DE1267412B

DE1267412B - Vorrichtung zum Herstellen von einseitig offenen Gefaessen, insbesondere Bechern, aus aufblaehfaehigem thermoplastischem Kunststoff

Info

Publication number: DE1267412B
Application number: DEP1267A
Authority: DE
Inventors: Reiner Fischer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1962-04-30
Filing date: 1962-04-30
Publication date: 1968-05-02
Also published as: BE631428A; NL291940A; FR1357242A; LU43502A1; CH407527A

Description

Vorrichtung zum Herstellen von einseitig offenen Gefäßen, insbesondere Bechern, aus aufblähfähigem thermoplastischem Kunststoff Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Herstellen von einseitig offenen Gefäßen, insbesondere Bechern, aus einer Folie, die aus aufblähfähigem, zahlreiche mikroskopisch kleine, feinverteilte Gasbläschen enthaltendem thermoplastischem Kunststoff besteht, mit einer Einspannvorrichtung für den später den Rand des Gefäßes bildenden Teil der Folie und mit einer Form und einem in die Form einschiebbaren Innenstempel und einem dem Gefäßboden entsprechenden, ebenfalls einschiebbaren Außenstempel sowie mit einer Vorrichtung zum Beschneiden des Gefäßrandes.
Es sind bereits Vorrichtungen dieser Art zum Herstellen von Bechern und anderen ähnlichen Behältnissen, welche aus sehr dünnem, biegsamem Klarsichtkunststoff bestehen, bekanntgeworden. Diese Becher werden beispielsweise einer Getränkeflasche beigegeben und nach Gebrauch wieder weggeworfen.
Andere bekannte Becher sind mit Verschlußdeckeln versehen und können mit Speisen oder anderen Waren gefüllt werden.
Die bekannten Becher weisen den Nachteil auf, daß sie einmal infolge der außerordentlich geringen Wandstärke sehr flexibel, d. h. wenig stabil sind und daher auch leicht beschädigt werden können. Die geringe Wandstärke ist bei den bekannten Bechern aber unbedingt erforderlich, um bei den in sehr großen Stückzahlen hergestellten Bechern einen möglichst geringen Materialaufwand zu erreichen. Außerdem ist nachteilig, daß die bekannten Becher eine geringe Wärmeisolierung gewährleisten, so daß dies besonders beim Einfüllen von sehr heißen oder sehr kalten Getränken, Speisen u. dgl. sehr unangenehm ist.
Bei diesen bekannten Vorrichtungen wird in jedem Fall mindestens die Endverformung der Kunststofffolie durch Druckluft vorgenommen, da das Material der Folie inkompressibel ist und daher die Wandungen der Form sowie die Stempel nicht exakt auf einen definierten, die Folie aufnehmenden Formenhohlraum abgestimmt werden können.
Es ist zwar auch schon vorgeschlagen worden, Gefäße durch Einpressen von mehrschichtigem Material mittels eines Stempels in eine Hohlform herzustellen, jedoch läßt sich dieses Gefäßmaterial nicht am Rand fest einspannen, vielmehr muß es während der Verformung nachrutschen, so daß Unregelmäßigkeiten in bezug auf die Menge des auf dem Umfang nachrutschenden Materials entstehen, es sei denn, daß man in dem mehrschichtigen Material eine Gewebeschicht vorsieht, was aber nicht nur umständlich, sondern auch sehr aufwendig ist.
Bei der Erfindung wird nun von einem thermo- plastischen Kunststoff ausgegangen, welcher die besondere Eigenschaft aufweist, daß er nach Erhitzung unter Druck in fließfähigem Zustand, und zwar innerhalb eines Extruders sowie nach Druckentlastung, von innen heraus sich aufbläht, d. h. zahlreiche mikroskopisch kleine und feinverteilte, allseitig abgeschlossene Gasbläschen bildet bzw. enthält. Ein solcher Kunststoff ist beispielsweise unter dem Warenzeichen »Styropor« bekanntgeworden.
Es ist die Erfindung ferner auf der Erkenntnis aufgebaut worden, daß durch Verwendung eines solchen Kunststoffes für die Herstellung von Bechern gegenüber den bisher bekannten Bechern einmal eine erhebliche Materialersparnis erzielt wird, wodurch der Becher entsprechend leicht wird, trotzdem aber eine größere Wandstärke als die bisher bekannten Becher erhält und infolgedessen sehr stabil und biegungssteif ist. Als wesentlicher Gesichtspunkt kommt hinzu, daß infolge der zahlreichen, allseitig in sich geschlossenen, gewissermaßen in den Kunststoff eingebetteten Gasbläschen eine außerordentlich gute Wärmeisolierung erzeugt wird.
Es hat sich nun jedoch als besonders schwierig erwiesen, den aufgeblähten Kunststoff in gewünschter Weise zu verformen, und zwar insbesondere auf Becher oder ähnliche Behältnisse, welche eine verhältnismäßig dünne Wandstärke und gleichzeitig gewisse verstärkte Teile erhalten sollen.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der zu Anfang erläuterten Art zu schaffen, welche in besonders einfacher Weise eine Verformung der heißen, entweder unmittelbar aus einem Extruder kommenden oder einer erneut zwischenerhitzten aufgeblähten Kunststoffolie gestattet.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Form und die Stempel derart gestaltet und aufeinander abgestimmt sind, daß sie einen definierten Formenhohlraum zur Aufnahme des das Gefäß bildenden Teiles der aufgeblähten Folie unter geringfügigem Zusåinmendrücken der Folie frei lassen. Auf diese Weise ergibt sich der Vorteil, daß die den definierten Formenhohlraum umschließenden Bauteile, also die Formenwandung und der Außenstempel bzw. Gegenstempel einerseits und der Formstempel bzw. Innenstempel andererseits nachträglich noch etwas gegeneinander im Sinn eines Zusammendrückens des Materials bewegt werden können. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß die Oberfläche des Bechers allseitig geglättet wird.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung wird dadurch erreicht, daß die Form sowie der Außenstempel aus Metall hergestellt und mit einer Beschichtung aus Polytetrafluoräthylen versehen ist und daß der Innenstempel aus einem Werkstoff gebildet ist, welcher eine geringe Wärmeleitfähigkeit besitzt. Auf diese Weise wird eine zu schnelle Abkühlung des verformten Bechermaterials vermieden und gleichzeitig ein leichtes Lösen bzw. Herausschieben des Bechers aus der Form gewährleistet.
In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, daß der Innenstempel aus Preßpapier, Preßpappe oder Preßleinen hergestellt ist.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Schema dargestellt, und zwar zeigt F i g. 1 eine Seitenansicht einer Gesamtanlage einer Becherformmaschine mit einem vorgeschalteten Extruder, Fig.2 einen Horizontalschnitt durch einen Teil der Anlage gemäß Schnittlinie II-II in F i g. 1, Fig.3 einen Teilquerschnitt gemäß Schnittlinie 111-111 in F i g. 1, F i g. 4 eine Einzelheit aus Fig. 1 im Schnitt und in vergrößerter Darstellung und F i g. 5 eine Ansicht zu F i g. 4 gemäß Linie V-V.
Der linke Teil der in F i g. 1 dargestellten Anlage wird von einem Extruder 1 gebildet, welcher mit einem Einfülltrichter 2 für den zu verarbeitenden, noch weiter unten näher beschriebenen Kunststoff versehen ist. In an sich bekannter Weise besteht der Extruder im wesentlichen aus einem Aufnahmebehälter für den Kunststoff, der beheizt und unter Druck gesetzt werden kann, so daß der flüssige bis pastöse Kunststoff zweckmäßigerweise mittels einer Schnecke an dem Austrittsende3 ausgepreßt wird.
Diesem Ende ist eine Breitdüse 4 vorgeschaltet, aus welcher eine heiße Kunststoffolie 5 austritt.
Von dem Extruder 1 gelangt die heiße Folie auf den Tisch 21 der Becherformmaschine gemäß den Fig. 1, 2, 4 und 5. Die Becherformmaschine besteht im wesentlichen aus einem Unterteil, welcher unterhalb der Tischfläche21 in dem in Fig. 1 schematisch dargestellten Gehäuse 22 die üblichen Antriebsorgane sowie eine Steuerungseinrichtung, zweckmäßig eine Nockensteuerung für die Betätigung der gesamten Anlage, enthält. Der nach der Herstellung der Becher verbleibende Abfallteil 23 der Kunststofffolie, aus welcher gemäß F i g. 2 jeweils zwei Becherreihen ausgeformt worden sind; wird durch Abzugsrollen 24 abgezogen. Zweckmäßigerweise sind die periodisch angetriebenen Walzen 24 etwas unterhalb der Tischebene angeordnet, so daß, wie später erläutert ist, die fertigen Becher über die Walzen hinweggeblasen werden können. Der Oberteil 25 der Becherformmaschine enthält die eigentliche Form, welche, wie weiter unten noch im Zusammenhang mit F i g. 4 dargelegt wird, periodisch auf- und abwärts bewegt und beim Ausschneiden des Bechers an dem Becherrand jeweils durch eine Vorrichtung 26 mit einem Sperrbolzen verriegelt werden kann. Die Betätigung des Sperrbolzens erfolgt pneumatisch durch die Druckluftleitung 27. Der Oberteil ist mittels eines Ständers mit seitlichen Säulen 28, 29, aufgestellt.
In Fig. 4 ist die eigentliche Verformungseinrichtung im Schema dargestellt, welche nachfolgend unter gleichzeitiger Schilderung der Wirkungsweise erläutert wird. Zunächst wird die heiße Kunststofffolie 5 im Zusammenwirken des Extruders mit den Walzen 24 auf den Tisch 21 gebracht. Sodann wird der bewegliche Oberteil 25 mit der darin gegen die Kraft einer Feder (nicht gezeichnet) um ein geringes Maß in vertikaler Richtung verschiebbaren Form 30 nach unten hin abgesenkt. Die Form 30 besteht zweckmäßigerweise aus Metall und ist auf ihrer Innenfläche mit einer Beschichtung aus Polytetrafluoräthylen versehen. Das Absenken des Oberteiles erfolgt mittels eines doppelseitig wirkenden Druckzylinders mit Kolben auf pneumatischem Weg (nicht dargestellt). Ein Teil der Folie, im allgemeinen eine kreisförmige Fläche, wird dabei zwischen dem unteren Rand 31 der Form sowie einem Außenring 32 einerseits und der Tischfläche 21, insbesondere dem oberen Rand 33 einer Hülse 34 andererseits eingespannt und dabei gleichzeitig durch Wärmeableitung so weit abgekühlt, daß eine Verformung dieses Ringteiles der Folie nicht mehr erfolgen kann, und damit wird ein verhältnismäßig starker Becherrand gebildet.
Sodann wird ein innerhalb der Büchse verschiebbar gelagerter Formstempel 35 nach oben hin in die Form 30 hineingeschoben, wobei der Stempel 35 den noch heißen, am Rand eingespannten Folienteil vor sich her schiebt und in die Form 30 einpreßt. Die Verschiebung des Formstempels 35 erfolgt pneumatisch durch den doppelseitig steuerbaren Druckzylinder 36 mit den beiden Druckluftanschlüssen 37 und 38. Wenn der Formstempel 35 nach oben hin verschoben werden soll, wird durch die Druckluftleitung 38 Luft in den Zylinder geführt, so daß sich der hierin befindliche Kolben ebenfalls nach oben hin verschiebt und über die Kolbenstange 39, einen Arm 40 und die Schubstange 41 auf den Formstempel einwirkt. Der Formstempel 35 ist zweckmäßigerweise aus Gründen der Wärmeisolierung aus einem Material hergestellt, welches eine weniger gute Wärmeleitfähigkeit als Metalle besitzt. Vorzugsweise wird der Stempel aus Preßpapier, Preßpappe oder Preßleinen gebildet. Es kann allerdings auch ein Metallkern vorgesehen sein, welcher mit einer entsprechenden Oberflächenbeschichtung versehen ist.
Die Schubstange 41 ist gemäß Fig.4 hohl ausgebildet und einerseits mit einem Druckluftanschluß 42 verbunden; andererseits ist sie im Innern des Formstempels 35 befestigt, an dessen Stirnseite sich einige Austrittsöffnungen 43 befinden, durch welche die Druckluft hindurchtreten kann. Durch die Leitung 42 wird automatisch durch die angeschlossene Steuereinrichtung in dem Augenblick Druckluft zugeführt, in dem der mechanische Verformungsvorgang zwischen Formstempel 35 und Form 30 beendet ist. Der Formstempel 35 ist so bemessen, daß zwischen seiner Außenfläche und der Innenfläche der Form 30 gerade so viel Raum verbleibt, wie er von dem Becher eingenommen wird. Die durch die Öffnungen 43 auf die Innenfläche des geformten Bechers zugeführte Druckluft dient einem besseren Ablösen des Bechers von dem Formstempel, ferner zum schnelleren Abkühlen des Bechers, und schließlich trägt sie zu einer gewissen Druckverfestigung des Bechers bei.
Es wird hier noch darauf hingewiesen, daß koaxial zu der Form 30, und zwar in deren Bodenstück, ein Gegenstempel 44 vorgesehen ist, welcher vertikal verschiebbar mittels einer Achse 45 gehalten ist. Die Unterseite des Gegenstempels 44, die der Bodenform des zu bildenden Bechers entspricht, ist zweckmäßigerweise, ebenso wie die Form 30, mit einer Beschichtung aus Polytetrafluoräthylen versehen. Wenn die Form in der vorher beschriebenen Weise abgesenkt worden ist, legt sich der Gegenstempel 44 unter dem Eigengewicht auf dem mittleren Teil der heißen Folie auf, wodurch eine gewisse Abkühlung und Verfestigung des Mittelteiles der Folie eintritt, während die Folie von der Unterseite durch die Stirnfläche 46 des Formstempels gehalten ist, die sich dann gerade in Höhe der Tischoberfläche 47 befindet. Während der Formgebung verschiebt sich der Gegenstempel, ständig an der Folie anliegend, in die Form hinein, bis er die in F i g. 4 dargestellte Stellung einnimmt. In Fig. 4 ist diese Stellung nur zur Verdeutlichung der Formoberfläche dargestellt, in Wirklichkeit würde sich in dieser Stellung der Gegenstempel in seiner äußersten Tiefstellung befinden, wie strichpunktiert angedeutet ist.
Sobald, wie oben beschrieben wurde, die Formgebung des Bechers erfolgt ist, wird der weitere, pneumatisch arbeitende Druckzylinder 48 in Tätigkeit gesetzt, welcher mittels einer Kolbenstange49 über knieförmig angelenkte Hebel 50, 51, die die beiden nebeneinander angeordneten Hülsen 34 gemäß F i g. 4 und 5 gemeinsam um ein kleines Stück nach oben hin verschiebt, wobei die Form 30 ebenfalls gegenüber dem Oberteil 25 verschoben wird, so daß der Becherrand zwischen der Oberkante der Hülse 34 und dem Ring 32 abgeschnitten wird. Damit der Oberteil 25 dabei nicht gleichzeitig angehoben wird, wird es zuvor am oberen Ende der Stange 52 durch die Verriegelungsvorrichtung 26, 27 gesperrt.
Es kann nun nach erfolgter Abtrennung der Oberteil 25 wieder nach oben hin geführt werden, was ebenfalls mittels eines pneumatischen Zylinders erfolgt, so daß der Gegenstempel 44 gleichzeitig als Aus- werfer für den fertigen Becher aus der Form 30 dient.
Der Becher kann sodann in Richtung des Pfeiles 53 (F i g. 1) mittels eines Blasrohres (nicht dargestellt) weggeblasen werden. Der gesamte vorher erläuterte Vorgang wird vorteilhafterweise mittels einer an sich bekannten Nockensteuerung 54 gesteuert, welcher in Zusammenwirken mit dem vorgeschalteten Extruder und der Transportvorrichtung für die Folie alle anderen mechanischen Bewegungen durch pneumatische Zylinder im richtigen Takt betätigt.

Claims

Patentansprüche: 1. Vorrichtung zum Herstellen von einseitig offenen Gefäßen, insbesondere Bechern, aus einer Folie, die aus aufblähfähigem, zahlreiche mikroskopisch kleine, feinverteilte Gasbläschen enthaltendem thermoplastischem Kunststoff besteht, mit einer Einspannvorrichtung für den später den Rand des Gefäßes bildenden Teil der Folie und mit einer Form und einem in die Form einschiebbaren Innenstempel und einem dem Gefäßboden entsprechenden, ebenfalls einschiebbaren Außenstempel sowie mit einer Einrichtung zum Beschneiden des Gefäßrandes, d a d u r c h g e -kennzeichnet, daß die Form (30) und die Stempel (35, 44) derart gestaltet und aufeinander abgestimmt sind, daß sie einen definierten Formenhohlraum zur Aufnahme des das Gefäß bildenden Teiles der aufgeblähten Folie unter geringfügigem Zusammendrücken der Folie frei lassen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Form (30) sowie der Außenstempel (44) aus Metall hergestellt und mit einer Beschichtung aus Polytetrafluoräthylen versehen ist und daß der Innenstempel (35) aus einem Werkstoff gebildet ist, welcher eine geringe Wärmeleitfähigkeit besitzt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenstempel (35) aus Preßpapier, Preßpappe oder Preßleinen hergestellt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1 843 819; französische Patentschriften Nr. 1 219 210, 1843819.