DE19627675C2 - Tiefziehsystem zur Herstellung von Hohlkörpern, insbesondere dickbauchigen Behältnissen mit engen Halsbereichen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Hohlkörpern, insbesonde­ re dickbauchigen Behältnissen mit engen Halsbereichen, aus Kunststoffolien oder -platinen auf der Basis des Tiefziehens, indem die Folie oder Platine plastifiziert, über eine Matrize mit einer der Hohlkör­ perform entsprechenden Formkammer gebracht und auf die Oberfläche der Folie oder Matrize eine Kraft und/oder ein Druck derart ausgeübt werden, daß die Folie oder Platine in die Matrizen-Formkammer an deren Wandung gedrückt werden. Ferner betrifft die Erfindung eine Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens unter Verwendung eines Tiefziehwerkzeugs, das aus Matrize mit Formkammer und darin einwirkendem Zieh- und Verformungsmittel zum Tiefen einer plastifizier­ ten Folie oder Platine aus Kunststoff besteht, wobei Schließ-, Öffnungs- und Transportmittel angeordnet sind, wodurch die Folie oder Platine in die bzw. aus der Formkammer führbar ist. Schließlich betrifft die Erfindung ein Vorformwerk­ zeug in einer solchen Anordnung.

Bisher gängige Kunststoff-Becher, in denen Molkereiprodukte abgefüllt sind, wer­ den aufgrund sich ändernden Zeitgeschmacks zunehmend durch flaschenförmige Kunststoff-Behältnisse verdrängt. Diese werden großenteils im sogenannten Blasform-Verfahren hergestellt.

Beim Blasform-Verfahren wird Kunststoffgranulat in einem Extruder aufgeschmol­ zen und als Schmelzeschlauch in eine zweigeteilte Hohlform extrudiert. Der Schlauch wird beim Schließen der Form durch die beiden Formhälften einge­ quetscht und damit verschlossen. Danach wird er - ähnlich wie ein Luftballon - aufgeblasen, wobei sich die Kunststoffhaut an die gekühlten Innenwände der Hohlform anlegt und erstarrt. Nach Ablauf einer Kühlzeit öffnet sich die Form und das fertige Teil kann entnommen werden. Mit diesem Verfahren ist es möglich, Behälter aller Art - von großen Fässern bis zu kleinen Pipetten - auf einer Maschi­ nenanlage herzustellen, wobei Granulat den Ausgangsrohstoff bilden kann. Aller­ dings ist eine Beeinflussung der Materialverteilung innerhalb des Herstellungspro­ zesses nicht gegeben. Deshalb sind durch das Blasform-Verfahren hergestellte Behältnisse relativ schwer; denn es befindet sich viel Material in den Zonen des Behältnisses, in denen keine Material-Verstreckung stattfinden konnte. Diese sind im allgemeinen die Böden und Randbereiche einschließlich des Flaschenhalses.

In der Kunststoffverarbeitung gibt es noch das Tiefziehverfahren, bei dem eine vorgefertigte Kunststoffolie auf einer Thermoformmaschine (spezielle Tiefziehma­ schine) plastifiziert, insbesondere auf Formtemperatur aufgeheizt und im Form­ werkzeug bzw. kombinierten Form- und Stanzwerkzeug nach bekanntem Stand der Technik zu Bechern bzw. becherförmigen Verpackungsbehältern gestaltet und danach ausgestanzt wird. So läßt sich mit einfachen Maschinen und einfacher Werkzeug-Technologie eine hohe Taktfolge realisieren. Die Verwendung von fle­ xiblen Werkzeugen mit Wechselmöglichkeit der Formeinsätze für verschiedene Volumina ist möglich. Auch die Herstellung von Verpackungsbehältern aus mehr­ schichtigen Folien ist unproblematisch. Das Tiefziehverfahren findet breite An­ wendung in den Molkereien bzw. deren Form-Füll- und Verschließanlagen.

So ist es bspw. aus der DE-OS 14 79 343 bekannt, daß eine vorgeheizte und da­ durch erweichte Folie aus thermoplastischem Werkstoff zwischen zwei Ringen eingeklemmt wird, und sodann wird die Folie vermittels eines auf diese einwirken­ den Patrizenstempels in eine dazu etwa komplementär geformte Matrize gezogen. Nachdem dies geschehen ist, wird Druckluft durch den Matrizenstempel eingelei­ tet, wodurch sich die Folie an die Matrizenwandung anlegt. Damit die Folie nicht zu früh an dem oberen Bereich der Matrizenform anliegt und dort evtl. festhaftet, wird zunächst durch den Patrizenstempel ein Unterdruck gebildet, so daß die Fo­ lie durch den Atmosphärendruck an den Patrizenstempel angelegt wird und nicht in Kontakt mit der Matrize gelangen kann. Damit andererseits eine gleichförmige Verstreckung der gesamten Folie auch im Bodenbereich eines Gefäßes erfolgen kann, weist die Patrize einen bspw. parabelförmig ausgestalteten Endbereich auf oder ist an dieser Stelle poliert, so daß ein ausreichender Schlupf zwischen Folie und Patrize erreicht werden kann und eine gleichförmige Materialstreckung und daraus resultierende, einheitliche Wandstärke eines Gefäßes erzielbar ist. Nach der Endformung durch Anpressen der Folie mittels Druckluft an die Matrize wird das entstandene Gefäß im Bereich der Klemmeinrichtung abgeschnitten und vermittels eines am Boden der Matrize angeordneten Auswerfers ausgestoßen.

Während infolge des Auswurfmechanismus bei der vorbeschriebenen Offenle­ gungsschrift ausschließlich konische Gefäße hergestellt werden können, offenbart die DE-OS 14 79 336 darüber hinaus auch eine Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffbehältern mit schmaleren Halsteilen nach einem ähnlichen Prinzip. Hierbei wird nach dem Einziehen der plastifizierten Folie in die Matrize ebenfalls mittels Druckluft eine Ausweitung der Folie der gestaltet erreicht, daß diese sich an die Innenwand der Matrize anlegt. Die Matrize besteht hierbei jedoch aus mehre­ ren Teilen, einem Bodenteil sowie aus zwei horizontal auseinanderfahrbaren Oberteilen, welche den verjüngten Halsbereich umfassen. Nach dem Erstarren der an die Matrizenform angelegten Folie werden die beiden oberen Hälften der Matrize auseinandergefahren, so daß der bodenseitige Stempel das flaschenför­ mige Gefäß nach oben ausstoßen kann.

Allerdings wird bei diesem Tiefzieh-Verfahren üblicherweise immer nur diejenige Folienpartie bzw. -ronde zum Behältnis geformt, welche anfänglich die Öffnung der Formkammer der Matrize bzw. Tiefziehform überdeckt. Somit entspricht das Gewicht des hergestellten Behälters immer der zuvor über die Matrizenöffnung abgegrenzten bzw. eingeklemmten Folienronde. Da die Folie für das Tiefziehver­ fahren in der Regel maximal 3 mm dick sein kann, ist die Masse oder das Gewicht des zu erzeugenden Behältnisses durch die Öffnungsweite der Matrizen- Formkammer begrenzt. Ist diese mit einem dickbauchigen Profil mit kleiner Fla­ schenhalsöffnung gestaltet, fällt Masse und Gewicht für das zu erzeugende Kunststoffbehältnis bzw. -fläschchen sehr gering aus. Zudem resultiert eine äu­ ßerst dünne Behältniswandung.

Damit ergibt sich die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe, beim Tiefziehen zur Herstellung von Behältnissen oder sonstigen Hohlkörpern aus Kunststoff, ins­ besondere dickbauchigen Flaschenformen mit engen Flaschenhalsöffnungen, Sorge dafür zu tragen, daß trotz einer geringen Öffnungsweite eines Behältnisses stets eine ausreichende Wandstärke erzielbar ist, wobei die bisherigen Vorteile der Tiefzieh-Technologie - einfache Technologie und geringer Konstruktionsauf­ wand insbesondere - beibehalten werden sollen.

Zur Lösung wird ein Verfahren zum Herstellen von Hohlkörpern, insbesondere Behältnissen, aus Kunststoffolien oder -platinen auf der Basis des Tiefziehens mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen.

Durch diese Maßnahmen wird das unmittelbar für den Tiefziehvorgang zur Verfü­ gung stehende Kunststoffmaterial, das innerhalb einer durch den Matrizen- Formkammereingang definierten Ronde liegt, zur Rondenmitte bzw. deren zentra­ len Bereich hin geleitet und konzentriert, wodurch eine Optimierung der Material­ verteilung für den zu formenden Artikel bewirkt wird.

Dem erfindungsgemäßen Grundkonzept wird dadurch verstärkt Rechnung getra­ gen, daß der Vorformling länglich und mit einer maximalen Quer- oder Breitener­ streckung gestaltet wird, die kleiner ist als die kleinste, lichte Innenweite der Matri­ zen-Formkammer. Mit dieser Verfahrensmaßnahme ist sichergestellt, daß genü­ gend Folienmasse durch die gegebenenfalls sehr enge (Flaschenhals-) Öff­ nung der Matrizen-Formkammer gelangen kann und dem weiteren Tiefziehverfah­ ren zur Verfügung steht. Diese Wirkung wird auch nach einer weiteren Verfah­ rensmaßnahme gefördert, wonach im Vorformschritt zumindest in der Anfangs­ phase aus der Folie oder Platine eine beutel-, napf-, hohlkegelartige und/oder ei­ ne sonstige, sich zum Bodenbereich des Vorformlings hin verjüngende Zwischen- Vorform erzeugt wird.

Die Zwischen-Vorform läßt sich nach einer Ausgestaltung des erfindungsgemä­ ßen Verfahrens weiterverarbeiten, indem im Vorformschritt ein Werkzeug verwen­ det wird, dessen Wandung spezifisch zur Erzeugung des Vorformlings gestaltet und geformt ist sowie der plastifizierten Folie oder Platine zum Anschmiegen oder Anliegen dient. Dies oder auch das Lösen von der Wandung kann vorteilhaft mit­ tels einer Fluiddruckdifferenz und/oder eines Fluiddruckgefälles zwischen der Au­ ßen- und Innenseite der etwaigen Zwischenvorform und/oder des beutel-, becher- oder napfartigen Vorformlings erfolgen.

Nach einer anderen, vorteilhaften Ausgestaltung wird nach Fertigstellung des Vorformlings dessen Verbindung mit der Restfolie oder -platine noch nicht gelöst; vielmehr wird letztere gleichsam als Transportmittel verwendet, indem von ihr der daran hängende Vorformling getragen und zur nachfolgenden Matrizen- Formkammer befördert wird.

Dem erfindungsgemäßen Konzept, vor dem eigentlichen Tiefzieh-Formvorgang genügend Kunststoffolienmaterial dafür zu konzentrieren und in eine für die späte­ re Hohlkörper- bzw. Behältnisform optimale Verteilung zu bringen, dient nach ei­ ner Ausbildung der Erfindung ein dem Vorformschritt vorangehender Plastifizier-, insbesondere Heizschritt. Bei diesem werden (besonders) zu verstreckende Be­ reiche der Folie oder Platine plastifiziert, beispielsweise innerhalb einer Ringform erwärmt. Dieses Ringprofil entspricht zweckmäßig dem öffnungsseitigen Rand oder Umfang der Zwischenvorform.

Nach einer weiteren Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgese­ hen, daß zum Zwecke der Erhaltung der mit dem Vorformling erreichten Folien­ verstreckung vorbestimmte Folienpartien an gekühlte Flächen des Vorformwerk­ zeugs angelegt werden, um den Folien-Rückschrumpf während des Transport­ schritts aus dem Vorformwerkzeug in das Hauptwerkzeug bzw. die Endformkam­ mer der Matrize zu unterbinden.

Zur Lösung der obigen Erfindungsaufgabe wird ferner bei einer Anordnung der eingangs genannten Art vorgeschlagen, daß dem Tiefziehwerkzeug ein Vorform­ werkzeug vorgeschaltet ist, das zur Erzeugung eines beutel-, napf- und/oder be­ cherartigen Vorformlings aus der Folie oder Platine mit einer maximalen Ausdeh­ nung parallel zu dessen Boden ausgebildet ist, die kleiner als die geringste lichte Innenweite der Matrizen-Formkammer ist. Mit diesem Vorformwerkzeug wird die schon oben erläuterte Wirkung erreicht und gefördert, nämlich für den nachfol­ genden End-Formschritt in der Matrizen-Formkammer ausreichend Kunststoffoli­ enmasse in einer Gestaltung und Form zur Verfügung zu stellen, die ein vollstän­ diges Einführen in die Matrizen-Formkammer bzw. Passieren der engsten Stelle, zum Beispiel Flaschenhals, der Formkammer erlaubt. Zweckmäßig arbeitet das Vorformwerkzeug ebenfalls auf der Basis des Tiefziehens.

Nach einer vorteilhaften konstruktiven Ausgestaltung sind das Vorformwerkzeug und das Tiefziehwerkzeug miteinander baulich vereint. Für diese Baueinheit kön­ nen dann ein gemeinsames Gehäuse, gemeinsame Antriebs- und/oder Trans­ portmittel für Schließ-/Öffnungsmechanismen und die Formlinge vorgesehen sein, was den Aufwand an Bauteilen vermindert und die Konstruktion vereinfacht.

Der erfindungsgemäß erwünschte Materialfluß zum Zentrum einer durch einen (Vor-)Formkammereingang abgegrenzten Folienronde läßt sich nach einer beson­ ders vorteilhaften Ausbildung durch Vorschalten einer Plastifizier-, insbesondere Heizeinrichtung erzielen, deren Wirkungselemente derart strukturiert sind, daß in dem oder den nachfolgenden Vorform- bzw. Tiefziehwerkzeug(en) der erwünschte konzentrische Fluß an Kunststoffmaterial entsteht.

Der oben genannten Integration von Vorformwerkzeug und Tiefzieh- bzw. End­ formwerkzeug entspricht es, wenn nach einer weiteren Erfindungsausbildung bei­ de mit gemeinsamen Fluiddruckmitteln und/oder je einem gleichartigen Vorform­ stempel jeweils zum Einwirken in eine Formkammer versehen sind. Letztere kön­ nen dabei mit gemeinsamen Antriebsmitteln verbunden sein, die integraler Be­ standteil etwaiger Schließ-, Öffnungs- und Transportmittel des Vorform- und des Tiefzieh- bzw. Endformwerkzeugs sind. In weiterer Ausgestaltung sind innerhalb des Vorformstempels Heizelemente installiert, welche den Vorformling von innen zwecks optimaler Materialverteilung an vorbestimmten Stellen und Abschnitten nachheizen können.

Zur Lösung der oben genannten Erfindungsaufgabe wird ferner für die angespro­ chene Tiefzieh-Anordnung ein Vorformwerkzeug vorgeschlagen, das sich durch eine Formkammer sowie die Folie oder Platine erfassende Zieh- und/oder Verfor­ mungsmittel auszeichnet, die zum Einführen und Strecken der Folie oder Platine oder zum Einwirken jeweils in die Formkammer ausgeführt sind. Die Vorform­ kammer bildet dabei den Ort, in dem aus einer dem Kammereingang entspre­ chende Folienronde Folienmaterial in einen Bereich gezogen wird, der deckungs­ gleich mit dem Rondenzentrum liegt. Die dabei entstehende Form und Konzentra­ tion an Folienmaterial läßt sich dann in der Endformkammer der Matrize des ei­ gentlichen Tiefziehwerkzeugs einführen, selbst wenn diese eine bauchige Fla­ schenform mit engem Flaschenhals besitzt. Die Zieh- und/oder Verformungsmittel sind nach einer Realisierungsform der Erfindung durch einen Vorformstempel und/oder Fluiddruckmittel verwirklicht, die jeweils mit der Formkammer des Vor­ formwerkzeugs in Wirkungsverbindung setzbar sind. Vorzugsweise sind beide genannten Arten der Verformungsmittel gleichzeitig im Vorformwerkzeug vorge­ sehen, wobei die Kraft- und/oder Wirkungsrichtung des Vorformstempels zum Randbereich, insbesondere Bodenbereich, der Formkammer, und die der Fluid­ druckmittel zum Inneren der Formkammer ausgerichtet sind. So kann der Vor­ formstempel in der Anfangsphase des Vorformschrittes eine konusartige Zwi­ schen-Vorform erzeugen, die dann mit Hilfe der entgegengesetzten Fluiddruckmit­ tel zu einer zylindrischen Becherform weiterverarbeitet wird, indem der Fluiddruck für ein Anschmiegen der verstreckten Folie oder Platine um den Vorformstempel sorgt.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile auf der Basis der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung be­ vorzugter Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnungen. Diese zei­ gen in:

Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung unterschiedlicher Verfahrens­ stufen des erfindungsgemäßen Tiefziehsystems,

Fig. 2 einen Aufriß auf eine erfindungsgemäße Tiefziehmaschine, und

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Maschine nach Linie III-III in Fig. 2.

Gemäß Fig. 1 besteht die Anordnung - von links nach rechts in der Vorschubrichtung 1 der Kunststoffolie 2 gesehen - aus einem Kontakt-Heizring 3, einem nachgeschalteten Vorformwerkzeug 4 und einem diesen nachgeschalte­ ten Endformwerkzeug 5, das als an sich bekanntes Tiefziehwerkzeug ausgebildet sein kann. Der Kontaktheizring 3 dient als Vorheizung der gezielten Materialvertei­ lung, und deren Außendurchmesser 6 entspricht etwa dem Innendurchmesser 7 der Vorformkammer 8. Mit seiner ringförmigen Fläche beheizt der Kontaktheizring 3 einen Bereich auf der Folie 2, aus dem später in der Vorformkammer 8 eine Randzone bzw. ein Planbereich 9 des (strichpunktiert gezeichneten) Vorformlings 10 entsteht. Die Vorformkammer 8 bildet den Unterteil des Vorformwerkzeugs 4 und ist zweistückig ausgeführt mit einem oberen Teil 8a und einem unteren Teil 8b, die durch eine gemeinsame horizontale Gleitfuge 12 voneinander abgegrenzt sind. Ein Klemmring 13 ist im Öffnungsbereich der Vorformkammer 8 an deren Oberkante angeordnet und dient mit seiner Unterseite der Erzeugung des Planbe­ reichs 9 beim Vorformling 10. Er umgibt konzentrisch einen Vorformstempel 14, der mittels (nicht gezeichneter Antriebsmittel) axial verschiebbar ist und dem Tie­ fen, Strecken und Formen der vom Kontaktheizring 3 vorerwärmten und abge­ grenzten Folienronde. Das dem Vorformwerkzeug 4 in Vorschubrichtung 1 nach­ geordnete Endformwerkzeug 5 besteht aus einer Endformkammer 15, einem darin axial einfahrbaren, gleichartigen Vorformstempel 14, einem diesen konzen­ trisch umgebenden Niederhaltering 16, einem ebenfalls konzentrisch angeordne­ ten, den letzteren umgebenden Stanzring 17 sowie einem auf diesen aufgesetzten Kühlblock 18. Letzterer kann gleichzeitig auf den Klemmring 13 des Vorformwerk­ zeugs 4 aufgesetzt sein. Die Endformkammer 15 ist ebenfalls zweistückig ausge­ führt mit einem oberen Teil 15a und einem unteren Teil 15b. Beide Hälften sind ebenfalls über eine weitere Gleitfuge 19 gegeneinander verschiebbar, welche die Fortsetzung der erstgenannten Gleitfuge 12 zwischen den beiden Teilen 8a, 8b der Vorformkammer 8 bildet. Der Bodenbereich der Endformkammer 15 ist durch ein Auswerforgan 20 axial durchsetzt, das der Beförderung des aus dem Vorform­ ling 10 fertiggezogenen Behältnisprodukts 56 (vgl. Fig. 3) in einen (nicht gezeich­ neten) Sammelbehälter dient.

Mit dieser Tiefzieh-Anordnung oder -Vorrichtung läßt sich folgendes Prinzip zur Herstellung von "Enghals"-Gefäßen realisieren: Auf drei unmittelbar aufeinander­ folgenden Folienabschnitten 21, 22 und 23 erfolgen zeitgleich der Plastifizier-, insbesondere Heizprozeß mit dem Kontaktheizring 3, der Vorformprozeß in der Vorformkammer 8 des Vorformwerkzeugs 4 sowie der Endformprozeß in der Endformkammer 15 mit Hilfe des Endformwerkzeugs 5. Wegen des Heizprozes­ ses auf dem ersten Folienabschnitt 21 kann auf die obigen Ausführungen verwie­ sen werden. Beim nachfolgenden Abschnitt 22 wird in der Vorformkammer 8 durch dortiges Eindringen des Vorformstempels 14 die plastifizierte Folienronde bereits zu einer konisch-beutelartigen Zwischen-Vorform 24 (strichpunktiert ge­ zeichnet) tiefgezogen bzw. verstreckt. Am oberen Rand ist die Folie zwischen dem Klemmring 13 und der Oberkante des Vorkammer-Oberteils 8a eingeklemmt. Dies ist beim Schließvorgang des Vorformwerkzeugs erfolgt (siehe unten). Sodann wird eine (in Fig. 1 nicht gezeichnete) Evakuiereinrichtung betätigt, durch welche im von der Innenseite der Zwischen-Vorform 24 umgrenzten Bereich bzw. zwischen Vorformstempel 14 und Zwischen-Vorform 24 ein Vakuum erzeugt wird. Dadurch wird erreicht, daß sich aufgrund der Druckdifferenz die formbare Zwischen- Vorform 24 ganz um den Vorformstempel 14 herum anschmiegt sowie im Planbe­ reich 9 an die nach radial innen gezogene Unterseite des Klemmrings 13 anlegt und sich dort abkühlt. Beim Endformprozeß auf den dritten Folienabschnitt 23 wird der in der Vorformkammer 8 mit dem Vorformstempel 14 gestaltete, becherartig­ zylindrische Vorformling 10 durch einen Vorschubschritt in die Endformkammer 15 gebracht. Nach Schließen des Endformwerkzeugs ist der Übergangsbereich zwi­ schen Vorformling 10 und verbliebener, nicht tiefgezogener Restfolie zwischen der Oberkante des Endformkammer-Oberteils 15a und dem Niederhaltering 16 ein­ geklemmt. Es erfolgt erneut ein Vorstrecken des Vorformlings 10 mittels eines dem im Vorformwerkzeug 4 gleichartigen Vorformstempels 14. Sodann wird Formdruckluft beispielsweise durch einen den Vorformstempel 14 umgebenden Ringkanal 25 schlagartig in den vom Vorformling 10 umgebenen Hohlraum einge­ lassen, so daß die warme Folie vom Vorformstempel 14 abhebt, sich an die In­ nenwand der Endformkammer 15 anlegt und dort auskühlt. Ein entsprechender Ringkanal 25 kann im Vorformwerkzeug 4, den dortigen Vorformstempel 14 um­ gebend, zur Erzeugung von Vakuum sowie der anschließenden Belüftung dienen. Der den Niederhaltering 16 umgebende Stanzring 17 trennt dann das fertig ge­ formte "Enghals"-Behältnis 56 von der außerhalb der Endformkammer 15 liegen­ den Restfolie ab. Beim erneuten Maschinentakt oder Vorschub öffnen sich die Werkzeuge 4, 5 (siehe unten), und das fertige Behältnis wird mittels des Auswer­ forgans 20 ausgestoßen. Die Restfolie wird entweder aufgewickelt oder unmittel­ bar nach Verlassen dieser Thermoform-Maschine eingemahlen und der Folien­ herstellung wieder zugeführt.

Da gemäß Fig. 1 die Vorformkammer 8 einschließlich ihres Öffnungsbereichs ei­ nen Durchmesser aufweist, der den "Enghals"-Bereich 26 und auch sonstige Ab­ messungen der Endformkammer 15 übersteigt, ergibt sich im Herstellungsschritt im Vorformwerkzeug 4 ein vergrößerter Folieneinzugsbereich in die Vorformkam­ mer 8, wodurch in erweitertem Umfang Folienmasse vorgeformt und so geeignet der Abschlußgestaltung in der Endformkammer 15 zur Verfügung gestellt werden kann. Damit der Vorformling 10 nicht mit dem Enghals-Bereich 26 in der Endform­ kammer 15 kollidiert, ist der Vorformstempel 14 mit einem Durchmesser kleiner als die minimale Weite("Enghals"-Bereich 26) der Endformkammer 15 versehen.

Anhand von Fig. 2 und 3, die eine Maschinenrealisierung des Tiefziehsystems darstellen, sind weitere Einzelheiten und Merkmale ersichtlich:

Gemäß Fig. 2 weist der obere Bereich der Tiefzieh-Maschine einen Evakuie­ rungsanschluß 27 auf, der zum Ringkanal 25 des Vorformwerkzeugs 4 führt. Dies dient der Vakuumerzeugung in der Vorformkammer 8, um die darin eingezogene Kunststoffolie um den Vorformstempel 14 anzulegen. Dieser, im eingefahrenen Zustand außerhalb der Vorformkammer gezeichnet, weist einen Filzmantel 28 auf, der damit darin angeschmiegten, in die Vorformkammer 8 gezogenen Kunststof­ folie möglichst wenig Wärme entzogen wird. Im Bodenbereich der Vorformkam­ mer 8 ist ein weiterer Heizring 29 installiert, welcher den "Formrohling" bzw. die zwischen-Vorform 24 bzw. den daraus entstehenden Vorformling 10 bei Bedarf nachheizt, um diesen auf optimaler Plastizitäts- bzw. Formtemperatur zu halten. Weiter ist eine Saugeinrichtung 30 deckungsgleich mit der Vorformkammerachse 31 angeordnet und dient dazu, den Vorformling 10 festzuhalten, wenn der Vor­ formstempel 14 aus der Vorformkammer 8 zurückgezogen und dabei von seiner Umfassung durch den Vorformling 10 gelöst wird. Dieses Lösen vom Vorformling 10 kann noch dadurch gefördert werden, daß über den Evakuierungsanschluß 27 und den Ringkanal 25 eine Belüftung zwischen dem Vorformstempel 14 und dem Vorformling 10 vorgenommen wird. Nach dem Lösen kann auch der Saug- Vakuumkanal 32, der eine Bodenplatte 33 der Vorformkammer 8 durchsetzt, be­ lüftet werden.

Gemäß Fig. 2 ist die Vorformkammer 8 von der Endformkammer 15 durch eine Zwischenwandung abgegrenzt, die aufgrund der zweitgenannten, horizontalen Gleitfuge 19 in ein Oberteil 34a und ein Unterteil 34b gegliedert ist. Das Zwi­ schenwandungsunterteil 34b bildet mit dem oben genannten Endformkammer- Unterteil 15b ein Stück, während das Zwischenwandungs-Oberteil 34a über eine vertikale Stoßfuge 35 vom oben genannten Oberkammer-Oberteil 15a getrennt ist. Kühlwasser-Ringkanäle 36 mit jeweiligem Anschluß 37 in der Außenseite die­ nen der Kühlung der Innenwandung der Endformkammer 15.

Die jeweiligen Werkzeugoberteile 38 des Vorformwerkzeugs 4 bzw. Endformwerk­ zeugs 5, die gemäß Fig. 2 insbesondere einerseits Klemmring 13, Vorformstempel 14, und Ringkanal 25 mit Evakuierungsanschluß 27 und andererseits Vorform­ stempel 14, Niederhaltering 16, Kühlblock 18 und Ringkanal 25 mit von außen zugänglichen Formluftanschluß 39 umfassen, sind über jeweilige Federelemente 40 gegen ein Maschinenchassis 41 abgestützt. Dieses ist von einem Federluftka­ nal 42 mit Anschluß 43 durchsetzt, welche die Wirkung der Federelemente 40 unterstützt. Dadurch werden die Werkzeugoberteile gegen die Oberkanten der insbesondere die Vorform- und Endformkammern 8 bzw. 15 umfassenden Werk­ zeugunterteile 44 gedrückt.

Gemäß Fig. 2 kann einer unteren Tragplatte 45, auf der sich die jeweiligen Werk­ zeugunterteile mit insbesondere Vorform- und Endformkammern 8, 15 befinden, über eine Führungssäule 46 und einem Linearantrieb 47, beispielsweise fluidge­ triebener Teleskopzylinder, eine lineare Auf- und Abbewegung 48 erteilt werden. Diese muß mit dem die Folie und den Vorformling erfassenden Schließ-, Öff­ nungs- und Transportmechanismus sowohl der Vorformkammer 8 als auch der Endformkammer 15 synchronisiert sein.

Hierzu sind gemäß Fig. 2 und 3 Schlittenführungen 49 mit darauf verfahrbaren Schlitten 50 vorgesehen, die mit um eine vordere Achse 51 und um eine hintere Achse 52 verschwenkbare Hebel 53 in Verbindung stehen. Diese sind über an beiden Enden angelenkte, jeweilige Zwischenglieder 54 mit der jeweiligen Au­ ßenwandung der Vorform- und Endformkammer 8, 15 verbunden, um den Vor­ formkammer-Oberteil 8a einerseits und dem Endformkammer-Oberteil 15a ande­ rerseits horizontale Hin- und Herbewegungen 55 zu erteilen. Mit der Hin- und Her­ bewegung 55 des Vorformkammer-Oberteils 8a ist das Zwischenwandungsober­ teil 34a, welches an einer Seite die Vorformkammer 8 und an der anderen Seite die Endformkammer 15 begrenzt, gekoppelt. Folglich bewegen sich das Zwi­ schenwandungs-Oberteil 34a und das Endformkammer-Oberteil 15a stets in ein­ ander entgegengesetzten Richtungen. Bewegen sie sich aufeinander zu, kommen sie im Bereich der oben genannten Stoßfuge 35 zur Anlage aneinander. Die hori­ zontalen Hin- und Herbewegungen 55 finden längs der horizontalen Gleitfugen 12, 19 der Vorform- und Endformkammer 8, 15 statt.

Bevor dem hochgefahrenen Werkzeug-Unterteil 44 eine vertikale Abwärtsbewe­ gung 48 eingeprägt wird, ist mittels eines (nicht gezeichneten) Antriebs der jewei­ lige Schwenkhebel 53 so zu betätigen, daß die Vorformkammer- und Endform­ kammer-Oberhälften 8a bzw. 15a längs der Gleitfuge 19 auseinanderbewegt wer­ den, wobei die Zwischenwandungsoberhälfte 34a der Vorformkammer-Oberhälfte 8a in die gleiche Richtung folgt. Dies ist in Fig. 2 durch strichpunktierte Darstel­ lung, die der Öffnungsstellung entspricht, angedeutet. In Fig. 3 sind die Öff­ nungsstellungen für das Vorform- und das Endformwerkzeug 4 bzw. 5 in der unte­ ren Hälfte dargestellt. Dabei ist der frühere "Enghals"-Bereich 26 so erweitert, daß das fertige, flaschenförmige Tiefziehprodukt 56 (vgl. Fig. 3, untere Hälfte) im obe­ ren Flaschenhalsbereich freigelegt ist. Die Öffnungsstellung zeigt sich in Fig. 3 auch anhand eines Vergleichs der Stellung der beiden Schlitten 50 für Vorform- und Endformwerkzeug 4, 5 in der oberen Hälfte (geschlossene Stellung) mit der unteren Hälfte (geöffnete Stellung). Diese sind auf ihren jeweiligen Schlittenfüh­ rungen 49 mit den Bewegungen der Schwenkhebel 53 um die vordere und hintere Achse 51, 52 gekoppelt und verschiebbar. Nun kann das Tiefziehprodukt bzw. die Endform 56 vom Auswerferorgan 20 in einen Sammelbehälter (nicht gezeichnet) befördert werden und in einem weiteren Maschinentakt der in der Vorformkammer 8 erzeugte Vorformling 10 in den Bereich verschoben werden, der später von den Wandungen der Endformkammer 15 umgrenzt wird. Dies wird aus einer unteren Stellung durch Aufwärtsbewegung 48 der unteren Tragplatte 45, wodurch die Vorformkammer-Unterhälfte 8b, die Zwischenwandungs-Unterhälfte 34b und die Endformkammer-Unterhälfte 15b in Aufnahmestellung geraten, zum einen Teil bewirkt. Dazu ist der Linearantrieb im Sinne einer vertikalen Aufwärtsbewegung zu betätigen. Zum anderen werden die beiden Kammern 8, 15 durch Horizontalbe­ wegungen 55 der Vorformkammer-Oberhälfte 8a sowie der Zwischenwandungs- Oberhälfte 34a einerseits und der Endformkammer-Oberhälfte 15a andererseits jeweils nach innen in Schließstellung gebracht, nach dem vorher eine vom Kon­ takt-Heizring 3 (vgl. Fig. 1) entsprechend beheiztes Folien-Rondenprofil in den Vorformbereich beim genannten Maschinenteil befördert wurde. Die Schließstel­ lung wird nun dadurch vollendet, daß der Anschluß 43 für den Federluftkanal 42 derart angesteuert wird, daß der Klemmring 13 auf die Oberkante der Vorform­ kammer 8, und der Niederhaltering 16 auf die Oberkante der Endformkammer 15 drückt.

Auch der Kontaktheizring 3, der in Vorschubrichtung 1 unmittelbar vor dem Vor­ formwerkzeug 4 liegt, ist in seiner baulichen Struktur zur Synchronisation an den Schließ-, Öffnungs- und Transportmechanismus der Vorform- und Endformkam­ mer 8, 15 angepaßt. Dazu weist er zwei gegeneinander verschiebbare, obere und untere Hälften 3a, 3b auf. In Öffnungsstellung, wenn das Vorformkammer-Oberteil 8a und das Zwischenwandungs-Oberteil 34a stromaufwärts entgegen der Vor­ schubrichtung 1 mittels der Schwenkhebel 53 bewegt sind, ist auch die Unterhälf­ te 3b des Kontaktheizrings 3 entsprechend stromaufwärts entgegen der Vor­ schubrichtung 1 zu verschieben.

Claims (20)

1. Tiefziehverfahren zum Herstellen von Hohlkörpern (56), insbesondere dickbau­ chigen Behältnissen mit engen Halsbereichen aus Kunststoffolien oder -platinen (2) mit folgenden Verfahrensschritten:

• 1. Plastifizieren (21), insbesondere Erwärmen des zu bearbeitenden Be­ reichs der Folie (2) oder Platine;
• 2. Einführen eines Vorformstempels (14) und Bildung einer konisch­ beutelartigen Zwischen-Vorform (24),
• 3. Bildung (22) eines Vorformlings (10) durch Anschmiegen der Zwischen- Vorform (24) an den Vorformstempel (14) sowie im Planbereich (9) an die Unterseite des Klemmrings (13) mittels eines Druckgefälles von der Außenseite der Zwischen-Vorform (24) zu deren Innenseite;
• 4. Einbringen des so gebildeten Vorformlings (10) in die Matrizen- Formkammer (15), wobei die maximale bodenparallele Ausdehnung klei­ ner ist als die minimale, lichte Innenweite (26) der Matritzen- Formkammer (15);
• 5. Bildung (23) der Endform (56) durch Vorstrecken mittels eines in die Matrizen-Formkammer (15) eintauchenden Stempels (14) und Abheben der Folie von dem Stempel (14) durch schlagartiges Einlassen von Formdruckluft in den vom Vorformling (10) umgebenen Hohlraum;
• 6. Abtrennen der Endform (56) von der Restfolie oder -platine.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Anlegen und/oder Lösen der Folie (2) oder Platine von der Wandung des Vorformwerk­ zeugs (4) mittels einer Fluiddruckdifferenz und/oder eines Fluiddruckgefälles zwischen der Außen- und Innenseite der etwaigen Zwischen-Vorform (24) und/oder des beutel-, becher- oder napfartigen Vorformlings (10) erfolgt.

3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß zumindest im oder während des Vorformschritts die Folie (2) oder Pla­ tine durch Erwärmen (29) in ihrem plastifizierten Zustand gehalten wird.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen dem Vorformschritt vorangehenden Plastifizier-, insbesondere Heizschritt, bei dem zu verstreckende Bereiche der Folie (2) oder Platine, beispielsweise in Ringform (3), plastifiziert, insbesondere beheizt beziehungsweise erwärmt wer­ den.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß im und/oder nach dem Vorformschritt derart vorbestimmte Folien- oder Platinenbereiche gekühlt werden, damit die erreichte Verformung erhalten bleibt.

6. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit einem Tiefziehwerkzeug aus Matrize mit Formkammer (15), we­ nigstens einem darin einwirkenden Zieh- oder Verformungsmittel (14; 25, 39) zum Tiefen einer plastifizierten Folie (2) oder Platine aus Kunststoff, und mit Schließ-, Öffnungs- und Transportmitteln (46, 47, 49, 50, 53), durch welche die Folie (2) oder Platine in die beziehungsweise aus der Formkammer (15) führbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß dem Tiefziehwerkzeug (5) ein Vorformwerk­ zeug (4) vorgeschaltet ist, das zur Erzeugung eines beutel-, napf- und/oder be­ cherartigen Vorformlings (10) aus der Folie (2) oder Platine mit einer maxima­ len, bodenparallelen Ausdehnung ausgebildet ist, die kleiner als die minimale, lichte Innenweite (26) der Matrizen-Formkammer ist, wobei das Vorformwerk­ zeug (4) auch eine Formkammer (8) aufweist, deren lichte Weite (7) mindestens im Öffnungsbereich wenigstens die minimale Weite (26) der Matritzen- Formkammer (15) übersteigt, und an deren Oberkante ein Klemmring (13) an­ geordnet ist, der mit seiner Unterseite zur Erzeugung des Planbereichs (9) beim Vorformling (10) dient.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorformwerk­ zeug (4) und das Tiefziehwerkzeug (5) miteinander zu einer Baueinheit (38, 44) integriert sind.

8. Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch eine dem Vorform­ werkzeug (4) vorgeschaltete Plastifizier-, insbesondere Heizeinrichtung (3), de­ ren Wirkungselemente derart strukturiert sind, daß in dem oder den nachfol­ genden Vorform- beziehungsweise Tiefziehwerkzeug(en) (4, 5) ein konzentri­ scher Fluß an Kunststoffmaterial gefördert ist.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorformwerkzeug (4) und gegebenenfalls die Plastifiziereinrichtung in ihrem die Folie (2), Platine und/oder den Vorformling (10) erfassenden Schließ-, Öff­ nungs- und Transportmechanismus mit den Schließ-, Öffnungs- und Trans­ portmitteln (46, 47, 49, 50, 53) des Tiefziehwerkzeugs (5) synchronisiert, gekoppelt und/oder baulich integriert sind.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorformwerkzeug (4) auch eine Formkammer (8) aufweist, die eine mit der Matrizen-Formkammer (15) gemeinsame Wandung (34a, 34b) besitzt.

11. Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl das Vorformwerkzeug (4) als auch das Tiefziehwerkzeug (5) mit ge­ meinsamen Fluiddruckmitteln (42, 43) und/oder je einem gleichartigen Vorform­ stempel (14) jeweils zum Einwirken in eine Formkammer (8, 15) versehen sind.

12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die gleichartigen Vorformstempel (14) mit gemeinsamen Antriebsmitteln verbunden sind, die vor­ zugsweise integraler Bestandteil etwaiger Schließ-, Öffnungs- und Transport­ mittel (46, 47, 49, 50, 53) des Tiefziehwerkzeugs sind.

13. Anordnung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Vor­ formstempel (14) derart mit einem oder mehreren Heizelementen und/oder wärmeisolierendem Material (28) versehen ist, daß der Zwischen-Vorform (24) oder dem Vorformling (10) wenigstens keine Wärme verloren geht.

14. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die Hei­ zelemente im Vorformstempel (14) so angeordnet und gegebenenfalls verteilt sind, daß das auf die Folie (2) oder Platine übertragene Wärmeprofil (3) der spezifischen Form und/oder Materialverteilung des Vorformlings (10) oder Hohl­ körpers (56) entspricht.

15. Vorformwerkzeug (4) für eine Anordnung (38, 44) nach einem der Ansprüche 6 bis 14, gekennzeichnet durch eine Formkammer (8) und die Folie (2) oder Platine erfassende Zieh- und/oder Verformungsmittel (14; 25, 27), die zum Ein­ führen oder Einwirken in die Formkammer (8) ausgeführt sind.

16. Vorformwerkzeug nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfor­ mungsmittel (14; 25, 27) einen Vorformstempel (14) und/oder Fluiddruckmittel (25, 27) aufweisen, die mit der Formkammer (8) in Wirkungsverbindung setzbar sind.

17. Vorformwerkzeug nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft- und/oder Wirkungsrichtung des Vorformstempels (14) zum Randbereich der Formkammer (8), und die der Fluiddruckmittel (25, 27) zu deren Inneren ausge­ richtet sind.

18. Vorformwerkzeug nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluiddruckmittel (25, 27) mit einer Evakuierungs- und Belüftungseinrichtung (27) realisiert sind, die mit der Formkammer (8) derart verbunden ist, daß sie auf der dem Vorformstempel (14) zugewandten Seite der sich in der Formkammer (8) befindlichen Folie (2) wirksam ist.

19. Vorformwerkzeug nach einem der Ansprüche 15 bis 18, gekennzeichnet durch eine lösbare Halterung, beispielsweise Saugeinrichtung (30), angeordnet in der Formkammer (8) vorzugsweise in deren Bodenbereich, für den Vorformling (10).

20. Vorformwerkzeug nach einem der Ansprüche 15 bis 19, gekennzeichnet durch ein oder mehrere Plastifizier-, insbesondere Heizorgane (3, 29), die der Form­ kammer (8) vorgeschaltet und/oder in der Formkammer (8) vorzugsweise in de­ ren Bodenbereich angeordnet sind.