DE102020105515B4

DE102020105515B4 - Formwerkzeug und Verfahren zum Tiefziehen von Behältern aus einer erwärmten Folienbahn aus thermoplastischem Kunststoff

Info

Publication number: DE102020105515B4
Application number: DE102020105515.3A
Authority: DE
Inventors: Johannes Zahn
Original assignee: Illig Maschinenbau GmbH and Co KG
Current assignee: Illig Maschinenbau GmbH and Co KG
Priority date: 2020-03-02
Filing date: 2020-03-02
Publication date: 2022-09-08
Anticipated expiration: 2040-03-03
Also published as: DE102020105515A1

Abstract

Formwerkzeug zum Tiefziehen von Behältern aus einer erwärmten Folienbahn (8) aus thermoplastischem Kunststoff, bestehend aus Oberteil (1) und Unterteil (2), wobei das Unterteil (2) die Formsegmente (5) trägt und das Oberteil (1) pro Formnest einen Niederhalter (7) und einen darin verschiebbaren Streckhelfer (9), wobei die Stange (13) des Streckhelfers (9) im Niederhalter (7) geführt ist und über eine Sammelplatte mit einer Antriebseinrichtung (16) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Streckhelfer (9) eine vorformende Kontur aufweist, die mindestens dreiteilig ausgebildet ist, wobei Segmente (10) die vorformende Kontur bilden und die Segmente (10) horizontal bewegbar am Streckhelfer (9) angeordnet sind und dass die Segmente (10) durch eine axial bewegliche Betätigerstange (13), die koaxial in einer hohlen Vorstreckerstange (14) angeordnet ist und die am unteren Ende eine Kulisse (12) aufweist, bewegt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Formwerkzeug und ein Verfahren zum Tiefziehen von Behältern aus einer erwärmten Folienbahn aus thermoplastischem Kunststoff.
Stand der Technik
Die Druckschrift EP 1 543 940 A1 offenbart ein Thermoformwerkzeug mit einem Vorstrecker. Der Vorstrecker weist mindestens zwei Vorstreckhebel auf, die jeweils um eine zugeordnete Schwenkachse schwenkbar sind. Die Vorstreckhebel weisen jeweils einen Streckarm auf mit einem Kontaktelement mit konvexer Kontaktfläche und einen Anschlagarm zur Begrenzung der Schwenkbewegung. Das Thermoformwerkzeug ist mit diesem Vorstrecker dazu ausgerichtet, Behälter zu formen mit einem polygonalen Querschnitt, dazu ist der Formraum ebenfalls polygonal geformt, um damit beispielsweise rechteckige Behälter zu formen. Beim Formvorgang werden die Vorstreckhebel über Konturen in Niederhaltern bewegt, sodass die Kontaktelemente beim Absenken des Vorstreckers zu einander distanziert werden. Die Kontaktelemente, die als Kugeln dargestellt sind, sollen insbesondere die Ecken von rechteckigen Behältern vordehnen, die oft eine zu geringe Materialstärke aufweisen. Das Thermoformwerkzeug ist zum einen auf polygonale Behälter ausgerichtet und durch die Steuerung der Kontaktelemente durch mechanische Konturen nur sehr aufwändig optimierbar, wenn zur Optimierung der Zeitpunkt des Schwenkens der Kontaktelemente angepasst werden soll.
Die Druckschrift DE 199 16 113 A1 zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines becherförmigen Behälters. Dabei ist der Vorstreckstempel spreizbar gestaltet, d. h. der Vorstreckstempel weist Schwenkachsen auf, die die Spreizung von Segmenten erlauben. Durch die Drehung der Segmente wird die vorformende Kontur in sich verkippt. Dabei geht im oberen Bereich des Vorstreckstempels der Kontakt der vorformenden Kontur mit der Thermoformfolie verloren. Weiterer Stand der Technik ist DE 203 19 530 U1 .
Aufgabenstellung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Streckhelfer eines Thermoformwerkzeugs und das Verfahren des Vorstreckens beim Thermoformen zu verbessern.
Gelöst ist diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 sowie im nebengeordneten Anspruch 7 angegebenen Maßnahmen. Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus übrigen, in den jeweiligen Unteransprüchen genannten Merkmalen.
Ausführungsbeispiel
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind nachfolgend anhand der schematischen Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

1 zeigt das erfindungsgemäße Werkzeug mit dem Vorstrecker in angehobener Position
2 zeigt das erfindungsgemäße Werkzeug in abgesenkter Position, nachdem etwa die Hälfte der vorgesehenen Bewegung ausgeführt ist
3 zeigt das erfindungsgemäße Werkzeug in abgesenkter Position, nachdem etwa die Hälfte der vorgesehenen Bewegung ausgeführt ist und die Segmente nach außen bewegt worden sind
4 zeigt das erfindungsgemäße Werkzeug in abgesenkter Position, nachdem die vorgesehene Bewegung vollständig ausgeführt ist und die Segmente in der nach außen bewegten Position gehalten werden
5 zeigt Vorstreckstempel des erfindungsgemäßen Werkzeugs in zwei Ausführungsformen. Die linke Abbildung zeigt beispielhaft zwei Segmente, deren Konturen vertikal ausgeführt sind und die im zusammengeschobenen Zustand einander berühren. Die rechte Abbildung zeigt beispielhaft zwei Segmente, deren Konturen mäanderförmig ausgebildet sind und die einander durchdringen.

1 zeigt das erfindungsgemäße Werkzeug mit dem Vorstrecker 9 in angehobener Position. Das erfindungsgemäße Werkzeug weist ein Oberteil 1 auf, eine Kopfplatte 11 ein Oberwerkzeug 6, mindestens einen Niederhalter 7 und einen Streckhelfer 9. Weiterhin umfasst es ein Unterteil 2 mit mindestens einer Grundplatte 3, einem Unterwerkzeug 4 und einem Formsegment 5. Der Streckhelfer 9 weist mindestens 3 Segmente 10 auf und ist über einen Flansch 17 und eine Vorstreckerstange 14 mittels eines zweiten Antriebs 16 vertikal bewegbar. Koaxial zur Vorstreckerstange 14 ist in derselben eine Betätigerstange 13 vertikal bewegbar angeordnet, die an ihrem unteren Ende eine Kulisse 12 trägt, die mit Konturen ausgerüstet ist, die mit entsprechenden Gegenkonturen an den Segmenten 10 so zusammenarbeiten, dass bei vertikalen Bewegungen der Betätigerstange 13 die Segmente 10 sich über eine nicht dargestellte Führung horizontal bewegen.
Das erfindungsgemäße Werkzeug ist in das Formaggregat einer Thermoformmaschine eingebaut und verformt zuvor erwärmte thermoplastische Kunststofffolie zu Formteilen.
2 zeigt das erfindungsgemäße Werkzeug in abgesenkter Position, nachdem etwa die Hälfte der vorgesehenen Bewegung ausgeführt ist, wobei die Segmente 10 noch im zusammengeschobenen Zustand zu sehen sind.
3 zeigt das erfindungsgemäße Werkzeug in abgesenkter Position, nachdem etwa die Hälfte der vorgesehenen Bewegung ausgeführt ist und die Segmente nach außen bewegt worden sind. Diese Wegstrecke ist variabel, genauso wie die Bewegungsgeschwindigkeit der Segmente 10.
4 zeigt das erfindungsgemäße Werkzeug in abgesenkter Position, nachdem die vorgesehene Bewegung vollständig ausgeführt ist und die Segmente 10 in der nach außen bewegten Position gehalten werden. Die horizontale Bewegung der Segmente 10 kann in vorteilhafter Weise auch erst dann erfolgen, wenn der Vorstrecker 9 bereits seine unterste Lage erreicht hat. Die Antriebe 15, 16 fahren dabei eine erste Wegstrecke synchron, danach erhöht der erste Antrieb 15 seine Absinkgeschwindigkeit, damit die Kulisse 12 die Segmente 10 horizontal nach außen bewegen kann. Durch die getrennten Antriebe 15, 16 ist die Bewegung der Segmente 10 in Bezug auf Geschwindigkeit, Start- und Endpunkt frei einstellbar.
Es ist erfinderisch vorgesehen, das Formwerkzeug zum Tiefziehen von Behältern aus einer erwärmten Folienbahn 8 aus thermoplastischem Kunststoff, bestehend aus Oberteil 1 und Unterteil 2, wobei das Unterteil 2 die Formsegmente 5 trägt und das Oberteil 1 pro Formnest einen Niederhalter 7 und einen darin verschiebbaren Streckhelfer 9, wobei die Stange 13 des Streckhelfers 9 im Niederhalter 7 geführt ist und über eine Sammelplatte mit einer Antriebseinrichtung 16 verbunden ist, so auszubilden, dass der Streckhelfer 9 eine vorformende Kontur aufweist, die mindestens dreiteilig ausgebildet ist, wobei Segmente 10 die vorformende Kontur bilden und die Segmente 10 horizontal bewegbar am Streckhelfer 9 angeordnet sind und dass die Segmente 10 durch eine axial bewegliche Betätigerstange 13, die koaxial in einer hohlen Vorstreckerstange 14 angeordnet ist und die am unteren Ende eine Kulisse 12 aufweist, bewegt werden. Es ist dabei vorteilhaft, wenn die vorformende Kontur einen Flansch 17 aufweist, der unbeweglich am Vorstrecker 9 angeordnet ist. Die Segmente 10 können an ihren Längsseiten vorteilhaft so ausgebildet sein, dass die Längsseiten der Segmente 10 in alternierender Weise Vorsprünge 20 oder Rücksprünge 19 aufweisen, die so angeordnet sind, dass die Vorsprünge 20 die Rücksprünge 19 so durchdringen, dass sich eine im Wesentlichen geschlossene vorformende Kontur ausbildet. Die Betätigerstange 13 kann vorteilhafterweise hohl ausgebildet sein zur Zufuhr von Formluft. Es ist vorteilhaft, wenn die Segmente 10 mit einem elastischen Material umkleidet sind, und das elastische Material durch die radiale Bewegung der Segmente 10 gedehnt wird. Ebenso vorteilhaft ist es, wenn die Segmente 10 beheizt sind. Es ist erfinderisch vorgesehen, das Verfahren zum Tiefziehen von Behältern aus einer erwärmten Folienbahn 8 aus thermoplastischem Kunststoff in einem Form- oder Form/Stanzwerkzeug, bei dem die erwärmte Folienbahn 8 nach dem Zusammenfahren des Form- oder Form-/Stanzwerkzeugs ein Streckhelfer 9 die erwärmte Folienbahn 8 vorstreckt, so auszubilden, dass der Streckhelfer 9 eine erste Strecke in die Folienbahn 8 eintaucht und währenddessen oder anschließend die Segmente 10 horizontal nach außen bewegt werden und der Streckhelfer 9 anschließend sich um eine zweite Strecke mit nach außen bewegt gehaltenen Segmenten 10 in seine Endposition bewegt.
Bezugszeichenliste

1: Oberteil
2: Unterteil
3: Grundplatte
4: Unterwerkzeug
5: Formsegment
6: Oberwerkzeug
7: Niederhalter
8: Folienbahn
9: Streckhelfer
10: Segment
11: Kopfplatte
12: Kulisse
13: Betätigerstange
14: Vorstreckerstange
15: Erster Antrieb
16: Zweiter Antrieb
17: Flansch
18: Formluftzufuhr
19: Rücksprung
20: Vorsprung

Claims

Formwerkzeug zum Tiefziehen von Behältern aus einer erwärmten Folienbahn (8) aus thermoplastischem Kunststoff, bestehend aus Oberteil (1) und Unterteil (2), wobei das Unterteil (2) die Formsegmente (5) trägt und das Oberteil (1) pro Formnest einen Niederhalter (7) und einen darin verschiebbaren Streckhelfer (9), wobei die Stange (13) des Streckhelfers (9) im Niederhalter (7) geführt ist und über eine Sammelplatte mit einer Antriebseinrichtung (16) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Streckhelfer (9) eine vorformende Kontur aufweist, die mindestens dreiteilig ausgebildet ist, wobei Segmente (10) die vorformende Kontur bilden und die Segmente (10) horizontal bewegbar am Streckhelfer (9) angeordnet sind und dass die Segmente (10) durch eine axial bewegliche Betätigerstange (13), die koaxial in einer hohlen Vorstreckerstange (14) angeordnet ist und die am unteren Ende eine Kulisse (12) aufweist, bewegt werden.
Formwerkzeug gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vorformende Kontur einen Flansch (17) aufweist, der unbeweglich am Vorstrecker (9) angeordnet ist.
Formwerkzeug gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente (10) an ihren Längsseiten so ausgebildet sind, dass die Längsseiten der Segmente (10) in alternierender Weise Vorsprünge (20) oder Rücksprünge (19) aufweisen, die so angeordnet sind, dass die Vorsprünge (20) die Rücksprünge (19) so durchdringen, dass sich eine im Wesentlichen geschlossene vorformende Kontur ausbildet.
Formwerkzeug gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigerstange (13) hohl ausgebildet ist zur Zufuhr von Formluft.
Formwerkzeug gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente (10) mit einem elastischen Material umkleidet sind und das elastische Material durch die radiale Bewegung der Segmente (10) gedehnt wird.
Formwerkzeug gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente (10) beheizt sind.
Verfahren zum Tiefziehen von Behältern aus einer erwärmten Folienbahn (8) aus thermoplastischem Kunststoff in einem Formwerkzeug gemäß Anspruch 1, bei dem die erwärmte Folienbahn (8) nach dem Zusammenfahren des Form- oder Form/Stanzwerkzeugs ein Streckhelfer (9) die erwärmte Folienbahn (8) vorstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass der Streckhelfer (9) eine erste Strecke in die Folienbahn (8) eintaucht und währenddessen oder anschließend die Segmente (10) horizontal nach außen bewegt werden und der Streckhelfer (9) anschließend sich um eine zweite Strecke mit nach außen bewegt gehaltenen Segmenten (10) in seine Endposition bewegt.