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Die Erfindung betrifft Thermoformwerkzeuge zur Herstellung von becherförmigen Gegenständen aus einer erwärmten Kunststofffolie gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Thermoformwerkzeuge bekannt, die grundsätzlich in zwei unterschiedliche Kategorien eingeteilt werden können. Zur ersten Kategorie gehört ein Thermoformwerkzeug, wie es aus der
DE 31 09 415 C1 bekannt ist. Bei diesem Thermoformwerkzeug sind der Niederhalter und die Vorstreckeinrichtung so dimensioniert, dass bei der Bewegung der Vorstreckeinrichtung aus der Ruhestellung in die Streckstellung und zurück zwischen dem Umfang der Vorstreckeinrichtung und der Innenwandung des Niederhalters stets ein Luftspalt vorhanden ist. Die Formluft füllt daher den Innenraum des Niederhalters sowohl unterhalb des Vorstreckers als auch oberhalb des Vorstreckers. Es wird daher zur Ausformung eine erhöhte Menge an Druckluft benötigt. Dies wirkt sich negativ auf die Befüllzeit der Kavitäten in dem Thermoformwerkzeug aus und führt daher zu einer langsameren Ausformung der Artikel. Folglich ergeben sich ein schlechterer Ausformungsgrad sowie ein negativer Einfluss auf die Taktzeit.
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Zur anderen Kategorie der formluftreduzierten Thermoformwerkzeuge gehört ein Thermoformwerkzeug, bei dem eine Dichtung im oberen Bereich des Vorstreckers verwendet wird, die die Bereiche des Innenraums des Niederhalters oberhalb und unterhalb des Vorstreckers trennt. Die Luftzuführung erfolgt durch den unteren Bereich der Niederhalter mit Hilfe von Formluftventilen, die am oberen Werkzeugteil selbst montiert sind. Solche Thermoformwerkzeuge werden im Allgemeinen als formluftreduzierte Thermoformwerkzeuge bezeichnet. Sie ermöglichen eine deutliche Reduzierung des Druckluftverbrauchs, eine bessere Ausformung und eine Erhöhung der Taktzeit aufgrund des schnelleren Befüll- und Entlüftungsvorgangs.
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Die Formluftzuführung kann auch über den Vorstrecker erfolgen, wie es aus der
EP 1 361 036 A1 bekannt ist.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform dieser formluftreduzierten Thermoformwerkzeuge, die in der
DE 201 16 922 U1 beschrieben ist, weist der Niederhalter im Bereich der Abdichtung zwischen Niederhalter und Vorstrecker während der Streckstellung unter Bildung einer Rampe einen geringeren Durchmesser auf als im oberen Bereich. Hierdurch werden der Verschleiß der Dichtung und die auf den Vorstreckerantrieb wirkenden Kräfte minimiert. Der Raum hinter dem Vorstrecker ist mit der Umgebungsluft verbunden und ermöglicht somit eine unmittelbare Belüftung während der Vorstreckerbewegung. Außerdem ist der Raum zwischen Vorstrecker und Folie über das Formluftventil mit der Umgebungsluft verbunden, wenn keine Druckluft zugeführt wird. Auch wenn die zuletzt beschriebene Ausführungsform hinsichtlich Verschleiß und Leistung optimal ist, kann sie nicht bei allen auf dem Markt üblichen Thermoformwerkzeugen realisiert werden, da bei diesen teilweise der Vorstreckerrückhub bereits während der Formzeit erfolgt, d. h. bei anstehendem Formdruck. Es würde daher zu einer vorzeitigen Entlüftung kommen.
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Bei den Thermoformwerkzeugen der ersten Kategorie bildet sich während des Vorstreckerhubs im Raum oberhalb des Vorstreckers aufgrund der Volumenexpansion ein Unterdruck, da die Luft von außen nicht schnell genug nachströmen kann. Dieser Unterdruck hat eine Saugwirkung auf die Kunststofffolie zur Folge, weshalb die Kunststofffolie an den Vorstrecker angezogen wird. Dies kann abhängig von der Artikelgeometrie zu einer positiven Beeinflussung der Wandstärkenverteilung führen. Die Saugwirkung auf die Folie ist jedoch nur bei Thermoformwerkzeugen der ersten Kategorie vorhanden, da hier keine Trennung zwischen dem oberen Abschnitt und dem unteren Abschnitt des Innenraums des Niederhalters im Bereich des Vorstreckers vorhanden ist. Bei den Thermoformwerkzeugen der zweiten Kategorie, wie z. B. bei dem aus der
DE 201 16 922 U1 bekannten Thermoformwerkzeug, bildet sich kein Unterdruck oberhalb des Vorstreckers, da dieser Abschnitt ständig über einen Kanal mit der Außenumgebung verbunden ist.
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Es kann bei kleinen Artikelgrößen und/oder bei Thermoformwerkzeugen mit geringer Kavitätenanzahl bedingt durch einen zu niedrigen Unterdruck zu Problemen mit der Wandverteilung kommen. Für diesen Fall gibt es bislang noch keine Lösung.
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Bei formluftreduzierten Thermoformwerkzeugen, d. h. bei Thermoformwerkzeugen der zweiten Kategorie, bei denen die Abdichtung zwischen Vorstrecker und Niederhalter bei der gesamten Bewegung zwischen Ruhestellung und Streckstellung vorhanden ist, entsteht im Bereich unterhalb des Vorstreckers ein Überdruck, der in Abhängigkeit zur Artikelgeometrie zu einer ungleichmäßigen Wandstärkenverteilung führen kann. Dies führt in der Regel zu ungleichmäßigen Seitenwanddicken im Vergleich zu Artikeln, die mit Thermoformwerkzeugen der ersten Kategorie hergestellt werden. Dies lässt sich an einer Materialanhäufung im oberen Drittel der Seitenwand und an einer entsprechenden Ausdünnung im unteren Drittel der Seitenwand des Artikels erkennen.
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Bei formluftreduzierten Thermoformwerkzeugen, wie sie aus der
DE 201 16 922 U1 bekannt sind, d. h. bei denen der Niederhalter im unteren Bereich einen geringeren Innendurchmesser und eine Rampe aufweist, entsteht durch den Zustrom von Umgebungsluft über Ventile, aber auch durch die Entlüftungsbohrungen im oberen Vorstreckerraum, ein nicht ausreichender Unterdruck zwischen Vorstrecker und Folie. Dieser gegebenenfalls vorhandene Unterdruck zwischen Vorstrecker und Folie wird nach dem Eintritt der Dichtung in die Rampe teilweise vollständig abgebaut. Setzt der Vorstrecker danach seine Bewegung weiter fort, dann entsteht abhängig vom Weg ein Überdruck, welcher sich nachteilig auf die Wandverteilung auswirkt. Dies ist an einer Dünnstelle am Artikel zu erkennen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit konstruktiv einfachen Mitteln ein Thermoformwerkzeug zu schaffen, mit dem becherförmige Gegenstände mit hoher Qualität hergestellt werden können.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Thermoformwerkzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Thermoformwerkzeugs sind Gegenstand der Patentansprüche 1 bis 15.
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Die Ausbildung des erfindungsgemäßen Thermoformwerkzeugs und aller seiner Ausführungsformen ermöglicht es, einen Unterdruck zwischen Vorstrecker und Folie optimal so zu steuern, dass sich die Folie optimal an den Vorstrecker anlegt, so dass die Wandstärkenverteilung des hergestellten Gegenstands so beeinflusst wird, dass der hergestellte Gegenstand eine ausgezeichnetet Qualität aufweist.
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Der Grenzdruck des Entlüftungsventils ist bevorzugt so eingestellt, dass es nur öffnet, wenn Formluft mit hohem Druck abgelassen werden soll.
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Das Entlüftungsventil ist bevorzugt ein Rückschlagventil. Es kann aber auch ein steuerbares Schaltventil oder jede andere Art eines Ventils verwendet werden, mit dem die Entlüftungsleitung im Wesentlichen verschlossen und wieder geöffnet werden kann. „Im Wesentlichen” bedeutet, dass das Ventil die Entlüftungsleitung nicht unbedingt vollkommen verschließen muss. Es kann auch ein geringer Austritt von Luft bei geringerem Druck möglich sein, wie es beispielsweise bei einem Schnellentlüftungsventil der Fall ist. Eine geringe Öffnung bei stark reduziertem Zustromquerschnitt ist schon zielführend.
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Das Formluftventil ist bevorzugt ein 3/2-Wegeventil. Es sind jedoch auch andere Arten eines Ventils möglich, die wenigstens die erforderlichen Funktionen erfüllen, nämlich in einer ersten Schaltstellung eine Verbindung der Entlüftungsleitung mit der Umgebung herzustellen und in einer zweiten Schaltstellung eine Verbindung mit der Formluftquelle schaffen.
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Es ist auch möglich ein Formluftventil zu verwenden, in das das Entlüftungsventil integriert ist.
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Das Formluftventil ist bevorzugt in dem Thermoformwerkzeug selbst vorgesehen. Es kann aber auch in einer Thermoformmaschine untergebracht sein, in die das Thermoformwerkzeug eingebaut ist.
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Es können gezielt Verringerungen von Materialanhäufungen im Bodenbereich des hergestellten Gegenstands durch entsprechende Vorkehrungen erreicht werden.
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Der Unterdruck lässt sich zur Anpassung an den jeweiligen herzustellenden Gegenstand bevorzugt auf einfache Weise durch eine Bypass-Leitung einstellen, die in die Entlüftungsleitung mündet. Zweckmäßigerweise ist hierfür der Durchgangsquerschnitt der Bypass-Leitung für eine Feinjustierung einstellbar.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 schematisch den Querschnitt einer ersten Ausführungsform eines Thermoformwerkzeugs im Bereich einer Kavität, wobei sich eine Vorstreckeinrichtung in Ruhestellung befindet;
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2 das Thermoformwerkzeug von 1, wobei sich die Vorstreckeinrichtung in Streckstellung befindet;
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3 das Thermoformwerkzeug von 1 nach Einführung von Formluft;
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4 schematisch den Querschnitt einer zweiten Ausführungsform eines Thermoformwerkzeugs im Bereich einer Kavität, wobei sich eine Vorstreckeinrichtung in Ruhestellung befindet;
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5 das Thermoformwerkzeug von 4, wobei sich die Vorstreckeinrichtung in Streckstellung befindet;
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6 das Thermoformwerkzeug von 4 nach Einführung von Formluft;
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7 schematisch den Querschnitt einer dritten Ausführungsform eines Thermoformwerkzeugs im Bereich einer Kavität, wobei sich eine Vorstreckeinrichtung in Ruhestellung befindet;
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8 das Thermoformwerkzeug von 7, wobei sich die Vorstreckeinrichtung in Streckstellung befindet;
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9 das Thermoformwerkzeug von 7 nach Einführung von Formluft;
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10 schematisch den Querschnitt einer vierten Ausführungsform eines Thermoformwerkzeugs im Bereich einer Kavität, wobei sich eine Vorstreckeinrichtung in Ruhestellung befindet;
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11 das Thermoformwerkzeug von 10, wobei sich die Vorstreckeinrichtung in Streckstellung befindet;
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12 das Thermoformwerkzeug von 10 nach Einführung von Formluft;
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13 schematisch den Querschnitt einer fünften Ausführungsform eines Thermoformwerkzeugs im Bereich einer Kavität, wobei sich eine Vorstreckeinrichtung in Ruhestellung befindet;
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14 das Thermoformwerkzeug von 13, wobei sich die Vorstreckeinrichtung in Streckstellung befindet;
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15 das Thermoformwerkzeug von 13 nach Einführung von Formluft;
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Die 1 bis 15 zeigen im Querschnitt jeweils Ausführungsformen erfindungsgemäßer Werkzeuge im Bereich nur einer Kavität. Ein Thermoformwerkzeug weist eine Vielzahl solcher Kavitäten auf, die in mehreren Reihen nebeneinander angeordnet sind. Gleich wirkende Teile sind in den Figuren aus Gründen der Übersichtlichkeit mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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Alle Ausführungsformen der Thermoformwerkzeuge weisen einen Niederhalter
10 mit ringförmigem (rund oder eckig) Querschnitt auf, der in einer Ausnehmung in einem oberen Werkzeugteil
11 (siehe z. B.
4) verschiebbar aufgenommen ist. Im Innenraum jedes Niederhalters
10 ist in Axialrichtung verschiebbar eine Vorstreckeinrichtung
16 angeordnet, die am unteren Ende einer Vorstreckerstange
17 befestigt ist und einen Vorstrecker
18 aufweist. In einem unteren Werkzeugteil
12 ist dem Niederhalter
10 gegenüberliegend jeweils ein Formeinsatz
15 zur Ausformung eines becherförmigen Gegenstandes vorgesehen, der eine Kavität
14 umgibt. Eine Kunststofffolie
13 wird zur Ausformung zwischen das obere Werkzeugteil
11 und das untere Werkzeugteil
12 eingeführt. Thermoformwerkzeuge mit den oben erwähnten Bauteilen sind beispielsweise aus der
DE 201 16 922 U1 und aus der
DE 31 09 415 C1 bekannt.
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Bei der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform des Thermoformwerkzeugs weist der Niederhalter 10 einen über seine Länge konstanten Innendurchmesser auf, der größer ist als der Außendurchmesser der Vorstreckeinrichtung 16, so dass bei der Bewegung der Vorstreckeinrichtung 16 aus der in 1 gezeigten Ruhestellung in die in 2 gezeigte Streckstellung stets ein Luftspalt zwischen der Vorstreckeinrichtung 16 und der Innenwandung des Niederhalters 10 vorhanden ist. Der Innenraum des Niederhalters 10 ist im oberen, in 1 linken Eckbereich, über eine Formluftbohrung 22 mit einem Luftkanal 25 verbunden, der einen ersten Abschnitt einer Entlüftungsleitung 24 bildet. Der Luftkanal 25 ist mit seinem anderen Ende mit einem Formluftventil 28 verbunden. Das Formluftventil ist ein Drei-/Zwei-Wege-Ventil, das zwei verschiedene Schaltstellungen aufweist. In der ersten Schaltstellung wird von einer Formluftquelle kommende Formluft über den Luftkanal 25 in den Innenraum des Niederhalter über die Bohrung 22 eingeführt. In der zweiten Schaltstellung des Formluftventils 28 wird die Formluftzufuhr unterbrochen und eine Verbindung zwischen dem Luftkanal 25 und einem zweiten Abschnitt 26 der Entlüftungsleitung 24 hergestellt. In diesem zweiten Abschnitt 26 ist ein Rückschlagventil 30 vorgesehen, das so ausgelegt ist, dass es sich bei einem vorherbestimmten Grenzdruck öffnet und dann eine Verbindung des Innenraums des Niederhalters 10 über den Luftkanal 25 und den zweiten Abschnitt 26 mit der Außenumgebung herstellt. Eine Alternative zum Rückschlagventil 30 ist in 1 mit gestrichelten Linien dargestellt. Anstatt des Rückschlagventils 30 ist es auch möglich, ein z. B. über eine Steuereinrichtung steuerbares Schaltventil 32 vorzusehen, das ebenfalls eine Verbindung der Außenumgebung mit dem Innenraum des Niederhalters 10 herstellen kann. Auch die Verwendung eines Schnellentlüftungsventils wäre möglich, das selbstätig schaltet wie das Rückschlagventil 30, jedoch eine geringe Leckage zulässt.
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Zwischen dem Rückschlagventil 30 und dem Formluftventil 28 mündet eine Bypass-Leitung 29 in den zweiten Abschnitt 26. Über die Bypass-Leitung 29 kann zur Unterdrucksteuerung in begrenztem Maße Zuluft in die Entlüftungsleitung 24 eingeleitet werden.
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In 1 befindet sich die erste Ausführungsform des Thermoformwerkzeugs in einer Stellung, in der das obere Werkzeugteil 11 und das untere Werkzeugteil 12 zueinander gefahren sind, wodurch die Kunststofffolie 13 zwischen Niederhalter 10 und Formeinsatz 15 eingeklemmt wird. Die Vorstreckeinrichtung 16 befindet sich in ihrer obersten Ruhestellung. Das Formluftventil 28 ist so geschaltet, dass eine Verbindung zwischen dem Luftkanal 25 und dem zweiten Abschnitt 26 der Entlüftungsleitung 24 hergestellt ist.
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Zur Vordehnung der Kunststofffolie 13 wird die Vorstreckeinrichtung 16 aus der in 1 gezeigten Stellung in die in 2 gezeigte Streckstellung gefahren, wodurch die Kunststofffolie 13 so in die Kavität 14 bewegt wird, dass die Kunststofffolie 13 nur noch einen geringen Abstand zur Seitenwandung des Formeinsatzes 15 hat.
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Durch das Ausfahren der Vorstreckeinrichtung 16 wird das Volumen oberhalb der Vorstreckeinrichtung 16 vergrößert, wobei keine Umgebungsluft nachströmen kann, da das Rückschlagventil 30 geschlossen ist und ein Nachströmen verhindert. Durch die Vergrößerung des Volumens entsteht ein Unterdruck, der dafür sorgt, dass sich die Kunststofffolie 13 an das untere Ende des Vorstreckers 18 anlegt, wodurch eine gleichmäßige Ausdehnung und eine gleichmäßige Materialstärke der Kunststofffolie 13 erreicht wird. Zur Erreichung des optimalen Unterdrucks ist die Bypass-Leitung 29 einstellbar gestaltet, so dass die Menge an einströmender Zuluft reguliert werden kann. Hierdurch lässt sich der Unterdruck optimal anpassen, um einen geformten Gegenstand von bester Qualität zu erhalten. Nach Vorstreckung der Kunststofffolie 13 (2) wird das Formluftventil 28 umgeschaltet, so dass Formluft von einer Formluftquelle (nicht gezeigt) mit hohem Druck über den Luftkanal 25 und die Bohrung 22 in den Innenraum des Niederhalters 10 eingeführt wird. Durch die Druckluft wird die Kunststofffolie 13 weiter gedehnt, bis sie an der Innenwandung des Formeinsatzes 15 anliegt.
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Anschließend schaltet das Formluftventil 28 ggf. nach einer gewissen Kühlzeit wieder in die Schaltstellung „Entlüften” um, in der sie den Luftkanal 25 mit dem zweiten Abschnitt 26 der Entlüftungsleitung 24 verbindet. Der Formluftdruck innerhalb des Niederhalters 10 ist so groß, dass das Rückschlagventil 30 öffnet und die Druckluft nach außen abgegeben werden kann.
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Das gleiche Ergebnis kann auch dadurch erreicht werden, wenn anstatt des Rückschlagventils 30 das Schaltventil 32 vorgesehen wird, das gesteuert umgeschaltet wird.
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Anschließend werden das obere Werkzeugteil 11 und das untere Werkzeugteil 12 auseinandergefahren und der geformte Gegenstand ausgeworfen.
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Die in
4 gezeigte zweite Ausführungsform des Thermoformwerkzeugs entspricht im Wesentlichen dem Thermoformwerkzeug, das in der
DE 201 16 922 U1 beschrieben ist. Bei diesem Thermoformwerkzeug verjüngt sich der Innendurchmesser des Niederhalters
10 im unteren Bereich an einem oberen konischen Abschnitt
23 und geht anschließend in einen zylindrischen Abschnitt
19 über, dessen Innendurchmesser geringer ist als der Innendurchmesser des Niederhalters
10 im oberen Bereich. Hierdurch wird eine Rampe
42 gebildet. Anschließend an den zylindrischen Abschnitt
19 erweitert sich der Innendurchmesser des Niederhalters
10 mit einem unteren konischen Abschnitt
21 zur unteren Stirnseite des Niederhalters
10 hin. In dem Außenumfang des Niederhalters
10 ist auf Höhe der Rampe
42 eine Umfangsringnut
36 ausgebildet, die mit einem Verbindungskanal
34 in dem oberen Werkzeugteil
11 in Verbindung steht, an den der Luftkanal
25 angeschlossen ist. Die Ringnut
36 steht außerdem über Schrägbohrungen
38 mit dem Innenraum des Niederhalters
10 in Verbindung, die angrenzend an die untere Stirnseite des Niederhalters
10 am Abschnitt
21 in den Innenraum münden. Die Bohrung
22 in dem Niederhalter
10 steht mit einer Bypass-Bohrung
43 in Verbindung, die durch einen Stopfen
44 verschlossen ist, der zentral einen Bypass-Kanal
45 aufweist, der die Bypass-Bohrung
43 mit der Außenumgebung verbindet. Durch entsprechende Wahl des Durchmessers des Bypass-Kanals
45 kann die Menge an Zuluft reguliert werden, die zur Erreichung eines optimalen Unterdrucks erforderlich ist. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass die Bypass-Bohrung
43 komplett verschlossen ist, wenn dies zur Erreichung eines geeigneten Unterdrucks ausreicht.
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Am oberen Ende der Vorstreckeinrichtung 16 ist eine Umfangsdichtung 40 vorgesehen, die in der in 5 gezeigten Streckstellung den Raum oberhalb der Vorstreckeinrichtung 16 von dem Raum unterhalb der Vorstreckeinrichtung 16 trennt, wenn sie an dem zylindrischen Abschnitt 19 anliegt.
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Wenn die Vorstreckeinrichtung 16 aus der Ruhestellung von 4 in die Streckstellung von 5 bewegt wird, ist das Formluftventil 28 so auf „Entlüften” geschaltet, dass eine Verbindung zwischen dem zweiten Abschnitt 26 der Entlüftungsleitung 24 mit dem Innenraum des Niederhalters 10 über den Luftkanal 25, den Verbindungskanal 34, die Ringnut 36 und die Strömungskanäle 38 hergestellt ist. Diese Verbindung besteht so lange, bis die Dichtung 40 an der Rampe 42 anliegt. Bis zu dieser Stellung wird durch die Vergrößerung des Volumens des Innenraums des Niederhalters 10 ein Unterdruck erzeugt, der für ein optimales Anliegen der Kunststofffolie 13 an den Vorstrecker 18 sorgt. Anschließend wird das Formluftventil 28 umgeschaltet, so dass Formluft über den Luftkanal 25, den Verbindungskanal 34, den Ringkanal 36 und die Strömungskanäle 38 unterhalb der Dichtung 40 eingeführt wird, bis die Kunststofffolie 13 an der Innenwandung des Formeinsatzes 15 anliegt. Anschließend wird das Formluftventil 28 wieder auf Entlüftungsstellung umgeschaltet, wobei durch den Druck der Formluft das Rückschlagventil 30 geöffnet wird und die Formluft entweichen kann.
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7 zeigt eine Ausführungsform eines formluftreduzierten Thermoformwerkzeugs, bei der Niederhalter 10 einen durchgehend konstanten Innendurchmesser aufweist. Die Vorstreckeinrichtung 16 umfasst im oberen Bereich eine Umfangsdichtung 40, die an der Innenwandung des Niederhalters 10 stets anliegt, wenn die Vorstreckeinrichtung 16 aus der in 7 gezeigten Ruhestellung in die in 8 gezeigte Streckstellung bewegt wird. Die Verbindung des Formluftventils 28 mit dem Innenraum des Niederhalters 10 unterhalb der Dichtung 40 entspricht der Verbindung, wie sie anhand der 4 bis 6 beschrieben worden ist. Der zweite Abschnitt 26 der Entlüftungsleitung 24 ist über einen dritten Abschnitt 27 mit einem im oberen Werkzeugteil 11 ausgebildeten Verbindungskanal 43 verbunden, der über die Bohrung 22 oberhalb der Dichtung 40 in der Ruhestellung mit den Innenraum des Niederhalters 10 in Verbindung steht. Von dem zweiten Abschnitt 26 zweigt eine Stichleitung 31 ab, in der das Rückschlagventil 30 vorgesehen ist.
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Wenn sich die Vorstreckeinrichtung 16 in der in 7 gezeigten Ruhestellung befindet, ist das Formluftventil 28 auf „Entlüften” gestellt, wodurch eine Verbindung des Innenraums des Niederhalters 10 unterhalb der Dichtung 40 über die Strömungskanäle 38, die Ringnut 36, den Verbindungskanal 34, den Luftkanal 25, den zweiten Abschnitt 26, den dritten Abschnitt 27, den Verbindungskanal 43 und die Bohrung 22 mit dem Abschnitt des Innenraums des Niederhalters 10 hergestellt ist, der sich oberhalb der Dichtung 40 befindet. Während des Hubes der Vorstreckeinrichtung 16 aus der Ruhestellung von 7 in die Streckstellung von 8 bleibt diese Verbindung erhalten, um den Überdruck zu kompensieren, der durch die Volumenverkleinerung unterhalb der Dichtung 40 entstehen würde. Der Überdruck wird mittels des Unterdrucks kompensiert, der oberhalb der Dichtung 40 entsteht. Sobald die Vorstreckeinrichtung 16 die untere Streckstellung erreicht hat bzw. geringfügig früher, schaltet das Formluftventil 28 die Formluftzuführung ein. Nach der Ausformung der Kunststofffolie 13 schaltet das Formluftventil 28 wieder auf Entlüften um, wobei durch den hohen Druck der Formluft das Rückschlagventil 30 geöffnet wird und die Druckluft nach außen entweichen kann.
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Die in 10 bis 12 gezeigte vierte Ausführungsform des Thermoformwerkzeugs unterscheidet sich von der in den 7 bis 9 gezeigten dritten Ausführungsform dadurch, dass die Verbindung zwischen dem Raum unterhalb der Dichtung 40 und dem Raum oberhalb der Dichtung 40 innerhalb des oberen Werkzeugteils 11 ausgebildet ist. Hierzu steht die Bohrung 22 mit einer Ausgleichsbohrung 48 in Verbindung, die unterhalb der Dichtung 40 mit einer unteren Bohrung 46 in der Seitenwand des Niederhalters 10 in Verbindung steht, die zum Innenraum des Niederhalters 10 führt. Die Funktionsweise ist die gleiche wie bei der dritten Ausführungsform.
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Bei der in 13 bis 15 gezeigten fünften Ausführungsform des Thermoformwerkzeugs erfolgt die Formluftzufuhr über das Formventil 28 wie bei den Ausführungsformen von 4 bis 12. Außerdem sind Entlüftungsleitung 24 und Rückschlagventil 30 wie bei diesen Ausführungen angeordnet.
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Mit der Bohrung 22 steht eine Bypassleitung 90 in Verbindung. Zur Erreichung des optimalen Unterdrucks ist die Bypass-Leitung 90 einstellbar gestaltet, so dass die Menge an einströmender Zuluft reguliert werden kann. Bei dieser Ausführungsform sind in der Oberseite der Vorstreckeinrichtung 16 parallel zu Achsrichtung verlaufende Luftkanäle 66 und senkrecht zur Achsrichtung verlaufende Luftkanäle 68 vorgesehen, die in die Außenseite der Vorstreckeinrichtung 16 münden. Mittels einer Ventileinrichtung 60 kann eine Verbindung zwischen den Kanälen 66 und 68 hergestellt bzw. unterbrochen werden.
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Durch die Verwendung der Ventile 62, 64, die direkt in der Vorstreckeinrichtung 16 platziert sind, wird es ermöglicht, während des Vorstreckerhubes den Raum oberhalb der Dichtung 40 mit dem Raum unterhalb der Dichtung 40 zu verbinden und somit den Überdruck unterhalb der Dichtung 40 mit der Unterdruck oberhalb der Dichtung 40 zu kompensieren. Somit kann der Unterdruck zur Optimierung der Wandstärkenverteilung genutzt werden. Zuleitungen zur Ansteuerung der Ventile 62, 64 sind durch die Vorstreckerstange 17 verlegt. Eine mechanische Ansteuerung bzw. eine Ansteuerung mittels Druckluft sind ebenfalls denkbar. Die Bohrungen können an verschiedensten Stellen angeordnet sein.
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Bei den beschrieben Ausführungsformen von
4 bis
15 erfolgt die Formluftzufuhr in den Formraum jeweils über den Niederhalter
10. Sie kann jedoch auch über wenigstens einen Luftkanal in der Vorstreckeinrichtung
16 erfolgen, wie es z. B. aus der
EP 1 361 036 A1 bekannt ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3109415 C1 [0002, 0038]
- EP 1361036 A1 [0004, 0056]
- DE 20116922 U1 [0005, 0006, 0009, 0038, 0047]
