DE19648323C1 - Verfahren zur Herstellung von mindestens einseitig offenen Kunststoffhohlkörpern, insbesondere Kunststoffbehältern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von minde­ stens einseitig offenen Kunststoffhohlkörpern, insbesondere Kunststoffbehältern, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, ein Verfahren zur Aufarbeitung von Kunststoffhohlkörpern nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 2, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Patentanspruch 5 sowie einen nach diesen Verfahren hergestellten Verpackungs- und Transportbehälter.

Derartige Kunststoffhohlkörper, insbesondere Kunststoffbehäl­ ter, werden insbesondere für empfindliche Bauteile, beispiels­ weise für den elektronischen oder optischen Bereich verwendet, bei denen es darauf ankommt, daß sie während des Transports nicht aneinanderschlagen oder gar ihre Position innerhalb des Behälters vollends verlieren.

Daher ist jedes Bauteil für sich in einer als Aufnahme ausge­ bildeten, dem Bauteil angepaßten Ausnehmung im Behälterboden angeordnet.

Es sind hierfür im Stand der Technik mehrere Behälteralternati­ ven bekannt. Eine davon besteht in einem komplett spritzgegos­ senen Behälter, bei dem auch die Bodenausnehmungen im Spritz­ gießwerkzeug geformt werden. Nachteilig hierbei ist das teure Spritzgießwerkzeug, welches sich lediglich für die Produktion großer Stückzahlen rechnet. Da die Ausnehmungen im Behälterbo­ den an die zu verpackenden Produkte angepaßt sind, muß für je­ des Produkt ein entsprechender Behälter geformt werden. Das heißt aber, daß für jede Behälterserie auch ein eigenes Spritz­ werkzeug vorhanden sein muß. Das ist zum einen teuer und zum anderen aufwendig, was die Umrüstarbeiten anbetrifft.

Ferner bekannt ist die Lösung mit einem handelsüblichen Normbe­ hälter, in den ein mit den Ausnehmungen versehenes Tiefziehteil eingelegt wird. Der Nachteil hierbei ist der erhöhte Material­ aufwand, sowie die Tatsache, daß die Einlegeteile nach dem Tiefziehen im Randbereich auf Passung geschnitten werden müs­ sen.

Eine dritte Möglichkeit zur Herstellung der eingangs genannten Behälter liegt darin, die Behälter mitsamt Ausnehmungen kom­ plett tiefzuziehen.

Neben der Notwendigkeit, die Randkanten derartiger Behälter nach dem Tiefziehen zu beschneiden, hat dieses Verfahrens dar­ über hinaus den Nachteil, daß zum Ziehen insbesondere einer ho­ hen Behälterwand viel Material benötigt wird, was dazu führen kann, daß in einigen Bereichen die Materialstärke zu gering wird.

Daher muß die Dicke des Ausgangsmaterials entsprechend groß ge­ wählt werden, was dazu führt, daß im gesamten Formteil zwar eine Mindestwandstärke nicht unterschritten wird, im Randbe­ reich jedoch eine Überdimensionierung in Kauf genommen werden muß.

Die üblichen, auf diese Weise hergestellten Behälter weisen eine Ausgestaltung auf, die im Randbereich in etwa einem auf den Kopf gestellten U entspricht, wobei das Ende der äußeren U-Schenkel in die Horizontale umgebogen ist, so daß ein einfacher Kragen entsteht, der jedoch den Nachteil hat, daß er gerade beim Transport auf Rollenbahnen nur eine unzureichende Standsi­ cherheit gewährt.

Ein weiterer Nachteil der tiefgezogenen Behälter besteht darin, daß der Formgebung im Randbereich enge Grenzen gesetzt sind. So ist es unmöglich, auf diese Weise beispielsweise Etikettenta­ schen oder Griffmulden einzuformen. Auch die Einformung von Verstärkungsrippen in den Wandbereich ist nicht ohne weiteres möglich.

Das gilt zum Teil auch für Produkte, die nach einem aus der Zeitschrift "Modern Plastics Int.", März 1989, S. 6 und 10 be­ kannten Verfahren hergestellt werden, bei dem ein ebener Vorformling spritzgegossenen wird, aus dem dann durch Thermo­ formung ein zur Aufnahme von Lebensmitteln bestimmter, schüs­ selförmiger Behälter mit ebenem Boden erzeugt wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Verfahren der eingangs genannten Art so zu führen, daß ohne übergroßen Mate­ rial- und Maschinenaufwand Kunststoffhohlkörper der in Rede stehenden Art auch in kleineren Stückzahlen hergestellt werden können, denen alle Optionen eines spritzgegossenen Kunststoff­ hohlkörpers offenstehen.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 6 bzw. bei der Aufarbeitung gebrauchter Hohlkörper mit den Merkmalen des Patentan­ spruchs 2.

Bevorzugt werden nach diesem Verfahren Verpackungs- und Trans­ portbehälter hergestellt.

Der Vorteil bei diesem Verfahren besteht darin, daß der Grund­ behälter auf übliche Art und Weise in üblichen und vorhandenen Maschinen mit ebenfalls vorhandenen relativ einfach aufgebauten Werkzeugen spritzgegossen wird. Der folgende Tiefziehprozeß be­ zieht sich nur noch auf den Bodenbereich, so daß hier ein ent­ sprechend preiswertes Tiefziehwerkzeug eingesetzt werden kann, welches bei der Umstellung auf andere Ausnehmungsformen schnell gewechselt werden kann. Auf diese Weise ist eine schnelle Um­ stellung gerade bei Fertigung verschiedener Kleinserien nicht nur in konstruktiver sondern auch in wirtschaftlicher Hinsicht problemlos.

Neben dem Vorteil, daß der strukturierte Boden in den Behälter integriert ist, weist dieses Verfahren darüber hinaus den Vor­ teil auf, daß der Formgebung des Behälters gerade im Wandbe­ reich lediglich die durch ein Spritzgießverfahren gegebenen Grenzen gesetzt sind.

So kann die Bodenrandkante trotz optimaler Raumausnutzung für die Anordnung der Ausnehmungen so breit geformt werden, daß eine rollenbahntaugliche Standfläche des Behälters gewährlei­ stet ist.

Durch die Möglichkeit, den Randbereich mit Verstärkungsrippen zu versehen, kann die Wandstärke des Behälters im Gegensatz zum tiefgezogenen Behälter geringer ausfallen, wodurch auch der Ma­ terialverbrauch und das Gesamtgewicht des Behälters reduziert werden. Dies insbesondere im Hinblick darauf, daß nur der Bodenbereich dem Tiefziehprozeß unterworfen werden muß.

Weiterhin kann der erfindungsgemäße Behälter mit Handeingriffs­ öffnungen, Griffschalen, angeformten Etikettentaschen, einge­ formten Firmenlogos, eingeformten Strichcodes etc. versehen werden.

In einer abgewandelten Form (gemäß Anspruch 2) kann das erfin­ dungsgemäße Verfahren auch zur Aufarbeitung gebrauchter Behäl­ ter eingesetzt werden. Beispielsweise können unansehnlich ge­ wordene oder auch leicht beschädigte Behälter mit einem struk­ turierten Boden für das anschließende Tiefziehen so vorbereitet werden, daß der strukturierte Boden unter Wärmeeinwirkung plan geformt wird. Auf diese Weise können gewünschte Ausnehmungen erneuert d. h. wieder hergestellt werden oder auch andersgear­ tete Ausnehmungen in eventuell anderer Anordnung eingeformt werden.

In bevorzugter Ausführung besteht die Vorrichtung zur Durchfüh­ rung der Verfahren zum einen aus einer Einrichtung zum Planfor­ men des Bodenbereichs. Das kann gemäß der ersten Alternative die Spritzgießmaschine selbst sein oder aber gemäß der zweiten Ausführungsform ein wärmebeaufschlagtes Presswerkzeug. Die er­ findungsgemäße Vorrichtung besteht im weiteren aus einem übli­ chen Tiefziehwerkzeug, auf das der Behälter mit der Bodenunter­ fläche aufgestellt wird. Oberhalb des Tiefziehwerkzeugs ist eine Heizvorrichtung (beispielsweise bestehend aus einer Anzahl von Infrarotlampen) angeordnet, die von oben in den Behälter eingefahren werden kann. Auf diese Weise ist es möglich, die Wärmestrahlung lediglich auf den Bodenbereich zu richten, so daß die nicht zu verformenden Wandbereiche des Behälters ausge­ spart bleiben.

Ist der Bodenbereich durch die Wärmeeinwirkung in einen pla­ stisch verformbaren Zustand gebracht worden, wird der Tiefzieh­ prozeß auf gewöhnliche Art und Weise durchgeführt. Danach wird die Heizvorrichtung aus den Behälter herausgefahren, und der Behälter wird vom Tiefziehwerkzeug entfernt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Kunststoffbehälter nach dem Spritzgießen und vor dem Tiefziehen des Bodens,

Fig. 2 zwei Behälter gemäß Fig. 1 übereinandergestapelt,

Fig. 3 Behälter gemäß Fig. 1 nach dem Tiefziehvorgang und

Fig. 4 in schematischer Darstellung eine Tiefziehvor­ richtung.

In der Fig. 1 ist ein Kunststoffbehälter 1 mit einem ebenen Boden 2 und von diesem Boden 2 aufstrebenden Seitenwänden 5 darge­ stellt. Dieser Kunststoffbehälter 1 ist im üblichen Spritzgieß­ verfahren hergestellt. Zur Verstärkung der Seitenwände 5 sind vertikal angeordnete Rippen 7 vorgesehen, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel zwischen zwei horizontal von der Behälter­ wand 5 nach außen abstehenden Fortsätzen 6 und 8 angeordnet sind.

Der Fortsatz 8 bildet eine umlaufende Schulter, die als Aufla­ gefläche für die obere, ebenfalls horizontal nach außen abste­ hende, kragenförmig ausgebildete Randkante 3 des Behälters 1 dient, wenn zwei gleichartige Behälter 1 aufeinandergestapelt sind (Fig. 2).

Durch die Randkante 3 und den Fortsatz 6 wird eine Eingriffs­ mulde 15 zur bequemen Handhabung des Behälters 1 gebildet.

In den in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen ver­ laufen die Seitenwände 5 der Behälter 1 nach oben hin leicht konisch auseinander.

Die Behälter 1 in den Fig. 1 und 2 stellen ein Zwischenstadium des erfindungsgemäßen Behälters 1 dar, wie er in der Fig. 3 dargestellt ist. Bei diesem Endprodukt ist der Boden 2 des Be­ hälters 1 im Tiefziehverfahren mit den aufzunehmenden Produkten - in diesem Fall kugelförmigen Produkten - angepaßten Ausneh­ mungen 4 versehen.

Eine für den Tiefziehprozeß des Bodens geeignete Vorrichtung ist schematisch in der Fig. 4 dargestellt.

Sie besteht aus einem üblichen Tiefziehwerkzeug 10 mit einer den zu formenden Ausnehmungen 4 entsprechend geformten Oberflä­ che. Auf das Tiefziehwerkzeug 10 wird der spritzgegossene Be­ hälter 1 mit dem ebenen Boden 2 bzw. mit dem eingeebneten Boden 2 aufgestellt. Oberhalb des Tiefziehwerkzeugs befindet sich eine Heizvorrichtung 11, deren Abmessungen so gewählt sind, daß sie vollständig von oben in den Behälter 1 eingefahren werden kann. Im eingefahrenen Zustand bestrahlt diese Heizvorrichtung lediglich den Bodenbereich 2, nicht aber die Seitenwandbereiche des Behälters 1. Die Heizvorrichtung 11 versetzt den Boden in einen plastisch verformbaren Zustand. Sobald dies geschehen ist, beginnt der Tiefziehvorgang, indem beispielsweise zwischen Behälterboden und Tiefziehwerkzeug ein Vakuum erzeugt wird.

Nach der Tiefziehformung wird die Heizvorrichtung aus dem Be­ hälter herausgefahren, so daß dieser problemlos vom Tiefzieh­ werkzeug entfernt werden kann.

Claims (10)

1. Verfahren zur Herstellung von mindestens einseitig offenen Kunststoffhohlkörpern, insbesondere Kunststoffbehältern, zur Verpackung und zum Transport von Produkten, wobei zu­ mindest in den Boden an die zu verpackenden und zu trans­ portierenden Produkte angepaßte Aufnahmen eingeformt wer­ den, dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten Verfahrensschritt der Hohlkörper (1) spritzgegossen wird, wobei zumindest der Boden (2) als ebene Fläche geformt wird, der Hohlkörper entformt wird und in einem zweiten Verfahrensschritt die Aufnahmen (4) in die ebene Fläche (2) durch Tiefziehen eingeformt wer­ den.

2. Verfahren zur Aufarbeitung gebrauchter Kunststoffhohlkör­ per, insbesondere Kunststoffbehälter, zur Verpackung und zum Transport von Produkten, wobei zumindest in den Hohl­ körperboden diesen Produkten angepaßte Aufnahmen einge­ formt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der mit den Aufnahmen versehene Hohlkörperbereich des aufzuarbeitenden Hohlkörpers (1) in einem ersten Verfah­ renschritt unter Wärmeeinwirkung plangeformt wird und in einem zweiten Verfahrensschritt die Aufnahmen (4) in den eingeebneten Behälterbereich (2) durch Tiefziehen einge­ formt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der tiefzuziehende, eingeebnete Bereich der Hohlkör­ perboden (2) ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die für den Tiefziehvorgang erforderliche, das Materi­ al des ebenen bzw. eingeebneten Hohlkörperbereichs in einen plastisch verformbaren Zustand versetzende Heizvor­ richtung (11) in den mit der Unterseite dieses Bereichs (2) auf dem Tiefziehwerkzeug (10) aufstehenden Hohlkörper. (1) eingefahren wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Formung eines ebenen Kunststoffhohl­ körperbereichs, insbesondere des Hohlkörperbodens, ein - räumlich hiervon getrennt angeordnetes - Tiefziehwerkzeug (10) und eine über dem Tiefziehwerkzeug angeordnete, vertikal auf und ab verfahrbare Heizvorrichtung (11), de­ ren Projektion in etwa den Längen-Breiten-Abmessungen des Tiefziehwerkzeugs (10) entspricht.

6. Verpackungs- und Transportbehälter bestehend aus einem Bo­ den, in den den zu verpackenden Produkten angepaßte Auf­ nahmen eingeformt sind, und von diesem Boden aufsteigenden Behälterwänden, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (1) spritzgegossen und der Behälterboden (2) zur Ausformung der Aufnahmen (4) zusätzlich tiefgezo­ gen ist.

7. Verpackungs- und Transportbehälter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß an mindestens einer Behälteraußenwand (5) eine Ein­ stecktasche für ein Etikett angeformt ist.

8. Verpackungs- und Transportbehälter nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß an mindestens zwei gegenüberliegenden Behälterwänden (5) Tragegriffe (15) ein-/angeformt sind.

9. Verpackungs- und Transportbehälter nach einem der Ansprü­ che 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Behälterwände (5) durch vertikale Rippen (7) ver­ stärkt sind.

10. Verpackungs- und Transportbehälter nach einem der Ansprü­ che 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in geringem Abstand von der Behälterunterkante (2) eine nach außen vorstehende umlaufende Schulter (8) ange­ formt ist.