-
Verfahren zum pneumatischen Verformen thermoplastischer Kunststoffolien
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum pneumatischen Verformen thermoplastischer
Kunststoffolien unter Binbringen der durch direkten Kontakt mit einer beheizten
Fläche erwärmten Folie in eine Form mittels Druckluft bzw. Vakuum.
-
Bei den bekannten Verfahren dieser Art wird zunächst dadurch ein
wesentlicher Vorteil erreicht, daß die Folie innerhalb kdrzester Zeit die Temperatur
der beheizten Fläche annimmt,
und daß Uberhitzungen dabei nicht
auftreten. Durch Regelung der Temperatur der beheizten Flache kann die Temperatur
der Folie in einfacher Weise eingestellt werden. Auch kleine Folien bzw. Folienabschnitte
können mittels kleiner Heizflächen aufgeheizt werden.
-
Weiterhin ist das Einbringen der erwärmten, weichgemachten Folien
in die Form sehr einfach, da man die Folie mittels Druckluft oder Vakuum in die
Form eindrücken kann, wobei die Heizplatte und die Form entsprechende Luftkanäle
aufweisen könnene Das Verfahren hat jedoch in der bisher bekannten Ausführungsform
den wesentlichen Nachteil, daß es rechte zeitraubend ist. Es wurde nämlich bisher
jeder Form eine Heizplatte zugeordnet, so daß also das Aufheizen und Eindrücken
in die Form in der gleichen Station erfolgen rfolgen mußte. Das Eindrücken der Folie
in die Form ist jedoch ein Vorgang, der innerhalb sehr kurzer Zeit durchgeführt
werden kann, während das Aufheizen der Folie längere Zeit benotigte Gemmas der Erfindung
wird nun eine erhebliche Zeitersparnis dadurcherreicht,daßdasErhitzenderFolieerlgtbe'vor
diese in ihre Formstellung gelangt. Man hat alsc für das Erhitzen bzw. Erweichen
der Form hinreichend Seit und benötigt in der Formstation nur noch soviel Zeit,
wie der eigentliche Formvorgang tatsächlich in Anspruch nimmt.
-
Vorteilhafterweise werden dabei mehrere Heizflächen auf einer Trommel
bzw. Walze oder einem Drehtisch angeordnet. Diese Anordnung hat den Vorteil, daB
eine Anzahl von Heizstationen zur Verfügung stehen, so daß also die für die Heizschritte
zur Yerfügung stehende Zeit ein Vielfaches der für den Verformungsschritt benötigten
Zeit beträgt. Vor allem die Anordnung der Heizflächen auf einer Trommel oder Walze
hat weiterhin den folgenden Vorteils Bei den bekannten Verfahren war es erforderlich,
die Folie mittels Vakuum bzw. mittels Druckluft von der Form her an die Heizfläche
anzudrucken. Dies erfordert zumindest eine Vorrichtung zum Umschalten von Vakuum
auf Druckluft oder umgekehrt.
-
Bei Anordnung der Heizflächen auf einer Trommel oder Walze kann auf
ein solches pneumatisches Andrücken verzichtet werden ; vielmehr kann das Anlegen
der Folie an die Heizfläche erfolgen durch den Zug, mit dem die Trommel die Folie
von einer Rolle o.. dgl. abzieht. Man kann ferner, z.B. auch bei Verwendung eines
Drchtisches, die Folie oder Folienteile mittels Bürsten, Bürstenwalzen oder Walzen
mit einem Überzu aus nachgiebigem Material auf die Heizfläche aufdrücken.
-
Statt eine Anzahl von ebenen Heizflächen auf einer Trommel anzuordnen,
kann man auch das Erhitzen der Folie auf einer lfal% ze vornehmen, die vorzugsweise
ballig ausgeführt ist,
eine sichere Führung der Folie zu gewährleisten.
Die Form muß dann so ausgeführt sein, daß sie mit ihrem Rand dem Teil der Walzenoberfläche
angepaßt ist, auf dem das zu verformende Folienstück sich befindet.
-
Man kann weiterhin die für die Verformung benötigte Zeit dadurch
verkürzen, daß man das Herauslösen des verformten Gegenstandes aus der Form sowie
ggfO bereits einen Teil des Abkühlvorganges vornimmt, nachdem die Form sich nicht
mehr in der Formstellung befindet. Zu diesem Zweck können mehrere Formen ebenfalls
auf einer Trommel, einem Drehtisch o. dgl. angeordnet sein, die synchron mit der
Trommel o. dgl. für die Heizflächen laufen. Vorteilhafterweise kann die Trommel
o. dgl. für die Formen ein Ausstanzwerkzeug bzw. einen Auswerfer fur die geformten
Gegenstände aufweisen.
-
Besonders vorteilhaft ist es, bei dem Verfahren nach der Anmeldung
als Form bzw. Teil der Form zu verschließende oder abzudichtende Werkstücke oder
deren Teile zu verwenden. So kann man beispielsweise als Form Dosenrümpfe verwenden,
die mit einem Eindrückdeckel versehen werden sollen. Diese Dosenrümpfe können auch
einen Teil der Form bilden, und zwar derart, daß an der Außenseite ein Folienteil
an den Dosenrümpfen angeformt wird, so daß ein Überfalldeckel entsteht. Insbesondere
bei dieser Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung ist es vorteilhaft, die Formen
ebenfalls auf einer Trommel anzuordnen,
da dann fdr das Binführen
der zu verschließenden oder abzudichtenden Werkstücke keine Zeit verloren geht.
-
In der Trommel o. dgl. sind bei den bekannten Heizflächen Druckluftzuleitungen
oder Entlüftungsleitungen vorhanden, um die Form entweder mittels Druckluft aus
dem Inneren der Trommel o. dgl. in die mit Entliiftungsvorrichtung versehene Form
einzudrücken oder um sie mittels Vakuumleitungen in der Form in diese einzusaugen.
-
Die Heizflächen weisen an ihren Oberflächen vorteilhafterweise ein
Netz oder Raster feiner Rillen oder Kanäle auf die beim Andriieken der Folie an
die Heizfläche ein Entweichen etwa noch eingeschlossener Luftreste ermöglichen.
Diese Rillen oder Kanäle stehen vorteilhafterweise mit den in der Trommel oder Walze
vorgesehenen Druckluftzuleitungen oder Entlüftungsleitungen in Verbindung. Weiterhin
kann man die an den Oberflächen der Heizplatten angebrachten Rillen oder Kanäle
an Stellen, an denen eine weniger starke Erwärmung der Folie erwunscht ist, verbreitern
und bzw. oder enger zusammengerückt anordnen. Weiterhin können die Heizelemente
in oder an den Heizflächen so angeordnet sein, daß an den Oberflächen Zonen größerer
und geringerer Temperatur auftreten, und ferner kbnnen die Heizflächen zur Ausbildung
von Zonen unterschiedlicher Temperatur an ihren Oberflächen aus beheizten und unbeheizten
Teilen zusammengesetzt sein. Man kann auch gemäß der Erfindung den Wärmeübergang
von den Heizflächen auf die Folie an
bestimmten Stellen durch schlechtleitende
Auflagen, Einlagen oder Zwischenlagen herabsetzen.
-
Auf den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele des Verfahrens und der
Vorrichtung nach der Erfindung beispielsweise dargestellte Fig. 1 ist ein schematischer
Schnitt durch eine erste Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung, Fi
2 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung in schematischer Darstellung,
Fig. 3 zeigt eine dritte Ausfüûhrungsform der Vorrichtung nach der Erfindung im
Schnitt und in Draufsicht, Figo 4 zeigt eine teilweise geschnittene vierte Ausführungsform
nach der Erfindung, Fig. 5 ist ein Schnitt durch den unteren Teil der Vorrichtung
der Fig. 4 senkrecht zu der Ansicht dieser Fige 4.
-
Die Vorrichtung der Fig. 1 besteht aus einer drehbaren Heizeinrichtung
1, die zwei Heizflächen 2 und 3 aufweis.t Die Beheizung erfolgt durch Heizelemente
4 und 5. In den Heizflächen 2 und 3 sind Durohlaßkanäle 6 und 7 für Druckluft vorgesehen,
die mit Kammern 8 und 9 in Verbindung stehen. Die Kammern werden getrennt durch
eine Querwand 10, in der die Achse 11 gelagert ist, um die die gesamte Heizeinrichtung
in Richtung des Pfeiles drehbar isto
Mittels eines Druckkissens
12, das aus einem beliebigen Material bestehen kann, das ein weiches Andrücken bewirkt,
wird zunächst eine Folie 13 auf die eine Heizfläche 2 aufgedruckt.
-
Wenn die Folie 13 genügend erwärmt bzw. ausreichend plastisch geworden
ist, wird die Heizeinrichtung 1 um 180° um ihre Aches 11 gedreht. AnschlieBend wird
Druck : Luft in die Kammer 9 gegeben, die durch die Kanäle 7 auf die Folie einwirkt
und diese in die Form 14 eindrückt.
-
In der Zwischenzeit wird bereits eine neue Folie 13 auf die jetzt
oben befindliche Heizfläche aufgebracht, so dal3 durch das Aufheizen kein Zeitverlust
entsteht.
-
Als Form 14 ist im vorliegenden Falle eine Form dargestellt, bei
der ein äußerer Forcing den zylinderförmigen Rumpf beispielsweise einer Verpackungsdose
umfaßt. Im Inneren dieses Körpers sitzt ein zylindrischer Formteil 16. Dadurch,
daB der Bodenrumpf sowohl über den zylindrischen Teil 16 als auch den äußeren Formteil
14 etwas übersteht, wird die Folie in Form eines Eindrückdeckels mit übergreifendem
Rand um den Dosenrumpf herum geformt. Nach des Abkühlen der Folie kann der so gebildete
Deckel bei 17 abgeschnitten werden.
-
Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform läuft eine Folie
18 von einer Rolle 19 auf Hei zeinrichtungen 20, 21, die
auf einer
Trommel 22 angeordnet sind, auf.
-
Zunächst wird die Folie durch eine Anpreßrolle 23 auf die Heizfläche
der Form 20 aufgedruckt. Während die Trommel weiterläuft, hat die Folie Zeit, sich
auf dieser Heizfläche ausreichend zu erwärmen und plastisch zu werden.
-
Am unteren Ende der Trommel, also in der Stellung der Heizvorrichtung
21, ist eine Gegenform 24 vorgesehen, die auf-und abbewegbar ist. Wenn die erhitzte
Folie 18 auf der Heizeinrichtung 21 in die entsprechende Stellung gelangt ist, so
wird die Form 24 nach oben bewegto Gleichzeitig wird Druck in die Druckkammer 25
der Form 21 gegeben und die Folie in die Form 24 eingedrückt, die mit Entlüftungskanälen
26 versehen ist. Nach ausreichender Abkuhlung der Folie wird die Form 24 wieder
nach unten bewegt und das jetzt mit den entsprechenden Prägungen versehene Folienband
27 von der Trommel abgezogen.
-
Die Zufuhr der Druckluft zu der Kammer 25 kann von einer Hohlachse
der Trommel 22 her erfolgen. Die Steuerung kann mittels eines an der Seite der Trommel
angeordneten Ventiles geschehen, das betätigt wird durch einen Stift o. dgl., der
an der Form angebracht ist, so daß also das Ventil geöffeet wird, wenn die Form
24 in ihre obere Stellung gelant. Man kann aber auch die Form mit einer Druckluftleitung
versehen, die an ihrem Ende ein Ventil aufweist, das geöffnet wird, wenn
die
Form in ihre obere Stellung gelangt und das obere Ende der Druckluftleitung in eine
Zuleitung in der Heizeinrichtung 21 eingeführt worden ist.
-
Bei der Ausführungsform der Fig. 3 sina vier Formen 34 auf einem
Drehtisch 28 angeordnet. Die Heizeinrichtungen 29 sind an schwenkbaren Armen 30,
die auf einer Welle 31 sitzen, angebracht. Die Welle 31 kann außerdem auf-und abbewegt
werden.
-
Bin Folienabschnitt oder eine Folienbahn 32 wird zunächst unter die
Heizeinrichtung 29 bewegt. Durch Absenken dieser Heizeinrichtung auf eine elastische
Unterlage 33 wird die Folie an die Heizfläche der Heizeinrichtung 29 angedrückt.
-
Man kann dabei bei Verwendung einer Folienbahn auch die Heizeinrichtung
gleichzeitig mit einer Stanzvorrichtung versehen, so daß ein Abtrennen eines Folienstiickes
aus einer Folienbahn erfolgt.
-
Anschließend wird die Heizform 29 angehoben, wobei jetzt das entsprechende
Folienstück an der Heizfläche haftet, da es bereits erwärmt und plastisch ist. Die
Heizform wird dann um 1EO° geschwenkt, so daß sie oberhalb der Form 34 zu liegen
kommt. Es wird nun Druckluft in die Kammer 35 der Heizform gegeben und die Folie,
wie vorher beschrieben, in die Form eingedrückt. Die Form ist mit Entlüftungskanälen36
und einem Auswerfer 7 versehen. Diese Ausführungsform hat den Vorteil,
daß
eine langsamere Abkühlung des ausgeformten Folienstückes in der Form erfolgen kann,
ohne daß dadurch ein Zeitverlust entsteht. In manchen Fällen ist eine solche langsamere
Abkuhlung zur Vermeidung von Spannungen zweckmäßig, insbesondere wenn es darum geht,
kompliziertere Formstücke herzustellen « Aufgrund dessen eignet sich diese Ausführungsform
besonders zur Herstellung von Behalterverschlüssen, wie beispielsweise Einsteckdeckeln
mit übergreifendem Rand, deren Herstellung im Zusammenhang mit der Fig. 1 beschrieben
wurde. Eine dafür geeignete Form ist auf der rechten Seite des Drehtisches 28 beispielsweise
dargestellt und mit 34a bezeichnet. Es kann dann an dem Drehtisch auch ein Stanzwerkzeug
angebracht werden bzw. weitere etwa erforderliche Werkzeuge zur Bearbeitung des
ausgeformten Folienstückes.
-
Bei der Ausf'iihrungsform der Fig. 4 und 5 wird eine Folie 38 von
einer Rolle 39 abgezogen und auf eine Trommel 40 aufgebracht. Diese Trommel weist
eine durchgehende Oberfläche auf, die, wie aus Fig. 5 ersichtlich, ballig ausgeführt
ist, um ein gutes Auflaufen der Folie zu gewährleisten.
-
In der Oberfläche der Trommel sind Heizflächen 41 untergebracht.
Die Folie wird also, wenn sie auf die Trommel aufläuft, gleich erhitzt, so daß ausreichend
Zeit zur Aufheizung der Folie auf die gewünschte Temperatur besteht. Ein Andrückwerkzeug
ist in diesem Falle nicht erforderlich, weill wegen der
balligen
Ausfuhruag der Trommel die Folie unter einer gewissen Spannung auf die Trommel aufgebracht
werden kann und sich infolgedessen selbsttätig an die Heizflächen andrückt.
-
Die Heizflächen 41 mit ihren Kammern 42 arbeiten mit einer Form 43
zusammen, die entsprechend der Form 24 der Fig. 2 ausgebildet ist und auch in gleicher
Weise arbeitet. Im vorliegenden Fall ist noch ein Auswerfer 44 vorgesehen, der natürlich
auch bei der Form 24 angebracht sein kann. Der einzige Unterschied ist der, daß
die Form 43 im vorliegenden Falle der Balligkeit der rommel angepaßt sein mußO Wenn
man den Krümmungsradius der Balligkeit gleich dem Trommeldurchmesser wählt, so kann
man beispielsweise bei runden Dosen und Deckeln einen gleichmaBig etwas nach oben
gewölbten Rand erhaltene Bei viereckigen Formstücken muß der obere Rand 45 der Form
dann natürlich etwas anders ausgebildet werden, als dies in der Fig. 4 dargestellt
ist.