdose. In zudem Hohlzylinder 109' ist ein etwas kürzerer Dorn 112 untergebracht, der zusammen mit dem Hohlzylinder den inneren Teil der Hohlform bildet. Ihr äusserer ringförmiger Teil wird durch einen offenen Schlitz zwischen TÅaem Ring 108' und dem Hohlzylinder 109' gebildet. Dieser äussere Teil braucht, da er sich in der Nähe indes eingespannten Teiles der Folie befindet, nicht geschlossen zu sein (vgl. Fig. 9 links), da sich die Folie in dieser Randzone erst am Schluss des Ausformungsprozesses ; satt in die Form einschmiegt.
Durch zweckentsprechende Massnahmen, z. B. rechtzeitige Unterbrechung des Ausformungsvorganges oder geringere Erwärmung der Folie in dieser Zone, kann eine Zerstörung Ider Folie in dieser Randzone vermieden werden, auch wenn hier nur ein ringförmiger Schlitz vorhanden ist.
Der Ring 108'hat Jedoch bei der vorliegenden Ausführungsform im übrigen leine Form (vgl. Fig. 9 rechts), die der Folie bei freier Ausdehnung in der Form entspricht, so dass die Folie an diesem Formteil anliegt und dadurch entlastet wird. Auch bei Anwendung erheblicher Drücke ist ein Spalt von beispielsweise 1 mm zwischen Ring 108' und Hohlzylinder 109' ohne Bedeutung, da die Folie in diesem Spalt nicht t eingepresst wird.
Dieser Spalt erleichtert die Zuführung neuer Hohlzylinder 108'rund ihr Abziehen nach erfolgtem Anformen der Folie. Die Breite des Luftspaltes hängt von der Breite des zu umformenden Zylinderrandes und der Dicke der zur Verwendung kommenden Folie ab.
Es können im vorliegenden Falle auch sehr lange Hohlzylinder 109' verwendet werden, da das eigentliche Werkzeug nur aus dem Ring 108' besteht und lediglich eine Verlängerung der Stützen 111 erforderlich ist.
Der Verformungsvorgang verläuft, wie im Zusammenhang mit Fig. 9 beschrieben, nur dass sich im vorliegenden Falle die Folie 107' vollständig um den oberen Rand des Hohlzylinders herumlegt und ihn also von innen und aussen umgibt. Sie schmiegt sich allen am Rande etwas vorhandenen Unregel mässigkeiten genau an. Dies gilt z. B. auch von einer etwas am Zylinder vorhandenen Dberlappungsnaht.
Man kann also auf diese Weise Eindrückdeckel mit übergreifendem Rand henstellen, die entweder einzeln oder in Form eines Deckelbandles der Vorrichtung entnommen werden können. Die Deckel brauchen dann nur noch in der Nähe des Scheitelpunktes der Rille 110 von der restlichen Folie abgetrennt werden und passen sehr genau auf einen dem Hohlzylinder 109'entsprechenden Behälterunterteil.
Insbesondere zur Herstellung von Behälterböden, gegebenenfalls aber auch zum Verschliessen von Behältern, kann, wie bereits erwähnt, so vorgegangen werden, dass die Folie direkt auf Idem Behälterrumpf, der in diesem Falle den Hohlzylinder 109' bildet, aufgeformt wird. Es entsteht dadurch in sehr einfacher Weise und durch nur einen einzigen Arbeitsgang ein sehr dichter Verschluss.
Zur Verbesserung der Dichte dieses Verschlusses kann man den oberen Rand des Dosenrumpfes an seiner Schnitt- bzw. Stirnfläche oder auch an seiner Innen- oder Aussenseite oder an allen Stellen zugleich mit einer thermoplastischen Haftmasse, einem Kitt oder dergleichen, versehen. Diese Massen werden beim Einformen des Badens in die sich anschmiegende Rille in der Folie mit eingeschlossen, so dass sie also nicht mehr entfernt werden können und eine sichere Abdichtung bewirken. Entsprechendes kann erreicht werden, wenn ein Behälterrumpf verschlossen wird, der an reiner Seite zur Abdichtung mit einem Überzug aus einem thermoplastischen Kunststoff versehen ist.
Wenn die erhitzte Folie an den mit diesem Überzug versehenen Teil des Behälterrumpfes angepresst wird, so kann man ein sofortiges Verschweissen Ider sich berührenden Flächen bewirken. Dasselbe gilt auch für den Fall, dass Behälterrümpfe aus Kunststoffolie verwendet werden.
Falls erforderlich, können auch die Behälterrümpfe an den in Frage kommenden Stellen vorgewärmt oder in anderer bekannter Weise für ein Verschweissen bei tieferen Temperaturen verwendbar gemacht werden.
Die in Fig. 10 dargestellte Vorrichtung entspricht ebenfalls der Vorrichtung nach Fig. 8, lediglich mit dem Unterschied, dass die Heizplatte nicht fest mit der Glocke 103 verbunden ist, sondern an einer Stange 113 befestigt ist, die in der Glocke 103 mit einer Stopfbuchse 114 beweglich geführt ist. Der Ring 108" ist nicht auf Stützen 111 befestigt, sondern ruht auf Schraubenfedern 115. In dem Hohlzylinder 109" ist ein Dorn 116 angebracht, dessen Oberfläche im vorliegenden Falle konkav ausgebildet ist.
Nachdem die Folie 107 zwischen dem unteren Rand der Glocke und dem Ring 108"eingespannt worden ist, wird der Verformungsprozess, wie an Hand der Fig. 8 beschrieben, durchgeführt, wobei sich in dem Ringspalt zwischen dem Hohlzylinder 109" und dem Ring 108"wiederum eine umlaufende Rille 110 in der Folie 107" bildet.
In diesem Verformungsstadium der Folie kann nun die Glocke 103, wie dies in Fig. 11 dargestellt ist, gegen die Kraft der Federn 115 nach unten gedrückt werden, so dass der festgehaltene Teil der Folie gegenüber dem durch die übrigen Formteile verformten Teile der Folie nach unten bewegt wird.
Das sich in Rille 110 befindliche Folienmaterial wird also noch weiter nach unten gezogen, und es wird damit eine noch breitere Zone des Hohlzylinders von oben her mit der Folie umhüllt, als dies z. B. bei den vorherbeschriebenen Ausführungsformen mög- lich war.
Man kann auf diese Weise, wie bereits erwähnt, auch den überfallenden Rand des Deckels dünn ausziehen, was in manchen Fällen von Vorteil ist.
Nach beendeter Verformung bzw. nach Erstar- ren der Folie kann die Glocke 103 wieder in ihre Ausgangsstellung zurückgeführt werden, wobei normalerweise der Ring 108" durch die Einwirkung der Federn 115 mit angehoben wird. Man kann aber auch den Ring 108" durch eine nicht dargestellte Vorrichtung in seiner unteren Stellung zurückhalten, um die Folie bzw. den damit verschlossenen Dosenrumpf wiederum aus der Form entnehmen zu können.
Bei der in Fig. 12 und 13 dargestellten Ausführungsform sind die Glocke 12 und der Ring 108" ebenfalls beweglich gegenüber der Heizplatte 101 und den Formteilen 109" und 116 angeordnet, wobei es natürlich auch in diesem Falle lediglich auf eine Relativbewegung ankommt.
Der Abstand zwischen der Heizplatte und den Formteilen 109" und 116 wird zunächst so gross gewählt, dass der später an den äusseren Rand des Zylinders 109" anzupressende Formteil oberhalb Ides Zylinderrandes zu liegen kommt.
Die Folie wird also zunächst in die auf diese Weise entsbeherlidse Hohlform eingepresst und legt sich insbesondere an die obere Wand des Teiles 116 und die Innenwand des Teiles 109" an. Eine Gefahr, rdass ein Anpressen an den Ring 108" erfolgt, besteht nicht, weil in der Nähe e der Einspannvorrichtung, wie oben ausgeführt, die Tendenz zum Ausformen ader Folie zunächst recht gering ist, insbesondere wenn, wie im vorliegenden Falle, Idie Folie Gelegenheit hat, sich etwa entsprechend der sich ohne Widenstand bildenden Blase auszuformen.
In der sich unmitbelbar anschliessenden zweiten Phase werden dann im vorliegenden Beispiel, die Teile 116 und 109' sowie die Heizplatte 101 nach oben bewegt, so dass der äussere Folienteil über den Rand des Hohlzylinders 109" gezogen wird. Durch weitere Druckanwendung, gegebenenfalls unter Erhöhung des Druckes, wird dieser Folienteil dann an die Aussenwand des Randes des Zylinders 109" angepresst. Es ist ersichtlich, dass bei diesem Verfahren die Folie voll ausgenutzt wird zum überziehen des Hohlzylinders 109" und dass weniger Abfall auftritt als beispielsweise bei der Ausführung entsprechend Fig. 8 und 9.
In dem konkaven Teil des Dornes der Ausführungsformen nach Fig. 10 und 11 bildet sich ein Hohlboden, wenn es sich bei dem Hohlzylinder 109" um einen Dosenrumpf handelt, oder ein entsprechender Deckelteil. Es können auch für die Ausbildung des Deckels oder Bodens Matrizen verwendet werden, Idie Zeichen, Buchstaben oder dergleichen in der Folie anbringen. Gegebenenfalls können auch auswechselbare Matrizen verwendet werden, die jeweils auf den Dorn 112 oder 116 gelegt werden können.
Bei sämtlichen der in Fig. 8 bis 13 dargestellten Ausführungsformen wurde der Formungsvorgang mit Druckluft durchgeführt, die aus einer Druckkammer oberhalb der Heizkammer entnommen wurde. Selbstverständlich kann die Ausformung der Folie auch mittels Vakuum erfolgen. In Fig. 9 Spalt die Rolle dieser Kanäle übernehmen, wobei dann aber natürlich der untere Teil der Vorrichtung abgedichtet werden muss.
Method for supplementing a hollow body with one made of thermoplastic
Plastic sheet component to be molded
The invention relates to a method for supplementing a hollow body with a component that is formed from theîmopl, astic plastic film by bringing the film to be deformed or the part to be deformed to the deformation temperature through a heated surface and then pneumatically using a hollow mold is converted into the shape of the finished component.
So far only processes have become known in which molded hollow bodies are produced by deforming thermoplastic plastic films which are essentially intended for cells of electrical elements and batteries.
It has now been found that you can be known deforming thermoplastic plastic films such. B. can be used for the simultaneous manufacture and introduction of bottoms or lids in the container.
According to the invention, the method is characterized in that for the simultaneous manufacture and attachment of the component to the hollow body, the latter is used as a hollow shape when the film is deformed.
In general, the method can be used in those cases in which a plastic film is to be introduced into an opening of any hollow body. The hollow body then practically plays the role of the hollow shape and can thereby be closed. In this way, for example, mixing bowls can be provided with bases or lubricating nipple closures can be placed, whereby one work step is saved compared to the previously customary production and thus increased economic efficiency is achieved.
The device for carrying out the method according to the invention is characterized in that the heatable surface has a network of fine groove-shaped depressions which, when the film is pressed against the surface, allow any air residues that are still enclosed to escape. Such depressions designed as grooves or channels can allow air to escape from the side. Advantageously, however, they are connected to supply lines for compressed air or vacuum, so that not only is it possible for air to escape through these grooves or channels, but the film can also be acted on by means of vacuum or compressed air via the grooves or channels.
In the drawings, embodiments of the device according to the invention, which also illustrate the method according to the invention, are shown by way of example.
Fig. 1 shows a first embodiment of the device with vacuum or compressed air supply in the heating plate in section.
FIG. 2 shows a workpiece closed in the device of FIG. 1 in the form of a lubricating nipple.
Fig. 3 shows the introduction of base parts into cup-like workpieces.
Fig. 4 is a section through a heating plate with grooves and channels of different spacing and different widths.
5 is a plan view of a heating plate with grooves or channels arranged in a network.
6 is a plan view of a heating plate with examples of grooves or channels arranged in a grid pattern.
Fig. 7 shows a heating plate with heated and unheated parts in section.
Fig. 8 is a section through an A usbilldungsform of a device according to the invention, wherein the left half shows the starting position and the right half of the figure shows the end position.
Fig. 9 is a corresponding section through another embodiment of the device according to the invention.
10 and 11 are sections through a further embodiment of the invention, the left half of FIG. 10 showing an initial position, the right half showing an intermediate position and FIG. 11 showing the end position.
12 and 13 are sections through a further embodiment of the device according to the invention, the representation being the same as in FIGS. 10 and 11.
1 shows a heating plate 15 which can be moved up and down on a punch 17 guided in the machine frame 16. The plate is provided with heating elements 18 and a number of air passage openings 19 which open into a chamber 20. This chamber 20 is connected to a nozzle 21 which is connected to a vacuum and compressed air source. On a table 16a of the machine frame, workpieces 22 with openings 27 to be closed, for example grease nipple closures, are conveyed from the left in the drawing under the heating plate 15 and moved further to the right in the drawing after the deformation process.
Between the heating plate 15 and the workpiece 22, a practically endless Fo film strip 23 removed, for example, from a roll (not shown) is inserted.
In the state shown in the drawing, the film section located under the heating plate 15 is not yet deformed. To deform, the plate 15 is lowered by applying pressure to the punch 17 until the film is clamped like a membrane between the edge of the workpiece 22 and the heating plate 15. The connecting piece 21 of the heating plate is then connected to the vacuum source, so that the film is fully applied to the heating plate. The film is then pressed into the workpiece using compressed air. This is easily possible because the nipple used as the workpiece has an opening 27 through which the air can escape when the film is pressed in. The plastic closure 26 fits exactly into the thread 25 provided in the nipple.
The finished, sealed workpiece is conveyed further to the right in the drawing, whereby at the same time the film strip 23 is pulled forward by a section length, so that a new section to be deformed comes under the heating plate.
In addition, the next workpiece moves from the left so that a new deformation process can be carried out immediately without having to wait for the deformed film in the workpiece to cool down. The closure is separated from the film bandage at the bottom of the circumference of the nipple, so that the workpiece shown in FIG. 2 is then produced.
With the embodiment of FIG. 3, a heating plate 28 is provided which is somewhat simplified compared to the heating plate 15 in FIG. 1, but operates in a corresponding manner. Of course, a heating plate with several air passage openings can also be provided here. In this case, however, the film 31 can also be pressed firmly onto the surface of the heating plate. In order to remove any bumps, bumps or folds that may arise, the film can be pressed against the heating plate, for example by means of a brush, a roller or the like, so that it fits snugly everywhere.
The film is brought to the required deformation temperature within a short time. A slide of z. B. 0.2 mm thickness takes within less than 2: tenths of a second completely the temperature of the heating plate.
Under the heating plate 28 frustoconical plug pins 30 are conveyed on a table 29. The foil strip 31 is arranged between these plug pins and the heating plate.
For example, bodies 32 of paper cups, which have the shape of a conical jacket that is open at the top and bottom, are arranged on the plug spikes. The upper edge 33 of this paper cup body, together with the upper circular surface 34 of the plug mandrel, forms the hollow shape, in which the film softened by the heating plate 28 can be precisely fitted by the compressed air acting on it. In the right part of FIG. 5, such a paper cup body 32 with molded-in film bases without the plug-in mandrel, which can of course be removed after the deformation process, is shown. It can be seen that the bottom nestles exactly into the paper cup body, so that, for example,
B. a promotion of the now finished paper cups in the film bandage can take place until a separation of the bottom from the film bandage is desired.
Paper cup bodies have already been given an impregnation or coating on the inside of the cup in order to make them more waterproof. If you choose a thermoplastic material for this coating, such as B. a hot-melt adhesive varnish, a tight connection between the inside of the cup and the fitted film base is created automatically at the edge 33, since the film is still hot when it clings to the edge 33. A finished crusher with a liquid-tight base is then obtained immediately after the base of the cup has been separated from the film dressing.
It goes without saying that the entire cup body does not need to be provided with the thermoplastic material in order to fit the base tightly; corresponding order provided, although it will generally be more convenient to apply the order to the part billowing the form.
4 shows a greatly enlarged section through the surface of a heating plate 40 with a film 41 lying thereon. Grooves or channels of different widths and depths as well as different spacings are made on the heating plate. The purpose of the fine grooves 42 is to divert the air located between the film and the plate surface when the film is pressed onto the plate or is sucked onto the plate. The grooves 43 are intentionally widened and deepened, so that only narrow webs remain at 44 as a support for the film 41. The direct heat transfer from the heating plate to the film is therefore only possible to a limited extent, so that the film material heats up less strongly at these points than at the points where it rests fully on the heated surface.
As can be seen from FIG. 5, the grooves can be applied in a circle on a round heating plate 45. The grooves 46 and 47 are circular, fine grooves which roughly correspond to the grooves 42 of FIG. The grooves 48 are widened and arranged only at a small distance from one another, so that here the heating of the film is reduced in the desired manner. It is z. B. in the corresponding film zone around that part which later forms the lower bottom edge of a container bottom. This edge would become too thin and too sensitive if a uniformly heated film were deformed, since this is a highly stressed area on a container.
If, however, as previously described, this film zone is heated less than the rest of the film zone, a container is created which, for example, also has sufficient stability at the edge of the container base.
All of the grooves are connected to air passage openings 50 via a groove 49. Of course you can. a plurality of grooves arranged in a radial manner can also be provided: however, the connection of the grooves by a single groove is sufficient for safe suction and lifting of the film.
Of course, it is not necessary to arrange the grooves as concentric circles, as is of course generally useful with round heating plates. The grooves can also be applied to the heating surface in the form of parallel straight lines. In particular, for heating plates other than round, it is advisable to apply them in the form of a grid, as is known, for example, from letterpress printing. It must then be ensured that some of the grid grooves are connected to air passage openings.
In Fig. 6, the plan view of a rectangular heating plate 51 is shown. Two examples 52 and 53 for different grid divisions are shown on the surface of this heating plate, but their arrangement is only to be understood as examples. How the different grids are arranged on the plate naturally depends on the workpiece to be produced.
The field 52 is divided into a number of surface elements in a grid-like manner by fine incised lines, on which there is good heat transfer through direct contact of the film with the base, while the heat transfer between the grid points is less good, but this is due to the large distance between the lines hardly noticeable. In field 53, the distance between the grid lines is smaller. Therefore, the amount of heat transferred per square centimeter is also less here than in field 62. You can create a kind of temperature image by different rastering on the foil with the same plate temperature, just as you can create different brightness values on the paper with the same color application with raster printing.
The film can also be heated less by applying a heat-resistant varnish to the heating plate, for example in the zone of the grooves 50 of the heating plate 45 in FIG brings in.
However, as shown in FIG. 7, the heating plate itself can be divided into zones. The inner zone of the heating plate is formed in the case of the form from FIG. 7 by a disk 57 which is electrically heated to a certain temperature. This is followed on the outside by an annular zone which is formed by the lower edge of a thick-walled metal cylinder 54.
This cylinder is connected to a plunger 55 and its thickened lower piston 58 on a large contact surface in a manner that conducts heat well. The cylinder 54 is unheated. The heat that penetrates into it is quickly dissipated upwards through the metal parts.
Towards the outside, the heating plate also consists of a narrow heated ring 56, which can only be attached to the cylinder 54 at a few points by thin sheet metal angles 59 on its circumference, it being noted that the inner disk 57 also passes through Similar lamellar ribs on cylinder 54 and piston 58 can be attached. But you can of course also establish a connection of ider parts 57, 54 and 56 via a non-conductive or very little heat-conductive layer.
A different temperature can be maintained in each zone of such a heating plate, which of course will then be communicated exactly to a pressed film.
The device according to FIG. 8 has a heating plate 101, which in the present case is not provided with a special air chamber, as previously described, but is attached with pins 102 at a distance in a bell 103 so that between it and the bell an air space is created.
This air space is connected to the bottom through the annular gap between the heating plate 101 and the bell 103 and through holes 105 made in the heating plate. The connection of vacuum and compressed air takes place at a connector 106 on the bell. The heating plate is provided with heating elements 104.
A film 107 is clamped in a membrane-like manner between the lower edge of the bell 103 and the upper edge of the mold 108. The mold 108 has a cavity in which a cylindrical body 109 is inserted, the head of which is to be covered with the film. The corresponding film part is therefore pressed onto the outside of this cylinder 109.
To produce simple spill covers, the hollow form 108 and the body 109 can of course. also consist of a single piece, the part of the shape corresponding to the cylindrical body 109 corresponding to the upper part of a container base.
The film 107 is only against the heating plate
101 sucked in and heated to the desired temperature within a short time. Then compressed air is introduced into the air chamber, which acts on the film, which then assumes the shape 107 'shown in the right half of the drawing. The film thus forms a circumferential groove at 110, the inner wall of which fits the head of the cylindrical body 109 exactly.
After the film has been deformed, the lower part 108 is lowered and / or the bell 103 with the heating plate is raised so that the deformed film 107 '! can be taken.
If only the part that fits the body is needed, a circular cut is made around this part and the excess film parts are removed. The same also applies in the event that separate lids or the like are to be produced, which can then be removed from the mold individually or in a film association. In this case, the cover is cut out either while it is still in the mold or at any time later.
In the embodiment shown in FIG. 9, the heating plate 101 and the bell 103 I are designed exactly as in FIG. 8. However, the hollow shape 108 is here reduced to a ring 108 'which is carried by supports 111 and only for clamping the film 107 serves.
An inner molded part is formed by a hollow cylinder 109 ', the z. B. can be a pipe section or a body of a packaging box, for example made of cardboard. In addition, a somewhat shorter mandrel 112 is accommodated in the hollow cylinder 109 ', which together with the hollow cylinder forms the inner part of the hollow shape. Its outer ring-shaped part is formed by an open slot between the TÅaem ring 108 'and the hollow cylinder 109'. Since it is located in the vicinity of the clamped part of the film, this outer part does not need to be closed (cf. FIG. 9, left), since the film is only in this edge zone at the end of the shaping process; fits snugly into the shape.
Appropriate measures, e.g. B. punctual interruption of the forming process or less heating of the film in this zone, destruction of the film in this edge zone can be avoided, even if there is only one annular slot.
In the present embodiment, however, the ring 108 'otherwise has no shape (cf. FIG. 9, right), which corresponds to the shape of the film with free expansion, so that the film rests against this molded part and is thereby relieved. Even if considerable pressures are used, a gap of, for example, 1 mm between ring 108 'and hollow cylinder 109' is of no importance, since the film is not pressed into this gap.
This gap makes it easier to feed in new hollow cylinders 108 'and to pull them off after the film has been molded on. The width of the air gap depends on the width of the cylinder edge to be formed and the thickness of the film to be used.
In the present case, very long hollow cylinders 109 'can also be used, since the actual tool only consists of the ring 108' and only an extension of the supports 111 is required.
The deformation process proceeds as described in connection with FIG. 9, except that in the present case the film 107 'is completely wrapped around the upper edge of the hollow cylinder and thus surrounds it from inside and outside. It hugs all of the irregularities on the edge. This applies e.g. B. also from a somewhat existing overlap seam on the cylinder.
So you can henstellen in this way push-in lids with an overlapping edge that can be removed from the device either individually or in the form of a cover strip. The lids then only need to be separated from the rest of the film in the vicinity of the apex of the groove 110 and fit very precisely onto a container lower part corresponding to the hollow cylinder 109 ′.
In particular for the production of container bottoms, but optionally also for closing containers, the procedure, as already mentioned, can be such that the film is molded directly onto the container body, which in this case forms the hollow cylinder 109 '. This creates a very tight seal in a very simple manner and in just a single operation.
To improve the density of this closure, the upper edge of the can body can be provided with a thermoplastic adhesive mass, putty or the like on its cut or end face or on its inside or outside or at all points at the same time. When the bath is molded, these masses are included in the nestling groove in the film, so that they can no longer be removed and produce a reliable seal. The same can be achieved if a container body is closed, which is provided on the clean side for sealing with a covering made of a thermoplastic material.
If the heated film is pressed against the part of the container body provided with this coating, then the contacting surfaces can be immediately welded. The same also applies in the event that container bodies made of plastic film are used.
If necessary, the container bodies can also be preheated at the points in question or made usable in another known manner for welding at lower temperatures.
The device shown in FIG. 10 also corresponds to the device according to FIG. 8, with the only difference that the heating plate is not fixedly connected to the bell 103, but is attached to a rod 113 which is in the bell 103 with a stuffing box 114 is movably guided. The ring 108 ″ is not fastened on supports 111, but rests on helical springs 115. A mandrel 116 is fitted in the hollow cylinder 109 ″, the surface of which is concave in the present case.
After the film 107 has been clamped between the lower edge of the bell and the ring 108 ″, the deformation process is carried out, as described with reference to FIG. 8, in the annular gap between the hollow cylinder 109 ″ and the ring 108 ″ again a circumferential groove 110 in the film 107 "forms.
In this deformation stage of the film, the bell 103, as shown in FIG. 11, can now be pressed downwards against the force of the springs 115, so that the part of the film held in place is downward in relation to the part of the film deformed by the other molded parts is moved.
The film material located in the groove 110 is thus drawn even further downwards, and an even wider zone of the hollow cylinder is thus wrapped with the film from above than is the case, for example, in FIG. B. was possible in the previously described embodiments.
In this way, as already mentioned, the overhanging edge of the lid can also be pulled out thinly, which is advantageous in some cases.
After the deformation is complete or after the film has solidified, the bell 103 can be returned to its starting position, with the ring 108 ″ normally also being lifted by the action of the springs 115. However, the ring 108 ″ can also be raised by a not shown Hold back the device in its lower position in order to be able to remove the film or the can body closed with it from the mold.
In the embodiment shown in FIGS. 12 and 13, the bell 12 and the ring 108 ″ are also movably arranged with respect to the heating plate 101 and the molded parts 109 ″ and 116, although in this case only a relative movement is of course important.
The distance between the heating plate and the molded parts 109 ″ and 116 is initially selected to be so large that the molded part that is later to be pressed against the outer edge of the cylinder 109 ″ comes to lie above the cylinder edge.
The film is therefore first pressed into the hollow shape thus obtained and in particular rests against the upper wall of the part 116 and the inner wall of the part 109 ". There is no risk of it being pressed against the ring 108" because In the vicinity of the clamping device, as stated above, the tendency to form the film is initially quite low, especially if, as in the present case, the film has the opportunity to form approximately in accordance with the bubble that forms without resistance.
In the immediately following second phase, in the present example, the parts 116 and 109 'and the heating plate 101 are moved upwards so that the outer film part is pulled over the edge of the hollow cylinder 109 ″ Pressure, this film part is then pressed against the outer wall of the edge of the cylinder 109 ″. It can be seen that with this method the film is fully utilized for covering the hollow cylinder 109 ″ and that less waste occurs than, for example, in the embodiment according to FIGS. 8 and 9.
In the concave part of the mandrel of the embodiments according to FIGS. 10 and 11 a hollow bottom is formed if the hollow cylinder 109 ″ is a can body, or a corresponding cover part. Matrices can also be used for the formation of the cover or base , I attach the characters, letters or the like in the film. If necessary, exchangeable matrices can be used, which can be placed on the mandrel 112 or 116.
In all of the embodiments shown in FIGS. 8 to 13, the molding process was carried out with compressed air which was taken from a pressure chamber above the heating chamber. Of course, the film can also be shaped using a vacuum. In Fig. 9 gap take over the role of these channels, but then of course the lower part of the device must be sealed.