DE1209721B

DE1209721B - Process for the production of containers from thermoplastic material

Info

Publication number: DE1209721B
Application number: DEJ25527A
Authority: DE
Inventors: Bryant Edwards
Original assignee: Illinois Tool Works Inc
Current assignee: Illinois Tool Works Inc
Priority date: 1959-12-10
Filing date: 1960-12-08
Publication date: 1966-01-27

Description

Verfahren zum Herstellen von Behältern aus thermoplastischem Kunststoff Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Behältern, insbesondere Bechern, mit glatter Innenwand, die durch eine Vielzahl einzelner Lufträume eine erhöhte Wärmedämmung in radialer Richtung aufweisen, aus einem vorzugsweise mittels eines Extruders hergestellten streifenförmigen Band aus thermoplastischem Kunststoff.Process for the production of containers from thermoplastic material The invention relates to a method for manufacturing containers, in particular Cups, with a smooth inner wall, which are created by a multitude of individual air spaces Have increased thermal insulation in the radial direction, preferably from a means an extruder made strip-shaped tape made of thermoplastic material.

Es ist bereits bekannt, eine geschichtete Folie im Ziehverfahren zu verformen. Sofern man aber an Stelle einer solchen Schichtplatte eine profilierte Platte oder Folie verformen, insbesondere zu einem Becher od. dgl. tiefziehen will, wofür eine Erweichung der profilierten Folie erforderlich ist, tritt leicht eine Abflachung und Verformung des ursprünglichen Profils auf. It is already known to draw a layered film to deform. If, however, one has a profiled one instead of such a layered plate Want to deform plate or film, in particular into a cup or the like, deep-draw, what a softening of the profiled film is required, occurs easily Flattening and deformation of the original profile.

Um nun mit geringem Aufwand in einfacher Weise Kunststoffbehälter und insbesondere Becher herzustellen, die eine erhöhte Wärmedämmung besitzen, ist es erforderlich, die Verformung des Bandes, aus dem der Behälter hergestellt werden soll, so vorzunehmen, daß die zur Erhöhung der Wärmedämmung eingebrachten Vertiefungen bzw. Erhebungen bei der weiteren Verformung nicht abgeflacht oder zerstört werden. To now with little effort in a simple manner plastic container and in particular to produce cups that have increased thermal insulation it required the deformation of the tape from which the container will be made should be carried out in such a way that the indentations made to increase the thermal insulation or elevations are not flattened or destroyed during further deformation.

Erfindungsgemäß wird dazu vorgeschlagen, daß das Band bei Plastifizierungstemperatur ohne Längs-oder Breitenstreckung mit einer Vielzahl dicht nebeneinanderliegender, die scheinbare Banddicke vergrößernder und durch Verdünnung der übrigen Bandteile erzeugter Erhebungen versehen und dann gegen den elastischen Gegendruck der zwischen den Erhebungen eingeschlossenen Luft zu dem gewünschten Behälter verformt wird. According to the invention it is proposed that the tape at plasticizing temperature without lengthwise or widthwise stretching with a large number of closely spaced, increasing the apparent band thickness and thinning the remaining parts of the band Generated elevations provided and then against the elastic counterpressure between The air trapped in the bumps is deformed into the desired container.

Der erfindungsgemäß vorgeschlagene Gegendruck verhindert eine Abflachung der Erhebungen und stellt dadurch die Ausbildung eines Behälters mit den erwiinschten Luftzwischenräumen sicher. The counter pressure proposed according to the invention prevents flattening of the surveys and thereby represents the formation of a container with the desired Air gaps safe.

Der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Kunststoffbehälter kann, mit Heißgetränken gefüllt, ohne weiteres erfaßt werden, ohne daß der Benutzer beim Trinken oder Tragen des Behälters durch allzu großen Wärmeübergang belästigt wird. The plastic container produced by the method according to the invention can, filled with hot beverages, be easily detected without the user bothered by excessive heat transfer when drinking or carrying the container will.

Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet eine wirtschaftliche Herstellung solcher Behälter aus bandförmiger Kunststoffolie, wie sie beispielsweise von einem Extruder geliefert wird. Solche stapelfähigen Behälter sind besonders für Verkaufsautomaten geeignet und sind deshalb besonders leicht ausgebildet. The process according to the invention allows economical production such a container made of ribbon-shaped plastic film, as it is, for example, from a Extruder is delivered. Such stackable containers are particularly useful for vending machines suitable and are therefore particularly light.

Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet ferner, was für den angegebenen Verwendungszweck besonders wichtig ist. eine toleranzgenaue und doch sclinelle Flerstellung in großen Stückzahlen. The inventive method also allows what for the specified Intended use is particularly important. a tolerance-precise and yet sclinelle production in large numbers.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Behälter zeichnen sich ferner durch eine, gemessen am Werkstoffaufwand, große Festigkeit aus. Sie weisen vor allem keine Falzverbindungen auf, die sich beim Füllen mit Heißgetränken lösen könnten. Die Ausbildung der Behälter gewährleistet eine Wärmedämmung, wie sie bei den einfachen einwandigen Behältern aus dünner Kunststoffolie nicht erzielt werden kann. Dennoch besitzt der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Behälter praktisch kein größeres Gewicht als ein bekannter einfacher Behälter aus einer glatten dünnen Kunststoffolie. Draw the containers produced by the method according to the invention is also characterized by a high level of strength, measured in terms of the amount of material used. she Above all, they do not have any fold connections that arise when filling with hot beverages could solve. The design of the container ensures thermal insulation, such as it is not achieved with the simple single-walled containers made of thin plastic film can be. Nevertheless, the one produced by the method according to the invention has Container practically no greater weight than a known simple container a smooth, thin plastic film.

In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorgeschlagen, daß das mit Erhebungen versehene Band vor seiner Verformung-zu Behältern mit einer die Erhebungen abdeckenden Deckfolie aus thermoplastischem Kunststoff zusammengeführt und bei Plastifizierungstemperatur verbunden wird. In a further development of the method according to the invention, it is proposed that that the raised band prior to its deformation-to containers with a the elevations covering the cover sheet made of thermoplastic material and is connected at plasticizing temperature.

Diese Deckfolie schließt die zwischen den Erhebungen befindlichen Lufträume ab und erhöht damit die Wärmedämmwirkunt; der Wand. Andererseits wird dem Behälter dadurch ein gefälligeres Aussehen verliehen und auch die Ansammlung von Schmutz verhindert.This cover sheet closes those located between the elevations Air spaces and thus increases the thermal insulation effect; the wall. On the other hand will the container thereby given a more pleasing appearance and also the collection prevented from dirt.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt Fig. 1 eine teilweise aufgeschnittene perspektivische Darstellung eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herzustellenden Behälters, F i g. 2 einen Ausschnitt aus der Wand des Behälters nach Fig. 1, F i g. 3 in perspektivischer Darstellung einen Teil einer Profolwalze zur Ausübung des Verfahrens, Fig. 4 einen Teilschnitt durch die Wand eines nach einem abgewandelten Verfahren hergestellten Behälters, F i g. 5 eine perspektivische Darstellung eines Verfahreussehrittes, Fig. 6 eine perspektivisch vergrößerte Teildarstellung des in Fig. 5 dargestellten Verfahrensschrittes, F i g. 7 eine schematische Darstellung des zweiten Verfahrensschrittes zur Herstellung eines Behälters und F i g. 8 einen vergrößerten Teilschnitt aus F i g. 7. The invention is explained in more detail below with reference to the drawings. It shows Fig. 1 is a partially cut-away perspective Representation of a container to be produced by the method according to the invention, F i g. 2 shows a section from the wall of the container according to FIG. 1, FIG. 3 in perspective Representation of a part of a profile roller for carrying out the method, FIG. 4 a Partial section through the wall of a manufactured according to a modified process Container, F i g. 5 a perspective illustration of a movement step, FIG. 6 is a perspective enlarged partial illustration of that shown in FIG. 5 Process step, F i g. 7 shows a schematic representation of the second process step for the production of a container and FIG. 8 is an enlarged partial section F i g. 7th

Der in Fig. 1 dargestellte, nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Behälter 62 besitzt einen Boden 64, einen daran anschließenden Standreif 66, einen Absatz 68 und eine Seitenwandung 70, die oberseitig in dem Ringwulst 72 endet. Auf seiner Außenseite ist der Behälter mit sich kreuzenden stegartigen Erhebungen versehen, zwischen denen wabenartige Hohlräume 49 stehenbleiben. The one shown in Fig. 1, according to the method according to the invention The container 62 produced has a bottom 64, an adjoining standing hoop 66, a shoulder 68 and a side wall 70, which on the upper side in the annular bead 72 ends. On its outside is the container with crossing web-like elevations provided, between which honeycomb-like cavities 49 remain.

Wie man aus der vergrößerten Darstellung in Fig.2 erkennt, besteht die Seitenwand 70 des Behälters aus sich netzartig kreuzenden Stegen 58, 60, die sich von der dünnen Grundwandung 54 etwa rechtwinklig auswärts erstrecken und zwischen sich eine Vielzahl von Waben 49 bilden. As can be seen from the enlarged view in FIG the side wall 70 of the container from webs 58, 60 crossing each other like a network, the extend approximately at right angles outward from the thin base wall 54 and between A multiplicity of honeycombs 49 are formed.

In Fig.3 ist ein Teil einer Formwalze 14 dargestellt, die zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet wird. Auf der Zylindermantelfläche dieser Walze ist eine Vielzahl vorspringender Noppen 38 angeordnet. Diese Noppen besitzen eine etwa ebene rechteckige Grundfläche 40 und vier zur Walzenmitte hin gegeneinander divergierende Seitenflächen 42, 44, 46 und 48. Die Höhe dieser Noppen beträgt im allgemeinen nur zwischen 0,1 und 1,0 mm. In Figure 3, a part of a forming roller 14 is shown, which is used to exercise of the method according to the invention is used. On the cylinder surface of this A plurality of protruding knobs 38 are arranged on the roller. Own these knobs an approximately flat rectangular base area 40 and four towards the center of the roller against one another diverging side surfaces 42, 44, 46 and 48. The height of these knobs is im generally only between 0.1 and 1.0 mm.

Auch die Dicke des Kunststoffstreifens vor der Verformung liegt im allgemeinen in der Größenordnung von Bruchteilen eines Millimeters.The thickness of the plastic strip before the deformation is also in generally on the order of fractions of a millimeter.

Die Formwalze 14 erzeugt in dem aus einem Extruder od. dgl. kommenden, auf Plastifizierungstemperatur befindlichen Kunststoffband eine Vielzahl von Hohlräumen49, deren Zahl und Größe den Noppein 38 entspricht. Die Gestalt des die Formwalze verlassenden Kunststoffstreifens wird ebenfalls durch die Darstellung in F i g. 2 wiedergegeben. The forming roller 14 produced in the or the like coming from an extruder, Plastic tape at the plasticizing temperature has a large number of cavities49, the number and size of which correspond to the nubs 38. The shape of the one exiting the forming roll Plastic strip is also shown in FIG. 2 reproduced.

In Fig. 4 ist ein solcher Kunststoffstreifen im Schnitt dargestellt, wobei allerdings die eingeprägten Waben noch durch eine Deckfolie 30 verschlossen sind, wie nachfolgend noch erläutert wird. In Fig. 4 such a plastic strip is shown in section, however, the embossed honeycombs are still closed by a cover film 30 as will be explained below.

Bei der schematischen Darstellung einer Anlage zur Ausübung des Verfahrens in Fig.5 ist bei 10 schematisch ein Extruder üblicher Bauart angedeutet, der ein Bandl2 aus thermoplastischem Kunststoff von vorgegebener Breite und Dicke liefert. Vorzugsweise wird für Becher Polystyrol verarbeitet. Selbstverständlich können auch andere thermoplastische Kunststoffe nach dem erfindungsgemäßen Verfahren verarbeitet werden. Der Streifen bzw. das Band 12 wird zwischen einem Walzspalt hindurchgeführt, der einerseits von der bereits an Hand der Fig.3 beschriebenen Formwalze 14 und andererseits von der dieser unterhalb des Streifens gegenüberstehenden glatten Stützwalze 16 gebildet wird. Der Abstand der Noppen der Formwalze 14 von der Mantelfläche der glatten Walze 16 ist so eingestellt, daß die ausgeprägten Erhebungen durch eine Grundfolie (Position 54 in F i g. 2 und in F i g. 4) miteinander verbunden bleiben. In the schematic representation of a system for carrying out the process In Figure 5, an extruder of conventional design is indicated schematically at 10, the one Bandl2 made of thermoplastic material delivers a predetermined width and thickness. Polystyrene is preferably used for cups. Of course you can too other thermoplastics processed by the method according to the invention will. The strip or the band 12 is passed between a roll gap, on the one hand by the forming roller 14 and already described with reference to FIG on the other hand from the this smooth support roller facing below the strip 16 is formed. The distance between the knobs of the forming roller 14 from the outer surface of the smooth roller 16 is set so that the pronounced elevations by a Base film (item 54 in FIG. 2 and in FIG. 4) remain connected to one another.

Der aus dem Walzspalt austretende Streifen 18 besitzt also ein Profil ähnlich dem in Fig. 2 dargestellten Profil 70. Dieses Halbfabrikat kann nun entweder direkt einer Verformungseinrichtung, wie sie in Fig.7 links andeutungsweise dargestellt ist, zugeführt und zu Bechern od. dgl. verarbeitet werden, oder der Streifen 18 wird, wie in F i g. 5 dargestellt, noch mit einer Deckfolie30 versehen. Diese Deckfolie wird von einem ebenfalls nur schematisch angedeuteten Extruder26 geliefert, kann aber selbstverständlich auch von einer Vorratsrolle abgenommen werden. Die Deckfolie 30 wird über die Führungswalzen 32 und 34 einem weiteren Walzenpaar 20, 22 zugeführt, durch das auch der bereits vorgeformte Streifen 18 hindurchgeführt wird. Unmittelbar vor dem von diesen beiden Walzen 20, 22 gebildeten Spalt befindet sich eine stabförmige Heizeinrichtung 28, die die Folie 30 und die Oberkanten der Stege des Bandes 18 so weit erwärmt, daß diese Flächen beim Durchlaufen zwischen den Walzen 20 und 22 einwandfrei miteinander verschweißen. In Fig. 6 sind die Heizvorrichtung28 und die beiden miteinander zu verschweißenden Kunststoffstreifen 18 und 30 vergrößert perspektivisch dargestellt. Einen Schnitt durch das auf den Walzen 20, 22 austretende Halbfabrikat 24 zeigt die bereits erwähnte Fig. 4. Wie man sieht, erheben sich von der mit einer glatten Unterfläche 56 versehenen Grundfolie 54 stegartige Wände 58, 60, zwischen denen Waben 49 gebildet werden, die wiederum durch die Deckfolie 30 abgedeckt werden. The strip 18 emerging from the roll gap thus has a profile similar to the profile 70 shown in Fig. 2. This semi-finished product can now either directly to a deformation device, as indicated in FIG. 7 on the left is fed and processed into cups or the like, or the strip 18 is, as shown in FIG. 5, also provided with a cover film30. This cover sheet is supplied by an extruder26, which is also only indicated schematically, can but of course can also be removed from a supply roll. The cover sheet 30 is fed to a further pair of rollers 20, 22 via the guide rollers 32 and 34, through which the already preformed strip 18 is also passed. Direct in front of the gap formed by these two rollers 20, 22 there is a rod-shaped gap Heating device 28, which covers the film 30 and the upper edges of the webs of the belt 18 heated so far that these surfaces when passing between the rollers 20 and 22 weld together properly. In Fig. 6, the heater 28 and the two plastic strips 18 and 30 to be welded together, enlarged in perspective shown. A section through the semi-finished product emerging on the rollers 20, 22 24 shows the already mentioned Fig. 4. As you can see, rise from the with a smooth lower surface 56 provided base film 54 web-like walls 58, 60, between which honeycombs 49 are formed, which in turn are covered by the cover film 30.

F i g. 7 zeigt in schematisch vereinfachter Darstellung eine Verformungseinrichtung 100 zur Herstellung von Behältern, insbesondere Bechern, aus dem vorstehend beschriebenen Halbfabrikat. Das auf einer Vorratsrolle 102 befindliche Band 13 (bzw. ein mit einer Deckfolie versehenes entsprechendes Band 24) läuft mit seiner glatten Seite unter einer Heizvorrichtung 104 vorbei und wird dort auf Plastifizierungstemperatur erwärmt. Dann wird das Band zwischen einer oberen Klemmplatte 106 und einer unteren Klemmplatte 108 der Verformungseinrichtung100 festgeklemmt. In den Klemmplatten sind Öffnungen 110 und 112 vorgesehen, deren Durchmesser größer als der der darüber befindlichen Patrize 114 bzw. der darunter befindlichen Matrize 116 sind. Die Patrize 114 umfaßt einen Stempel 118 und ein an dessen oberem Ende befindliches kombiniertes Klemm- und Stanzwerkzeug 120. Der Hohlraum der Matrize 116 ist kegelstumpfförmig ausgebildet und weist eine Seitenwandung 122, einen Absatz 126 und einen kurzen Bodenbereich 128 auf. F i g. 7 shows a deformation device in a schematically simplified representation 100 for the production of containers, in particular cups, from what has been described above Semi-finished product. The tape 13 located on a supply roll 102 (or one with a Corresponding tape 24) provided with cover film runs under with its smooth side a heating device 104 and is heated there to plasticizing temperature. Then the tape is sandwiched between an upper clamp plate 106 and a lower clamp plate 108 of the deforming device 100 clamped. There are openings in the clamping plates 110 and 112 are provided, the diameter of which is greater than that above The male part 114 or the female part 116 below it. The male part 114 comprises a punch 118 and a combined clamping device located at its upper end and punch 120. The cavity of the die 116 is frustoconical and has a side wall 122, a shoulder 126 and a short bottom area 128 on.

In dem Matrizenhohlraum ist ein Auswerferl30 angeordnet, dessen Kopf während des eigentlichen Verformungsvorganges den Matrizenboden bildet. An ejector 30 is arranged in the die cavity, its head forms the die base during the actual deformation process.

Im Bodenbereich 128 des Matrizenhohlraumes sind Kanäle 132 angeordnet. Außer diesen Kanälen sind keine weiteren Öffnungen in der Seitenwandung 122 vorgesehen.Channels 132 are arranged in the bottom region 128 of the die cavity. Apart from these channels, no further openings are provided in the side wall 122.

Beim Verformungsvorgang wird das zugeführte Band 18 zunächst von den einander gegenüberliegenden Klemmplatten 106, 108 festgelegt. Daraufhin werden die Matrize 116 und der Stempel 118 ineinandergeschoben, wobei der Werkstoff des Bandes 18 in einem mechanischen Tiefziehvorgang in den Matrizenhohlraum eingezogen wird. Anschließend wird pneumatisch ein Differenzdruck erzeugt, durch den sich die Kunststoffolie vom Stempel löst und sich allseitig an die Innenwand der Matrize anlegt. During the deformation process, the supplied tape 18 is initially from the opposite Clamping plates 106, 108 set. The die 116 and the punch 118 are then pushed into one another, with the material of the band 18 in a mechanical deep-drawing process in the die cavity is withdrawn. A differential pressure is then generated pneumatically by which the plastic film separates from the stamp and adheres to the inner wall on all sides the die.

Dabei ist zwischen dem Ringbund 126 und der Klemmplatte 124 der Matrizenmündung Luft eingeschlossen. Dadurch wird ein nachgiebiger Gegendruck auf den Werkstoff im Bereich der Seitenwandung ausgeübt, wodurch ein Flachdrücken der vorstehenden Wabenwände 58 und 60 verhindert wird.The die mouth is between the collar 126 and the clamping plate 124 Trapped air. This creates a resilient counter pressure on the material exerted in the area of the side wall, thereby flattening the above Honeycomb walls 58 and 60 is prevented.

Sofern an Stelle des mit offenen Waben versehenen Bandes 18 ein mit einer Deckfolie gemäß F i g. 4 bis 6 versehenes Band 24 zur Herstellung der Behälter verwendet wird, kann man das Band auch so zuführen, daß die Deckfolie auf der Innenseite des fertigen Behälters zu liegen kommt. If instead of the band 18 provided with open honeycomb a with a cover sheet according to FIG. 4 to 6 provided belt 24 for the manufacture of the containers is used, the tape can also be fed so that the cover sheet is on the inside of the finished container comes to rest.

Sofern man jedoch eine Kunststoffolie 18 mit offenen Waben verwendet, wird diese so zugeführt, daß die glatte Seite später auf der Innenseite des Behälters liegt. Man erkennt diese Anordnung des Bandes 18 aus F i g. 8, die einen vergrößerten Schnitt der Stelle VIII in F i g. 7 zeigt. If, however, a plastic film 18 with open honeycombs is used, this is fed so that the smooth side is later on the inside of the container lies. This arrangement of the belt 18 can be seen from FIG. 8, which is an enlarged Section of point VIII in FIG. 7 shows.

In einem Ausführungsbeispiel wurden der Formwalze 14 (Fig. 5) Folien 12 mit einer Stärke von 0,8 mm zugeführt. Nach der Verformung betrug dann die Dicke des mit Waben versehenen Bandes 18 etwa 1,5 mm. Nach dem Tiefziehen und Verarbeiten dieses Bandes zu einem Behälter betrug dann die scheinbare Dicke der Seitenwandung des Behälters noch immer 0,6 mm, während vergleichsweise bei Verformung einer glatten Folie ohne Erhebungen, von ebenfalls 0,8 mm Stärke, die Dicke der Behälterwandung etwa 0,3 mm beträgt. Durch das erfindung gemäße Verfahren wurde also die scheinbare Dicke der Behälterwandung, d. h. der Abstand der den Behälter haltenden Finger von der mit der heißen Flüssigkeit in Berührung stehenden Innenwandung des Behälters, auf das doppelte erhöht, ohne daß der Werkstoffaufwand und damit das Gewicht des Bechers vergrößert worden wäre. Die nach diesem Verfahren hergestellten Behälter besitzen demnach, bei gleichem Gewicht wie herkömmliche Behälter, eine wesentlich höhere Wärmedämmwirkung und zusätzlich eine größere Festigkeit. In one embodiment, the forming roll 14 (Fig. 5) were foils 12 with a thickness of 0.8 mm. After the deformation, the thickness was then of the honeycomb band 18 about 1.5 mm. After deep drawing and processing this tape to a container was then the apparent thickness of the side wall of the container still 0.6 mm, while comparatively when deformed a smooth Foil without bumps, also 0.8 mm thick, the thickness of the container wall is about 0.3 mm. The process according to the invention thus became the apparent thickness the container wall, d. H. the distance of the fingers holding the container from the inner wall of the container in contact with the hot liquid, doubled without reducing the cost of materials and thus the weight of the Bechers would have been enlarged. The containers made by this process therefore have, with the same weight as conventional containers, an essential higher thermal insulation effect and, in addition, greater strength.

Claims

Claims: 1. A method for producing containers, in particular Cups, with a smooth inner wall, which are created by a multitude of individual air spaces Have increased thermal insulation in the radial direction, preferably from a means strip-shaped tape made of thermoplastic material produced by an extruder, d a d u r c h g e - indicates that the belt (12) is at the plasticizing temperature without lengthwise or widthwise stretching with a large number of closely spaced, increasing the apparent band thickness and thinning the remaining parts of the band generated elevations (58, 60) and then against the elastic counterpressure deforms the air trapped between the elevations into the desired container will.

2. The method according to claim 1, characterized in that the with Bumps provided tape before its deformation into containers with one the bumps covering cover film (30) made of thermoplastic material and brought together is connected at plasticizing temperature.

Documents considered: French patent specification No. 1 149 958.