CS199679B2 - Method of forming of on one side opened body made from plastic foil and equipment for execution of this method - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu . tváření na jedné straně otevřeného tělesa z fólie' z plastické hmoty a zařízení k provádění způsobu.

Podobného tváření fólií z plastických hmot se využívá zejména při výrobě obalových nádob a kontejnerů pro balení potravin nebo podobných předmětů na balicích strojích. Při tváření tohoto 'typu se termoplastická fólie nejprve vloží do' hlubokotažného nástroje balicího stroje, kde se změkčí teplem, jež se na ni přenáší ' ze zahřáté desky. V dalším - postupu tohoto tváření se fólie pod tlakem přitlačí na -chladnou, neohřátou formu, ležící proti vyhřívané desce, přičemž podtlakem se zahřátá fólie protáhne a přizpůsobí se tvaru formovacího ústrojí, načež se její tvar stabilizuje po uložení a dosednutí na chladnou stěnu formovacího ústrojí. Tváření materiálu sé začíná v okamžiku, kdy - ze strany formy začne působit podtlak a -sání, a je ukončeno ve chvíli, kdy se jednotlivé díly fólie- ochladí stykem s neohřátou stěnou formy. Protože- rohy a hrany stěny formy přicházejí s fólií do styku jako poslední, je v těchto- -oblastech fólie nejvýrazněji prodloužena a má tedy také nejmenší tloušťku stěny, která je potom také tloušťkou -stěny dohotovených nádob v těchto- místech. Příklad takto vytvořené nádoby je zobrazen na obr. 2.

Úkolem vynálezu je proto vyřešit způsob tváření .na jedné straně otevřeného tělesa z fólie z plastické - hmoty, a zařízení k provádění způsobu, pomocí nichž by bylo možné- z fólie vyrábět nádoby a kontejnery, jež . by neměly mít v rozích a hranách- zeslabenou tloušťku stěny, jako je tomu u nádob, vyráběných dosud známými výrobními postupy. Způsobem podle vynálezu by měl být odstraněn výskyt zeslabených míst ve stěnách dohotovených nádob, což by kromě jiného mělo za následek, že by bylo možno vyrábět nádoby z fólií menší tloušťky.

Tento úkol byl vyřešen a- výše uvedené nedostatky byly odstraněny -při způsobu tváření na - jedné -straně otevřeného tělesa z fólie - z plastické hmoty a zařízením k provádění způsobu podle vynálezu.

Podstata způsobu podle vynálezu spočívá v - tom, že - fólie, jejíž - teplota leží -pod její tvářecí- teplotou, se nejprve zahřeje a zformuje v okrajových pásmech hotoveného tělesa, ležících v blízkosti otvoru a pak se postupně zahřívá na - tuto teplotu a formuje stále více pásem- směrem ke- hranám a rohům, až posléze -se zahřejí a zformují pásma hran a rohů tělesa. S - výhodou se použije fólie, která má na počátku tvářecího postupu teplotu -okolní -atmosféry nebo teplotu 30 až 80 °C, výhodně 30 až 50 °C.

199879

Postupné zahřívání a tváření hotoveného tělesa se provádí vtahováním fólie do zahřáté formy, s jejímiž zahřátými stěnami se uvádějí do styku nejprve oíkrajo-vá pásma hotoveného tělesa, pak další pásma směrem ke hranám- a rohům a konečně hrany a rohy tohoto- tělesa a zahřátá a - -zformovaná fólie se po tváření přemístí do studené formy.

Podstata zařízení podle vynálezu· k tváření na jedné straně otevřeného tělesa z fólie z plastické hmoty s formou a s ústrojím ke vtahování fólie do této formy k provádění způsobu podle vynálezu pak spočívá -v tom, že forma, tvořená tepelně vodivými stěnami a matricí, je uložená v komoře, jež obsahuje topné ústrojí, připojené k této formě.

Komora sestává s výhodou z horního dílu a vzhledem k němu z pohyblivého -spodního dílu a - jeden z těchto- dílů obsahuje zahřívatelnou formu. Ve dnu formy mohou být v - místech o nejmenším poloměru zakřivení upraveny otvory, spojené -s vývěvou a působící jako nasávací otvory. Zařízení může dále výhodně obsahovat druhou komoru s nezahřívanýml stěnami, jež - je upravena za první komorou ve směru pohybu zpracovávané fólie. .....

Použitím způsobu podle vynálezu se dosáhne toho, že -pro danou a požadovanou tloušťku stěn nádob v - rozích - nebo hranách je možno použít fólie, jejíž tloušťka' je téměř poloviční -ve srovnání s tloušťkou fólií, - která, byla nezbytná pro dřívější způsoby tváření.

Příklady provedení zařízení k tváření fólií a výrobě balicích nádob a kontejnerů jsou zobrazeny na výkresech, kde jsou také zobrazeny příklady' vytvoření nádob a kde značí obr. - 1 'podélný řez hlubokotažným nástrojem pro- tváření fólie, obr. -2 příčný řez nádobou, vyrobenou známými tvářecími postupy, obr. 3 příčný řez obalovou nádobou, vyrobenou - způsobem podle vynálezu a obr. 4 .příčný řěz - obměněným provedením zařízení pódle vynálezu.

Na Obr. 1 je - podélný řez hlubokotažným nástrojem vaukového balicího stroje, sestávajícím ' z horního- dílu 5 a ze spodního dílu -. 6. Ve spodním -dílu 6 je vytvořena první pravoúhelníková -komora 7, 'ohraničená stěnami 19, 20, 21 - a dnem .28, a sousední druhá.', komora 8 pravoúhelníkového průřezu, ohraničená bočními stěnami 20, 22, 23 a dnem 28. Horní díl 5 je opatřen vybráními 18, 24, ležícími proti oběma komorám 7, 8, přičemž - okrajové -plochy 25, 26, 27 ' -kolem obou., vybrání - - 18, 24 jsou ' tak upraveny, že po jejich - přiložení na boční stěny 19, 20, 21, 22, 23 jsou obě komory 7, 8 vzduchotěsně uzavřeny.

V první komoře 7 je umístěn spodní vyhřívaný díl 9, opatřený topnými články 1θ a spojený se spodním dílem 6, avšak tepelně od něj izolovaný, který ' je spojen s postranními stěnami 11, 12, 21 z materiálu, dobře vodivého -pro teplo. - Na spodní vyhřívaný díl 9 je osazena vložka 13, dobře vedoucí -teplo·, která vymezuje výšku prostoru, potřebného pro hluboké tažení. Na vložce 13 je umístěna rovněž dobře tepelně vodivá -matrice 14, která svou stranou, obrácenou k hornímu dílu 5, určuje tvar části hotoveného- předmětu. Při -tomto uspořádání jsou topnými články 19 vytápěny všechny boční stěny a také matrice 14, tvořící dno formy, na .předem stanovenou teplotu.

Prostor ohraničený bočními- formovacími stěnami a matricí 14, je prostřednictvím malých otvorů 15, vytvořených ve spodní -matrici 14, postranních otvorů 16, - vytvořených v postranních stěnách ' 11, 12 a dalších malých otvorů 17, vytvořených ve stěně 19, spojeny prostřednictvím neznázorněného vedení a potrubí se zdrojem podtlaku nebo s vývěvou. Navíc jsou v - horním dílu 5, tvořícím víko komory 7, vytvořeny díry 29, - které jsou -napojeny na zdroj tlakového vzduchu.

Druhá komora 8 není opatřena- topnými články. Přímo na jejím dně 28 je uložena vložka 30, na níž je uložena druhá matrice 31 podobného druhu jako je první matrice 14. Vložka 30 je volena s ohledem na to, aby prostor -nad - matricí - 31 - měl dostatečnou výšku. Druhá matrice 31 je stejně jako první matrice 14 opatřena ' v rozích a na hranách -soustavou otvorů 32, - kterými je prostor ohraničený -bočními stěnami 20, 22, 23 přes další otvory 33 vytvořené v boční stěně 23 spojen s neznázorněným zdrojem podtlaku. V části horního dílu 5, který působí jako víko, je vytvořena stejně jako u první komory 7 díra 34, která je - -spojena - neznázoťněným- potrubím - - se zdrojem ' tlakového vzduchu.

Boční stěny -19, 20 - a . dno- - 28 jsou tepelně odizolovány - od ' vyhřívaných - částí, - - obsažených v - první komoře 7. - Ve dně 28 'jsou vytvořeny průtokové komůrky 35, 36, - které jsou - vrtáním - 37 - spojeny -s přívodní ' trubkou pro - přivádění chladicího prostředku a - druhým vrtáním 38 s odpadní - trubkou -pro - odvádění chladicího média. - Tím je možno dosáhnout přes - - dno 28 účinného - chlazení spodní části - stěn. Touto úpravou jsou chlazeny také. stěny - druhé ' komory 8. Přes boční stěny a vložku ' 30 ' je současně chlazena také 'druhá -matrice 31,

Tváření fólie z' plastické hmoty - probíhá následujícím postupem: Fólie 39 určená k tváření -se upne mezi okraje stěn, obklopujících první komoru 7 - a okraje horního, dílu 5, obklopující vybrání - -18. Potom se -přes otvory 17, 16, - 15, -napojené na zdroj podtlaku, působí na fólii 39 sáním, které způsobí, že se fólie 39 vyklene do vnitřního prostoru formy a první komory 7 a zaujme polohu, naznačenou na obr. 1 - čárkovanou čarou 40. Přitom -dolehne ' fólie - 39, která není předem ohřátá, na obvodové okrajové části předem- ohřátých - bočních stěn . 11, - - 12, a ohřeje se na nich na teplotu vhodnou pro tvarování nebo pro dloužení a působením podtlaku se postupně protahuje, Tím přijdou oblasti fólie 39, sousedící s ohřátými částmi, do styku s bočními stěnami, takže se ohřívají na tvarovací teplotu další sousedící oblasti fólie 39 a protahují se. Po určité době dolehne fólie 39 také na horní plochu první matrice 14 a zaujme polohu, naznačenou na obr. 1 druhou čárkovanou čarou 41. Přitom se začne ohřívat také její část, která bude tvořit dno nádoby a fólie 39 se začne protahovat také v této oblasti. Protože otvory 15 jsou umístěny vždy v rozích nebo na hranách vnitřního povrchu formy a tedy se nacházejí v místech s nejmenším poloměrem zakřivení formy, je fólie 39 zatahována právě do těchto míst. Tvarovaná fólie 39 je tedy postupně ohřívána směrem od okrajů bočních stěn a od středu dna směrem к rohům a hranám hotoveného tvaru. Teprve v poslední chvíli přichází fólie do styku s těmito rohovými a hranovými oblastmi první matrice 14 a přejímá požadovaný tvar. Je zřejmé, že při tomto postupu dochází v rozích a na hranách matrice 14 pouze к nepatrnému protažení fólie 39, takže tloušťka stěny dohotovené nádoby není v rozích a na hranách o nic menší než na ostatních částech stěn.

Po této první pracovní operaci se spodní čá(st 6 hlubokotažného nástroje spustí směrem dolů ve směru šipky 41*. Je celkem zřejmé, že před spuštěním spodní části 6 je třeba přerušit činnost odsávací vývěvy. Spouštění spodní části 6 probíhá obvyklým postupem tak dlouho, až může být vytvarovaný díl uvolněn a přemístěn do polohy druhé komory 8. Potom se spodní, díl 6 ve směru šfpky 41* opět vysune nahoru a přitlačí na horní část 5. V této chvíli se opět zapojí vývěva nebo se zdroj podtlaku napojí na otvory 32, 33 a podtlak se nechá působit, na vytvarovanou a ohřátou fólii tako vým způsobem, aby se fólie přitlačila na chladné stěny a dno druhé komory. Tímto stykem se fólie ochladí na nabude stabilní tvar. Současně se v první formě začne opět provádět popsaný pracovní postup, kterým se vytvaruje další díl fólie. Vývěva napojená na otvory 33, 17 se potom opět vypne, spodní díl 6 se spustí a vytvarovaná fólie se v uspořádání zobrazeném na obr. 1 vysune doleva z hlubokotažného nástroje a podrží si požadovaný tvar 42.

Matrice a boční stěny, ohraničující první komoru 7 a představující stěny tvářecí formy mohou mít v podstatě stejnou velikost jako stěny a matrice, ohraničující prostor druhé komory 8, přičemž jejich rozměry mají odpovídat rozměrům hotoveného předmětu. Aby se však zabránilo zborcení a vytvoření záhybů na požadovaném tvaru 42, vytvoří se tvářecí prostor první komory, ohraničený vyhřívanými stěnami a matricí, o něco menší než tvářecí prostor druhé komory 8. Rozměry formovací části první komo• ry 7 jsou s výhodou asi o 1 až 5 °/o menší než rozměry formovacího prostoru druhé komory 8. Přitom však rozměry formovacího prostoru druhé komory 8 v každém případě odpovídají rozměrům dohotoveného předmětu.

V zásadě je také možno přivádět fólii jak v první komoře, tak i ve druhé komoře do styku s formovacími plochami tlakovým . vzduchem. V takovém případě se tlakový vzduch přivádí děrami 29, 34. Tváření fólie může být v případě potřeby prováděno současným působením přetlaku a podtlaku, kdy podtlak je vyvozován vývěvou napojenou na otvory 17, 33 a do děr 29, 34 je přiváděn přetlak, který působí ve vybráních 18, 24 současně na fólii.

Příklad provedení zařízení podle vynálezu může být obměněn také v tom smyslu, že se druhá komora 8 odstraní. V takovém případě odpadá pracovní operace prováděná v této druhé komoře 8 a chlazení vyrobeného předmětu, např. obalové nádoby, se provádí mimo tvářecí zařízení, například působením okolního vzduchu. V tomto případě je formovací prostor přesně stejně velký jako dohotovený výrobek.

Na obr. 3 je znázorněn řez nádobou, vytvořenou postupem popsaným v předchozí části. Je zřejmé, že rohy, popřípadě hrany 43, 44, které jsou u nádoby hotovené dosud známými postupy a zobrazené na obr. 2 zeslabeny, jsou u znázorněného příkladu téměř tlustší než boční stěny 45, 46 a dno 47 tažené nádoby. Aby okraje hluboko tažené nádoby nebyly poškozovány, jsou okraje 48, 49 bočních stěn, ohraničujících vnitřní prostor první komory 7, zaobleny, jak je /patrno z obr. 1, takže okrajové části tažené fólie nejsou zeslabovány nebo poškozovány.

Zařízení podle vynálezu imůže mít ještě jiné uspořádání než je znázorněno na výkresech, například první vyhřívaná komora a druhá nevyhřívaná komora nemusí být umístěny jako na obr. 1 vedle sebe, ale první komora může být také umístěna ve vhod ně uspořádané horní části zařízení a druhá komora pak po ní ve spodní části zařízení. V první fázi výrobního procesu se neohřátá fólie tváří ve vyhřívané první komoře působením podtlaku nebo přetlaku stejným způsobem jako tomu bylo v předchozím příkladu provedení. Ve druhé fázi výrobního procesu se vytvarovaná fólie překlopí působením podtlaku nebo přetlaku, působícího v opačném smyslu, do druhé nevyhřívané komory a v mí se ochladí, aby se stabilizoval její tvar. Tato varianta tvářecího zařízení však má v provozu některé nedostatky a vyskytují se u ní ještě některé nevyřešené problémy. Používá-li se к výrobě předmětů sdružených nebo spřažených fólií, pak se při hlubokém tažení v první komoře zahřívá polyetylénová vrstva fólie, která má nižší, bod měknutí než polyamidová fólie; poitóm může snadno dojít ke slet

198879 pění. Při uspořádání znázorněném na obr. 1 a při postupu prováděném na tomto zařízení je také výrobní rychlost přibližně dvojnásobná ve srovnání s rychlostí výroby v zařízení se dvěma nad sebou uspořádanými komorami.

Zařízení podle příkladu z obr. 1 je současně velmi jednoduché, tvářecí nástroj může být pouhou záměnou matric 14, 31 a popřípadě vložek 13, 30 přizpůsoben pro hotovení jakéhokoliv tvaru a rozměru, přičemž matrice a vložky mohou být pomocí jednoduchého držadla vyjmuty a opět vsazeny. Jsou-li obě' komory umístěny nad sebou, pak je třeba v horní, směrem dolů otevřené komoře umístit vestavěné ústrojí pro osazování a výměnu vložek a matric.

Teploty bočních stěn a matric, používané při způsobu podle vynálezu, jakož i hodnoty podtlaku a doba pobytu fólie v první a druhé komoře jsou závislé na druhu materlálu'fólie a jsou voleny vždy podle použitého materiálu. Hluboikotažný nástroj, zobrazený v příkladu na obr. 1, je částí vakuového balicího stroje. Způsobu podle vynálezu je však možno' použít také na jiných balicích strojích.

V případě, kdy se má tvářet velmi obtížně tvarovatelná fólie nebo když se jedná o velkou tloušťku fólie, může být zpracovávaná fólie předem předehřátá na určitou nízkou teplotu, která v každém' případě leží pod hodnotou teploty měknutí materiálu. Pro' takový postup může být například na obr. 1 ' znázorněné provedení upraveno v tom smyslu, že ' se horní díl opatří vyhřívanou deskou.

Na výkresech je ' zobrazen příklad provedení, u kterého je tvářená fólie tvarována do hluboko taženého tvaru, prohlubovaného směrem dolů. Stejným postupem a na stejném principu je možno také tvářet fólie při obráceném uspořádání, ' kdy tažená část je obrácena nahoru.

Otvory 15, 32 vytvořená ve formovacích plochách první a druhé komory jsou v popsaném příkladu provedení vytvořeny vždy v rozích nebo na hranách formovacích ploch. Při hotovení předmětů se složitějšími geometrickými tvary jsou tyto otvory u8 místěny vždy na těch místech formovacích ploch a tvářecího nástroje, na které dolehne fólie při hlubokotažném tváření nebo vtlačování naposledy, to' znamená u všech vybrání a vydutí' ' formovacích ploch. Jestliže je fólie formována působením podtlaku, jsou tyto otvory umístěny do rohů a do vybrání. Provádí- li se tváření působením přetlaku vzduchu, přiváděného děrami 29, 34, pak slouží otvory 15, 32 k tomu, ' aby jimi mohl být odváděn vzduch nacházející se mezi matricí a fólií a - nemohl se tak vytvářet ve formě vzduchový polštář.

V příkladu provedení zařízení podle vynálezu, zobrazeném ' na obr. 4, je spodní díl β vytvořen . stejně jako v příkladu z obr. 1. Horní díl 50 je ' obměněn v tom smyslu, že ve vybrání 51 první komory 7 je umístěna výhřevná deska 52, která je s horním dílem 50, tvořícím víko první komory 7, spojena pevně například spojovacími prvky 53. Na své spodní straně je výhřevná deska 52 opatřena teflonovou vrstvou 55, tj. polytetrafluoretylénovou . vrstvou, která má zabránit přilepení ohřívané fólie 39. Výhřevná deska 52 je uspořádána tak, že teflonová vrstva 55 je nejprve vzdálena asi 2 mm od zahřívané fólie 39. Ve výhřevné desce' 52 jsou vytvořeny otvory 58, 57, které jsou napojeny na zdroj podtlaku. Těmito otvory je fólie ' 39 přisáta na teflonovou vrstvu 55, aby se na ní ohřála. Vyhřívání výhřevné desky 52 zajišťují topné elementy 54.

Tímto zařízením se provádí tváření fólie postupem podobným' jako u předchozího postupu, prováděného na zařízení z ' obr. 1, přičemž tvářená fólie 39 se v prvním ' pracovním kroku přisátím na výhřevnou desku 52 ohřeje. Přitom' má fólie 39 dosáhnout, teploty, která je vyšší než pokojová teplota, ale podstatně nižší než ' tvářecí teplota. Hodnota této teploty ' je závislá na druhu materiálu a pohybuje se mezi 30 až 80'°C. Nejlepších výsledků se dosahuje při ohřátí fólie 39 na teplotu pohybující se _ mezi 30 a 40 st. Celsia.

Příklad zařízení' ' z obr. 4 může být ještě₄ obměněn tím, že se fólie nepřisává na vyhřívanou plochu výhřevné desky, ale fólie se také může ohřívat vyzařovaným teplem.

Claims (7)

1. Způsob tváření na jedné straně otevřeného tělesa z · fólie z plastické hmoty, vyznačující se tím, že fólie, jejíž teplota leží pod její tvářecí teplotou,' se nejprve zahřeje a zformuje· v okrajových pásmech hotoveného tělesa, ležících v blízkosti otvoru a pak se postupně zahřívá na tuto teplotu a formuje stále více pásem směrem ke' hranám· a rohům, až posléze se zahřejí a zformují pásma hran a rohů tělesa.

2. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že· se použije fólie, která má na počátku tvářecího postupu teplotu okolní atmosféry.

3. Způsob podle bodů 1 a 2, vyznačující se tím, že se použije fólie, která má na počátku tvářecího· postupu teplotu 30 až 80· °C, výhodně 30 až 50 °C.

4. Zařízení k tváření na jedné straně otevřeného tělesa z fólie z plastické hmoty s formou a s ústrojím ke vtahování fólie do této· formy, k provádění způsobu podle bodů 1 až 3, vyznačené tím, že forma, tvoře- vynAlězu ná tepelně vodivými stěnami · (11, 12, 21) a matricí (14) je uložena v komoře (7), jež obsahuje · topné ústrojí (10), připojené k této formě.

5. Zařízení podle bodu 4, vyznačené · tím, že komora (7) sestává z horního dílu (5) a vzhledem · k němu pohyblivého· spodního dílu (6) a jeden z těchto dílů obsahuje zahřívatelnou formu tvořenou vodivými stěnami (11, 12, 21) a matricí (14).

6. Zařízení podle bodů 4 a 5, vyznačené tím, že ve dnu formy, tvořené tepelně vodivými stěnami (11, 12, 21) a matricí · (14) jsou v místech o· nsjmenším· poloměru zakřivení upraveny otvory ' (15), spojené s vývěvou a působící jako nasávací otvory.

7. Zařízení podle bodů 4 až 6, vyznačené tím, že obsahuje druhou komoru (8) s nezahřívanými stěnami (20, 22, 23) a matricí (31), jež je upravena za první · komorou · (7) ve směru pohybu zpracovávané fólie ' (39).