DE1604708C2

DE1604708C2 - Device for manufacturing plastic objects from thermoplastic films by deep drawing

Info

Publication number: DE1604708C2
Application number: DE19661604708
Authority: DE
Inventors: Rolf Lennart Lund Ignell (Schweden)
Original assignee: Tetra Pak Rausing and Co KG
Current assignee: Tetra Pak GmbH and Co
Priority date: 1965-11-09
Filing date: 1966-10-27
Publication date: 1976-01-15

Description

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zugsweise zwei um 180° versetzte Stäbe mit Quarzstrahlern an einer rotierenden Welle angeordnet ist und eine zweite Welle mit federnd gelagerten, mit Quarzstrahlern versehenen Stäben vorhanden ist, wobei bei der Rotation der den verschiedenen Wellen zugeordneten Stäbe diese auf einem Teil ihrer Umf angsbewegung einander anliegen. Durch diesen Vorschlag wird in gleicher Weise wie bei Anwendung der Stäbe mit Quarzstrahler in einer Trommel die Anbringung von Quarzschweißungen bei kontinuierlich bewegten Folienbahnen ermöglicht.preferably two rods offset by 180 ° with quartz radiators are arranged on a rotating shaft and a second shaft is provided with spring-mounted rods provided with quartz radiators, wherein during the rotation of the rods assigned to the various shafts, these over part of their circumference angular movement rest against each other. This proposal is in the same way as when applying the Rods with quartz emitters in a drum the attachment of quartz welds at continuously allows moving film webs.

Die Erfindung ist in den Zeichnungen an Hand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert. Sie beschränkt sich nicht auf die dargestellten Ausbildungsformen, vielmehr sind weitere, im Rahmen der Erfindung liegende Abwandlungen möglich. Es zeigtThe invention is explained in more detail in the drawings using a few exemplary embodiments. You limited does not refer to the forms of training shown, but rather are more, within the framework of the Invention lying modifications possible. It shows

F i g. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in perspektivischer Darstellung,F i g. 1 shows a device according to the invention in perspective Depiction,

F i g. 2 einen vertikalen Schnitt durch eine abgewandelte erfindungsgemäße Vorrichtung,F i g. 2 shows a vertical section through a modified device according to the invention,

F i g. 3 einen vertikalen Schnitt durch eine weitere Abwandlung,F i g. 3 a vertical section through a further modification,

F i g. 4 einen vertikalen Schnitt durch eine weitere Abwandlung,F i g. 4 shows a vertical section through another Modification,

F i g. 5 einen vertikalen Schnitt durch eine weitere Abwandlung,F i g. 5 shows a vertical section through another Modification,

F i g. 6 in perspektivischer Darstellung die Anwendung der erfindungsgemäßen Lösung bei einer rotierenden Schweißtrommel,F i g. 6 shows in perspective the application of the solution according to the invention in a rotating Welding drum,

F i g. 7 eine weitere Abwandlung der erfindungsgemäßen Wärmestrahler in Stirnansicht.F i g. 7 shows a further modification of the heat radiator according to the invention in an end view.

Fig. 1 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Verschweißung der Lagen 10 und 11 aus thermoplastischer Kunststoffolie. Vorhanden ist der Stab 12, der vorzugsweise einstückig innen hohl ist zur Aufnahme eines Quarzstrahlers 13, bestehend aus einem Quarzrohr 14 mit einem in dessen Inneren angeordneten Widerstandsdraht 15. Der Stab 12 hat zur Aufnahme des Quarzstrahlers 13 einen ausreichenden Innenraum, so daß zwischen Außenwandung des Quarzstrahlers und Innenwandung des Stabes ein ausreichend bemessener Abstand vorhanden ist.Fig. 1 shows the device according to the invention for welding the layers 10 and 11 made of thermoplastic Plastic film. There is the rod 12, which is preferably integrally hollow on the inside for Receiving a quartz radiator 13, consisting of a quartz tube 14 with a arranged in its interior Resistance wire 15. The rod 12 has a sufficient one to accommodate the quartz radiator 13 Interior space, so that between the outer wall of the quartz heater and the inner wall of the rod there is a sufficient distance.

Der Quarzstrahler hat an seiner oberen Mantelfläche, die den miteinander zu verschweißenden Folienlagen 10 und 11 weggerichtet ist, eine Reflektionsschicht in Gestalt einer Goldauflage 16. Der Stab 12 weist an seiner den Folienlagen 10 und 11 zugerichteten Seite einen sich über die Länge des Quarzstrahlers erstreckenden Schlitz 17 auf, dessen Breite die Schweißnaht bestimmt. Ein breiter Schlitz ergibt eine breite Schweißnaht, ein schmaler Schlitz ergibt eine schmale Schweißnaht.The quartz heater has on its upper lateral surface the film layers to be welded together 10 and 11 is directed away, a reflective layer in the form of a gold plating 16. Der Rod 12 has on its side facing the film layers 10 and 11 over the length of the Quartz radiator extending slot 17, the width of which determines the weld seam. A wide slit results in a wide weld, a narrow slot results in a narrow weld.

Der Stab 12 ist Wassergekühlt und weist zu beiden Seiten des Quarzstrahlers Kühlkanäle 18 auf. Der Stab 12 ist oben offen, um durch diese Öffnung 19 zur Kühlung beizutragen. In vielen Fällen kann die Anordnung nur eines Stabes 12 mit Quarzstrahler zur Schweißung von zwei Lagen ausreichend sein. Besonders vorteilhaft sind jedoch zwei gegenüberliegende Stäbe mit Quarzstrahlern angeordnet, zwischen denen die zu verschweißenden Folienlagen durchgeführt werden, wie das in F i g. 1 dargestellt ist. Die den Folienlagen zugerichteten Flächen der Stäbe können in einem geringen Abstand zu den Außenflächen der Folienlagen 10, 11 vorhanden sein. Sie können aber auch an den Außenflächen der Folienlagen anliegen.The rod 12 is water-cooled and has cooling channels 18 on both sides of the quartz radiator. the Rod 12 is open at the top in order to contribute to cooling through this opening 19. In many cases, the Arrangement of only one rod 12 with quartz radiator for welding two layers will be sufficient. However, two opposing rods with quartz radiators are particularly advantageously arranged between which the film layers to be welded are carried out, as shown in FIG. 1 shown is. The surfaces of the rods that are trimmed to the film layers can be at a small distance from the Outer surfaces of the film layers 10, 11 may be present. But you can also on the outer surfaces of the Foil layers are in contact.

Aus F i g. 1 ist ersichtlich, daß die Vorrichtung anwendbar ist bei Folienlagen, die in Achsrichtung der Stäbe 12 bewegt werden und somit eine Längsschweißung ergeben, aber auch bei Folienlagen, die in angegebener Pfeilrichtung 20 quer zur Längserstreckung der Stäbe 12 bewegt werden, so daß Querschweißnähte 21 erhalten werden.From Fig. 1 it can be seen that the device is applicable to film layers that are in the axial direction of the Rods 12 are moved and thus result in a longitudinal weld, but also in the case of film layers that are moved in the indicated arrow direction 20 transversely to the longitudinal extension of the rods 12, so that transverse welds 21 can be obtained.

Die F i g. 2 bis 4 zeigen verschiedene Abwandlungen. Der Stab 12 wird wassergekühlt durch zwei an den Längsseiten angebrachte, in halbkreisförmige Rinnen eingelegte Kühlleitungen 22. Auch bei dieser Ausbildung ist der Stab 12 oben offen. Die Breite 17 des Schlitzes an der Stabseite, die den zu verschweißenden Folienlagen zugerichtet ist, bemißt auch hier die Breite der Schweißnaht.The F i g. 2 to 4 show various modifications. The rod 12 is water-cooled by two semicircular ones attached to the long sides Cooling lines 22 inserted into channels. In this embodiment too, the rod 12 is open at the top. The width 17 of the slot on the rod side, which is trimmed to the film layers to be welded, is dimensioned here as well the width of the weld.

F i g. 3 zeigt die Ausbildung nach F i g. 2 mit der Abwandlung, daß zwei nebeneinanderliegende Schlitze 17 vorhanden sind. Erreicht wird dies durch eine längsverlaufende Leiste 22 a, die einen breiten Schlitz unterteilt. Diese Leiste 22 a besteht vorteilhaft entweder aus einem sehr hochtemperaturbeständigen' Werkstoff, oder aber sie ist wassergekühlt.F i g. 3 shows the training according to FIG. 2 with the modification that two adjacent Slots 17 are present. This is achieved by a longitudinal bar 22 a, which has a wide Divided into slot. This bar 22 a is advantageously either made of a very high temperature resistant ' Material, or it is water-cooled.

Fig.4 zeigt die Anordnung von zwei übereinanderliegenden Quarzstrahlern, wobei ein 8-förmiges einstückiges Quarzrohr vorhanden ist und jedem Rohr zugeordnet Widerstandsdrähte 15 zugeordnet sind. Oberhalb des doppelten Quarzstrahlers ist ein sich über die Länge der Quarzstrahler erstreckender halbkreisförmig gebogener Reflektor 23 vorhanden. Durch die in F i g. 4 dargestellte Ausbildung und Anordnung des doppelten Quarzstrahlers wird erreicht, daß die Strahlung des oberen Quarzstrahlers überlagert und somit eine besonders intensive Strahlungswirkung erreicht wird, die es möglich macht, entsprechend dicke Folien miteinander zu verschweißen oder aber dünne Folien innerhalb sehr kurzer Zeit.4 shows the arrangement of two superimposed Quartz radiators, where there is an 8-shaped one-piece quartz tube and each Resistance wires 15 assigned to tube are assigned. Above the double quartz heater is a Semicircularly curved reflector 23 extending over the length of the quartz radiator is present. Through the in F i g. 4 illustrated design and arrangement of the double quartz heater is achieved, that the radiation of the upper quartz radiator is superimposed and thus a particularly intense radiation effect is achieved, which makes it possible to weld appropriately thick foils together or thin foils within a very short time.

Bei der Anordnung nach Fig. 5 ist ein doppelter Quarzstrahler fläch liegend angeordnet. Hier sind die obenliegenden Mantelflächen der Quarzrohre mit einer Goldauflage 16 versehen. Vorhanden ist wiederum eine vorteilhaft wassergekühlte Leiste 22 a, die einen breiten Schlitz unterteilt, so daß zwei Schlitze 17 im Stab 12 vorhanden sind, die zu zwei nebeneinander und längsverlaufenden Schweißnähten 21 führen.In the arrangement according to FIG. 5, a double quartz radiator is arranged lying flat. Here are the provided with a gold plating 16 on the upper surface of the quartz tubes. There is again an advantageously water-cooled bar 22 a, which divides a wide slot, so that two There are slots 17 in the rod 12, which form two side-by-side and longitudinally extending weld seams 21 lead.

F i g. 6 zeigt eine Lösung zur Anbringung von Querschweißungen 21 bei fortlaufend bewegten Folienbahnen. Dazu werden die miteinander zu verschweißenden, in angegebener Pfeilrichtung 24 kontinuierlich bewegten Folien unterhalb der Umlenkrollen 24 und 25 geführt, so daß sie bei ihrer Wandung an einem Teil des Umfangs der Schweißwalze 27 anliegen. Die Mantelfläche 28 der Schweißwalze 27 ist mit einem sich in axialer Richtung erstreckenden Schlitz 29 versehen. Innen ist im nahen Bereich des Schlitzes 29 ein Stab 12 mit einem Quarzstrahler angeordnet. Der Schlitz 17 im Stab 12 kann wegfallen, sofern der Schlitz 29 so bemessen ist, daß seine Schlitzbreite die Breite der Schweißnaht bestimmt. Es ist auch möglich, den Schlitz 29 größer zu bemessen und als wirksame Schlitzbreite den vorbeschriebenen Schlitz 17 am Stab 12 zu wählen.F i g. 6 shows a solution for applying transverse welds 21 in the case of continuously moving film webs. For this purpose, the elements to be welded together in the indicated arrow direction 24 are continuous moving foils guided below the pulleys 24 and 25 so that they are at their wall bear against part of the circumference of the welding roller 27. The jacket surface 28 of the welding roller 27 is provided with a slot 29 extending in the axial direction. Inside is in the near area of the slot 29 is a rod 12 with a quartz radiator arranged. The slot 17 in the rod 12 can be omitted if the slot 29 is dimensioned so that its Slot width determines the width of the weld seam. It is also possible to dimension the slot 29 larger and to choose the previously described slot 17 on the rod 12 as the effective slot width.

Fig.7 zeigt, daß jeweils um 180° zueinander versetzte Stäbe 12 mit Quarzstrahlern und Öffnungsschlitzen 17, die die Breite der Schweißnaht bestimmen, angeordnet sind an zugeordneten Wellen 30 und 31. Die Welle 30 rotiert in angegebener Pfeilrichtung 32 und die Welle 31 in angegebener Pfeil-7 shows that each offset by 180 ° to each other Rods 12 with quartz radiators and opening slots 17, which determine the width of the weld seam, are arranged on associated shafts 30 and 31. The shaft 30 rotates in the indicated arrow direction 32 and the shaft 31 in the indicated arrow

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richtung 33. Die Stäbe 12 führen die durch die angegebenen Kreise 34 und 35 dargestellten' Umfangsbewegungen aus. Die Wellen 30 und 31 rotieren synchron. Dadurch erfolgt jeweils bei einer Umdrehung von 180° eine Anlage der Stäbe 12, die den Wellen 30 und 31 zugeordnet sind und durch diese eine Verschweißung der zwischengelegten, in angegebener Pfeilrichtung bewegten Folien. Um eine Anlage der Stäbe 12 nicht nur im Scheitelpunkt zu erreichen, sondern auf einem Kreissektor, überschneiden sich die Kreisbewegungen 33 und 34. Um dies zu ermögliehen, sind die an der Welle 31 angebrachten Stäbe 12 auf zugeordneten Federn 37 gelagert, so daß sie bei der Anlage nach unten ausweichen.direction 33. The rods 12 perform the 'circumferential movements shown by the indicated circles 34 and 35 out. The shafts 30 and 31 rotate synchronously. This takes place in each case with one revolution of 180 ° a system of the rods 12, which are assigned to the shafts 30 and 31, and through this a weld of the interposed foils moved in the indicated arrow direction. To a plant of the Bars 12 to reach not only in the vertex, but on a sector of a circle, overlap the circular movements 33 and 34. To make this possible, the rods attached to the shaft 31 are 12 mounted on associated springs 37, so that they give way down when the system.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Device for the production of plastic objects with high dimensional stability and good strength and sealability properties due to locally different wall thicknesses at a high production rate, these objects by means of deep-drawing of blanks, which are made of a thermoplastic plastic film subjected to the deformation process with locally differently softened areas be punched out, with a combined punching, pressure and / or vacuum deep-drawing forming device, further with a transport device that feeds the plastic film to it in subsequent steps, further with a heating device for the plastic film upstream of the forming device, which is used for a multi-stage heating process, i.e. for gradual build-up a certain temperature image in the plastic film in a chronological sequence, in the transport direction of the plastic film successive individual stations with identical parts (circuit boards) of the plastic film ie contains contact surfaces which come into direct contact one after the other, characterized in that the individual stations (10a to 10j; 105, 107) form the heating device (9) and are known heated plates (10a to 10j; 105, 107), the heating surfaces of which come into contact with the plastic film (PW) are of different sizes.

2. Device according to claim 1, characterized in that that the heating or contact surfaces with recesses (105C, 107C ^ - "cool zones" - are provided.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the heating or contact surfaces of the individual stations (105, 107) are circular and / or ring-shaped.

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the annular heating or contact surfaces each have different outer and / or inner diameters ^.

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the plates from thermally highly conductive material and the recesses (105C, 107Q with thermally insulating Material are filled out.

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the heating or Contact surfaces each have different temperatures in the sense of a rising or falling Have temperature series.

7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the heating or contact surfaces are designed to be decreasingly smaller or increasingly larger in the transport direction of the plastic film (PW).

8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that on the to the Heizbzw. Contact surfaces of the individual stations (10a to 10y; 105, 107) on the opposite side of the plastic film (PW), counter-pressure elements (146) with elastic pressure surfaces are arranged.

Referring to a prior art within the meaning of US Pat. No. 3,078,025, the invention relates to a Device according to the preamble of the main claim. In the case of the device type referred to the production rate is relatively high because it depends on the rate of overall heating of the foil parts to be reshaped is independent. The plastic film is advanced there in subsequent steps and heated during a multitude of cuts.

ίο In the case of the device according to US-PS 30 78 025 the entire surface of the film is heated by the heating device, while areas of the to the plastic objects deep-drawn blanks to maintain strength and to Formation of thicker, more solid workpiece areas by means of cooled individual stations a locally, i. H. inside of the individual circuit board, experience differentiated temperature reduction. This temperature picture of the boards is gradually built up in subsequent steps, so that the finished temperature image has sufficiently large temperature gradients thickened workpiece areas within the individual blanks and the finished object can have those points where the film or future circuit board has been specifically cooled. Because of the Total heating of the film, of which only a network remains after the blanks have been punched out remains, the film in this state of the art lacks that for easy introduction into the deformation station necessary rigidity in certain areas; because of excessive temperature gradients In the cooling area, undesired stresses often arise in the finished object.

The object of the invention is to determine the temperature profile of the film in the interests of preservation necessary local stiffening not due to total heating in connection with such individual cooling stations bring about; This, as I said, firstly for reasons of rigidity and also for reasons of deterrence with excessive temperature gradient formation and lack of tension in the finished Avoid objects. The areas of the film that are not deformed are intended in the case of the invention remain stiff (cf. the opposite in the case of DT-AS 11 80 118, column 4, line 60 ff.).

The solution to this problem consists in the teaching conveyed by the characterizing part of the main claim. Further teachings emerge from the subclaims. In other words, the invention persists the teaching of the main claim is that the temperature picture thermally to a certain extent "from below" is formed additively by different heating in areas, but not - as in the known case - as it were "from above", that is, subtractively, through local cooling. The remaining network of the slide thus remains cool and stiff and can be transported further in the device without any problems. In addition, despite the heating, relatively sharply delimited film areas are in each case each individual station large temperature or softening gradients and tensions as well as the danger the formation of cracks in the finished object is avoided.

The relevant prior art is noted that it is known to use heated contact plates To use cutouts for differentiated temperature image formation in thermoplastic films, the to be formed into plastic objects. This is shown in the journal “Plastic Engineering Handbook”, 1960/96, left column in the middle, AU-PS 2 66 478