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Vorrichtung zum Warmverformen thermoplastischer Folien zu Hohlkörpern
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Warmverformen thermoplastischer
Folien zu Hohlkörpern, insbesondere Verpackungsbehältern, Stülpdeckeln für Verpackungsbehälter
od. dgl., bei der die Folie durch einen Wärmestrahler erwärmt und während der Verformung
auf einer Matrize festgehalten wird.
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Zur Warmverformung thermoplastischer Folien werden diese üblicherweise
in ebenem Zustand zwischen zwei Klemmrahmen eingespannt bzw. mittels eines Rahmens
unmittelbar gegen die Matrizenform festgeklemmt. Nach ihrer Plastifizierung durch
Anwendung von Wärme wird die Folie mechanisch oder pneumatisch in die gewünschte
Form gebracht.
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Dabei hat es sich herausgestellt, daß sich an den Behältern in deren
Übergangszone vom festgeklemmten Rand zu der daran anschließenden Behälterwand hin
häufig Risse bildeten. Dieser Nachteil ergibt sich dadurch, daß die Folie in diesem
Bereich infolge Wärmeableitung über den Klemmrahmen abgekühlt wird, so daß in dieser
Zone die nötige Plastifizierungstemperatur bei der Verformung nicht vorhanden ist.
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Man ist deshalb schon dazu übergegangen, den Folienzuschnitt größer
zu wählen, um zunächst den Rand am Behälter breiter halten und anschließend beschneiden
oder abstanzen zu können. Da das Festhalten der Folie am äußersten Teil des nun
derart verbreiterten Randes erfolgt, verlagert sich zwar die durch Rißbildung gefährdete
Zone von der Behälterwand weg. Nach dem Entfernen dieser Zone und des festgeklemmten
Teils des Randes verbleibt dann ein flacher Rand zur Befestigung eines Deckels an
der Behälterwandung. Dieses Verfahren ist aber durch den großen Abfall an Folienmaterial
verhältnismäßig teuer.
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Ferner ist eine Vorrichtung der vorliegenden Art bekannt, bei der
zwischen dem Wärmestrahler und der zu erwärmenden Folie ein die Wärmestrahlen durchlässiger
Werkstoff angeordnet ist, wobei die eigentliche Klemmstelle der Folie ebenso erwärmt
wird wie der übrige Teil der Folie. Bei den Formwerkzeugen dieser Vorrichtung wird
eine Abschirmung verwendet, welche die Wärmestrahlen mehr oder weniger von der Folie
abhält. Mit dieser Abschirmung soll das Gegenteil von dem erreicht werden, was bei
der Erfindung angestrebt wird, zumindest -bezüglich des festgehaltenen Teils der
Folie.
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Wenn angenommen wird, daß ein bei dem bekannten Werkzeug vorgesehener
Festhaltering mit der Zeit ebenfalls aufgeheizt wird und damit zu einer indirekten
Erwärmung der Folie beiträgt, dann werden hier-
durch jedoch keine exakten Temperaturverhältnisse
geschaffen. Demgegenüber soll bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die für die
Wärmestrahlen durchlässige Klemmeinrichtung selbst weniger erwärmt werden, dagegen
um so mehr die Folie selbst, so daß man den Idealverhältnissen nunmehr wesentlich
näherkommen kann als bisher.
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Bei einer weiteren bekannten Vorrichtung der vorliegenden Art ist
die Heizeinrichtung so gestaltet, daß die Heizkörper auch die Einspannstelle der
Folie miterwärmen. Da jedoch in diesem Fall die gesamte Platte einschließlich des
festgehaltenen Teiles beheizt wird, besteht die Gefahr der Überhitzung an der Festspannstelle
für die Folie. Wenn man berücksichtigt, daß der Wärmeübergang durch Strahlung ein
wesentlich höheres Temperaturgefälle ergibt als dies bei der unmittelbaren Wärmeleitung
der Fall ist, dann muß die Platte also verhältnismäßig stark erhitzt werden, um
noch genügend Strahlungswärme an die Folie abgeben zu können, während andererseits
an der Festspannzone die Wärme unmittelbar auf die Folie geht und somit rascher
höhere Temperaturen erreicht werden. Diese Verhältnisse werden um so ungünstiger,
je schmaler die Festspannzone ist. Diese soll aber, um Material zu sparen, in vielen
Fällen möglichst schmal sein.
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Um diese Nachteile zu vermeiden, wird gemäß der Erfindung im wesentlichen
vorgeschlagen, daß wenigstens ein Teil des die Folie auf der Matrize haltenden Werkzeugs
aus einem für Wärmestrahlen durchlässigen Werkstoff besteht, so daß durch diesen
Teil des Festhaltewerkzeugs hindurch die Strahlen des Wärmestrahlers auch auf den
festgehaltenen Teil der zu verformenden Folie gelangen können.
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Dabei kann nach einem besonderen Erfindungsmerkmal vorgesehen werden,
daß der die Wärmestrahlung durchlassende Teil des Haltewerkzeuges aus Glas besteht
und die Form einer Platte aufweist,
welche in einem Rahmen des Haltewerkzeuges
angebracht ist.
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Bei dieser Ausführungsart können außerdem auf der genannten Platte
Blenden beliebiger Art und Form derart angeordnet sein, daß sie sich. im Durchgang
der Wärmestrahlen von der Heizvorrichtung zur Folie befinden, so daß manche Teile
der Folie mehr oder weniger stark, je nach - Wärmebedarf, erhitzt werden.
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Nachstehend wird die Erfindung an Hand von zwei Ausführungsbeispielen
und schematischen Zeichnungen näher erläutert.
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F i g. 1 zeigt eine Vorrichtung zum Herstellen von Behältern mit
Bördelrand im Querschnitt und F i g. 2 eine Vorrichtung zum Herstellen von Behältern
mit Flachband im Querschnitt.
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Bei den beiden dargestellten Ausführungsbeispielen werden die zu
verformenden Folien mittels eines beweglichen Klemmstücks 1 unmittelbar gegen den
oberen Rand einer demgegenüber festliegenden becherfFdrmigen Matrize 2 festgeklemmt.
Damit die Folien auch während ihrer Verformung zu Behältern B in der - KIemmzone
genügend plastisch sind, besteht das Klemmstück 1 aus einem Metallrahmen 3 und einer
in diesem eingesetzten Platte 4 aus einem für Strahlungswärme durchlässigen Werkstoff,
z. B.
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Glas. Durch diese Platte 4, die mit den Folien in Berührung kommt,
dringen von einer darüber angeordneten Heizvorrichtung 5 aus Wärmestrahlen unter
anderem auch zu den Klemmzonen durch und halten derart die Folien in plastischem
Zustand.
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Die Verformung der Folien erfolgt bei den gezeigten Ausführungsbeispielen
durch Erzeugen eines Unterdruckes in der Matrize 2, wofür diese Matrize in ihrem
Boden mehrere Bohrungen 6 aufweist, die in eine mit einer Sa(tgleitung 8 verbundene
Kammer 7 münden.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 werden Behälter B mit
Bördelrand hergestellt, während die Vorrichtung der Fig. 2 zum Fertigen von Behältern
B mit flachem Rand bestimmt ist. Der Rahmen 3 des Klemmstückes 1 ist gemäß F i g.
1 derart ausgebildet, daß er die Matrize 2 in ihrem oberen Randteil mit geringem
Abstand umfaßt. Beim Abschließen der Matrize 2 mittels des Rahmens 3 wird der Umfangsrand
der auf die Matrize 2 aufgelegten, in plastischem Zustand befindlichen Folie nach
unten gegen die - Seitenwände der Matrize 2 umgebogen.
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Nach dem Festklemmen des umgebogenen Folien-
randes erfolgt die Formgebung
der Folie zu einem Behälter B durch im Unterteil der Matrize 2 erzeugten Unterdruck.
Gemäß Fig. 2 wird in gleicher Weise verfahren, nur daß der Umfangsrand der Folie
nicht umgebogen, sondern durch den Rahmen 3 auf dem oberen Rand der Matrize 2 lediglich
in waagerechter Ebene festgelegt wird.
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Bei entsprechender Ausbildung der Formwerkzeuge kann die Folie auch
mittels Druckluft oder mittels Formstempel in an sich bekannter Weise verformt werden.
Zur Erzielung unterschiedlicher Temperaturbereiche oder zur Verhinderung zu stark
erhitzter Bereiche für die eingespannte zu verformende Folie können auf der Glasplatte
auch entsprechend gestaltete Blenden angeordnet werden, die mehr oder weniger stark
die vom Heizkörper 5 ausgehenden Wärmestrahlen abschirmen.