DE1285719B

DE1285719B - Vorrichtung zum Herstellen eines offenen Hohlkoerpers aus einer Kunststoff-Folie

Info

Publication number: DE1285719B
Application number: DE1963R0036083
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1963-09-10
Filing date: 1963-09-10
Publication date: 1968-12-19

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Herstellen eines offenen Hohlkörpers aus einer Kunststoff-Folie, bestehend aus einer Hohlform, über deren Rand die unter Wärmeeinwirkung plastifizierte Folie festgehalten und unter Anwendung von pneumatischen und gegebenenfalls mechanischen Mitteln zu einem Hohlkörper umgeformt und durch Kühlung formstabilisiert wird.
Bei der Herstellung von offenen Hohlkörpern, z. B. von becherartigen Behältern, aus thermoplastischen Kunststoff-Folien unterscheidet man unter anderem die Negativ-Streckformung, bei der die auf den Rand einer Hohlform aufgespannte und durch Wärmeeinwirkung plastifizierte Folie vor dem Saugzug mittels eines Stempels mechanisch vorgestreckt wird, oder die Positiv-Streckformung, bei der die über einen Rahmen gespannte und plastifizierte Folie durch das Hineinfahren eines Formkerns zu einem sich an diesen anschmiegenden Hohlkörper umgeformt wird. Daneben gibt es noch eine negative und positive Verformung durch Vakuumzug ohne mechanische Streckung.
Die Verformungstemperatur der Folie liegt im allgemeinen zwischen +110 und +1800 C, wobei selbst noch das Formwerkzeug eine Temperatur von etwa + 750 C aufzuweisen hat. Die Abkühlung und die damit verbundene Stabilisierung der Form des Hohlkörpers wird in der Regel dadurch bewirkt, daß der Hohlkörper von einem Kühlluftstrom gegen die Formtemperatur abgekühlt wird. Der Hohlkörper erhält also durch die Abkühlung auf die Temperatur des Formwerkzeuges erst seine bleibende Form. Es ist leicht einzusehen, daß für jeden einzelnen Kühlvorgang ein erheblicher Aufwand an Kühlzeit notwendig ist. Die Wirtschaftlichkeit derartiger bekannter Herstellungsanlagen wird somit durch hohe Betriebskosten und eine unbefriedigende Ausstoßleistung beeinträchtigt.
Bei einer bekannten Vorrichtung zur Herstellung von flaschenförmigen Hohlkörpern werden zwei Formhälften geschlossen, worauf zunächst durch warme Blasluft der plastifizierte Kunststoff durch Anlage an die Form zur Flasche umgeformt wird, worauf das Formstabilisieren des Formlings in der Form mittels Kaltluft erfolgt.
Ebenso wie der ständige Wechsel zwischen Warm-und Kaltluft einen erheblichen Mehraufwand an Wärme- und Kälteenergie erfordert, als wenn die Form nur mit Warm- oder Kaltluft beaufschlagt würde, beansprucht die Herstellung und Kühlung des Formlings in einer Form auch einen entsprechenden Mehraufwand an Zeit.
Wieder bei einer anderen Herstellungsmaschine für Kunststoffbecher ist zwischen der Form- und Stanzstation ein Förderorgan in Gestalt einer am Umfang mit Höckern versehenen Abnahmetrommel angeordnet, die für eine exakte Abnahme der verformten Folienbahn aus den Formen und deren Übergabe an die Stanzmesser zu sorgen hat. Da die Höcker der Abnahmetrommel auf die Folienbahn eine starke Zugkraft ausüben, muß die Formstabilisierung derFolienbahn bereits abgeschlossen sein,wenn die vordersten Becher des Bandes den ersten Höcker der Trommel erreicht haben. Dies kann, da keine besonderen Vorkehrungen getroffen sind, nur durch eine entsprechend geringe Fördergeschwindigkeit der Folienbahn erreicht werden, wobei diese nur durch eine normale Abkühlung an der Luft stabilisiert wird.
Diese den bekanten Vorrichtungen anhaftenden Nachteile zu beseitigen, ist Aufgabe der Brfindung, gemäß der die Külileinrichtung der Hohlform als selbständige Einheit zugeordnet und derart ausgebildet ist, daß sie den Hohlkörper in plastischem Zustand aus der Hohlform unter Formschluß übernimmt. Dabei kann die aus einem Kühlstempel bestehende Kühleinrichtung als Förderorgan für den Hohlkörper ausgebildet sein.
Hierdurch, daß Form- und Kühleinrichtung zwei voneinander unabhängige Werkzeuge sind, kann nicht nur der EnergiebedaR niedrig gehalten, sondern auch eine hohe Ausstoßleistung erreicht werden. Die Erfindung ist an Hand der Zeichnung an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert, und zwar zeigt F i g. 1 eine Kühleinrichtung in Verbindung mit einer Formeinheit und einem Magazin, schematisch in Ansicht, Fig. 2 eine Kühleinheit in Verbindung mit einer Formeinheit und einer Füllanlage, schematisch in Ansicht, und F i g. 3 ein die wichtigsten Wärme- und Kühldaten enthaltendes Diagramm.
Nach F i g. 1 besteht die Formeinheit 1 aus einem absatzweise umlaufenden Formzylinder 2 mit vier nach außen offenen Formwerkzeugen 3, deren Innenwände die beispielsweise nach dem Negativ-Streckformverfahren hergestellten becherartigen Hohlkörper 4 aufnehmen. Bei der Abgabe der Hohlkörper 4 an die Kühleinheit 5 beträgt die mittlere Temperatur des Hohlkörpers 4 etwa + 1250 C, während die Temperatur der Formwerkzeuge 3 bei +750 C liegt. In dieses mit dem noch nicht formbeständigen Hohlkörper 4 ausgekleideten Formwerkzeug 3 fährt nun ein dem Werkzeug 3 genau angepaßtes Kühlwerkzeug 7 so weit hinein, bis der Formschluß zum Hohlkörper 4 hergestellt ist. Das Kühlwerkzeug7 bildet mit weiten, radial nach außen gerichteten und an einem absatzweise umlaufenden Zylinder 6 angeordneten Kühlwerkzeugen 7 die eigentliche Kühleinheit 5. Das in Form eines Stempels ausgebildete Kühiwerlezeug 7 ist mittels einer Stange 8 am Zylinder 6 axial verschiebbar angeordnet. Vom Zylinder 6 aus werden durch entsprechende Rohrleitungen sämtliche Stempel gleichzeitig mit einem Kühlmedium, sei es Kühlwasser, Luft od. dgl., beschickt, wobei die Temperatur der Kühlwerkzeuge zwischen +10 und +150Cliegt.
Während bisher die Abkühlung des Hohlkörpers 4 gegen das Formwerkzeug 3 mit einer Temperatur von etwa 750 C erfolgte, führt nunmehr das Kühlwerkzeug 7 die Kühlung durch, wobei infolge der erheblich niedrigeren Kühltemperatur von +10 bis +15°C eine wesentliche Verkürzung der Kühlzeit zu verzeichnen ist.
Inwieweit die Wärme- und Abkühlungstemperaturen sich gegenseitig beeinflussen und damit die Kühlzeit bestimmen, mag das in F i g. 3 gezeigte Diagramm veranschaulichen.
Ausgehend davon, daß senkrecht die Temperaturskala und waagerecht die Kühlzeit vermerkt ist, zeigt der obere strichpunktierte Kurvenverlauf die Abkühlzeit eines nach dem bisherigen Verfahren behandelten Gegenstandes, wobei die Abkühlung des erwärmten Hohlkörpers gegen das 750 C warme Formwerkzeug erfolgt.
Für die Abkühlung ist der Erstarrungspunkt der Kunststoff-Folie maßgebend, an dem die Formstabilität des Hohlkörpers erreicht wird. Da die Abkühlung stets nach einer Exponentialkurve verläuft, wobei sie sich der Endtemperatur asymptotisch nähert, wird für einen im Formwerkzeug zur Abkühlung kommenden Formling gemäß Diagramm eine Kühlzeit von der Größe T benötigt. Dabei liegt der von der Folieneigenschaft abhängige Erstarrungspunkt beispielsweise bei + 750 C.
Bei gleichen Bedingungen hat laut Diagramm die Kühlzeit eines durch den kalten Stempel 7 abgekühlten Hohlkörpers 4 nur die Größe t, d. h., sie beträgt nur 18eXo der bisher üblichen Kühlzeit bei einem im Formwerkzeug zur Abkühlung verbleibenden Formling. Eine derartige Verminderung der Kühlzeit wirkt sich vor allem in einer wesentlichen Leistungssteigerung der Herstellmaschine aus.
Die zwischen +10 und +150 C liegende Kühltemperatur des Stapels 7 ist immerhin noch warm genug, damit durch den plötzlichen Kontakt der kalten und heißen Werkzeuge3 und 7 einerseits und des heißen Hohlkörpers 4 andererseits eine Beeinträchtigung der Eigenschaften des Hohlkörpers durch einen sogenannten Kältebruch mit Sicherheit vermieden ist.
Durch entsprechende Leitungen wird das Kühlwerkzeug nicht nur mit Kühlmitteln, sondern auch mit Vakuum beaufschlagt. Die hierzu erforderlichen Saugöffnungen sind über die gesamte Kühlfläche verteilt, wobei das Vakuum bei der Herstellung des Formschlusses zum Hohlkörper 4 mit dem Erfolg wirksam wird, daß bei der nachfolgenden Absetzbewegung des Kühlwerkzeuges 7 der Hohlkörper 4 unter Aufrechterhaltung des Formschlusses am Kühlwerkzeug 7 verbleibt. Bei der absatzweisen Drehbewegung des Zylinders 6 gelangt der völlig abgekühlte Hohlkörper 4 in den Bereich des Stapelschachtes 9, wo er während einer Schaltpause durch an sich bekannte Abstreifer vom Kühlwerkzeug 7 abgezogen und zwecks Magazinierung dem Stapelschacht 9 zugeführt wird. Bei der Übergabe muß selbstverständlich das Vakuum von der Kühlfläche weggenommen sein. Es besteht die Möglichkeit, entweder durch Umschaltung des Vakuums oder eine entsprechende Leitung die Kühlfläche des Kühlwerkzuges 7 mit Druckluft zu beaufschlagen, die ein sicheres Lösen und Überführen des Hohlkörpers 4 in den Stapelschacht ohne mechanische Abstreifer gewährleistet.
Ebenso wie gemäß F i g. 1 das Formwerkzeug 3 negativ und das Kühlwerkzeug 7 als Stempel positiv ausgebildet ist, kann auch das Formwerkzeug 3 als Stempel und das Kühlwerkzeug 7 als Hohlform ausgebildet sein. Eine derartige Anordnung ist dann gegeben, wenn, wie bei der Positiv-Streckformung, das als Stempel ausgebildete Formwerkzeug 3 durch die über einen Rahmen gespannte und plastifizierte Folie hindurchfährt, wobei letztere sich unter Bildung eines Hohlkörpers 4 hauteng gegen den Stempel anlegt. Die hohlförmigen Kühlwerkzeuge 7 sind ebenfalls an ihren axial verschiebbaren Stangen 8 am Umfang eines Zylinders 6 verteilt angeordnet. Auch werden ihre Kühlflächen mit einem Kühlmedium und mit Vakuum zwecks Übernahme des Hohlkörpers 4 vom Formwerkzeug 3 beaufschlagt.
Eine besonders einfache und vorteilhafte Versorgung des Kühlwerkzeuges mit Kühl-, Saug- und Druckmitteln besteht darin, daß beispielsweise der Hohlkörper 4 mit Vakuum angesaugt und vom Formwerkzeug übernommen und gegebenenfalls mit Druck- luft dem Stapelschacht9 zugeführt wird. Dienordnung kann dabei so getroffen sein, daß das Vakuum und die Druckluft einer gemeinsamen Quelle entstammen.
Selbstverständlich kann die das letzte Glied einer Herstellungsanlage bildende Kühleinheit 5 unmittelbar zur Versorgung einer die Hohlkörper 4 aufnehmenden Weiterverarbeitungs- bzw. -behandlungsmaschine herangezogen werden. So kann die Kühleinheit 5 mit einer Füll- und Verschließmaschine für Becherpackungen derart gekoppelt sein, daß während einer Schaltpause des Zylinders 6 und einer Zellenkette 10 das Kühlwerkzeug 7 den Becher in eine der Zellen einsetzt, wobei das Vakuum weggenommen und statt dessen Druckluft zwischen Werkzeug und Becher geblasen wird, so daß nach dem Anheben des Werkzeuges 7 der in der Zelle verbleibende Becher mittels einer Dosiereinrichtung 11 gefüllt und anschließend gedeckelt werden kann.
Die Erfindung ist nicht nur auf die Herstellung von Verpackungsbehältern, sondern allgemein auf die Herstellung von offenen Hohlkörpern gerichtet, und sie kann überall dort zur Anwendung gelangen, wo die Voraussetzungen der Vakuumverformung in Verbindung mit einem anschließenden Kühlvorgang gegeben sind.

Claims

Patentansprüche: 1. Vorrichtung zum Herstellen eines offenen Hohlkörpers aus einer Kunststoff-Folie, bestehend aus einer Hohlform, über deren Rand die Folie vorgezogen, festgehalten und durch Wärmeeinwirkung plastifiziert und unter Anwendung von pneumatischen und gegebenenfalls von mechanischen Mitteln zu einem Hohlkörper umgeformt wird, worauf dieser durch Kühlung formstabilisiert seiner Verwendung zugeführt wird, g ekennzeichnet durch eine Kühleinrichtung (7), die der Hohlform (3) als selbständige Einheit zugeordnet und derart ausgebildet ist, daß sie den Hohlkörper (4) im plastifizierten Zustand aus der Hohlform (3) unter Formschluß übernimmt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus einem Kühlstempel bestehende Kühleinrichtung (7) als Förderorgan für den Hohlkörper (4) ausgebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühleinrichtung (7) Bestandteil einer aus mehreren neben- und/ oder hintereinander angeordneten Kühlstempeln bestehenden Kühleinheit (5) ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühleinheit (5) an einem absatzweise umlaufenden Zylinder (6) angeordnet ist, an dem die radial nach außen gerichteten Kühlstempel (7) zur Übernahme und gegebenenfalls zur Abgabe der Hohlkörper (4) axial verschiebbar sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlstempel (7) außer dem Kühlmedium an der Kühlfläche mit Saugluft zur Übernahme und gegebenenfalls mit Druckluft zur Abgabe des Hohlkörpers (4) versehen ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Kühlung, Übernahme und Abgabe des Hohlkörpers (4) identisch sind und einer gemeinsamen Quelle entstammen.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühleinheit (5) das letzte Glied einer Herstellungsanlage ist, die mit einer die abgekühlten Hohlkörper (4) aufnehmenden Vorrichtung zum Magazinieren (9) bzw. zur Weiterbehandlung (10, 11) zusammenarbeitet.