DE19730781C2 - Vorrichtung zum Abtrennen einer Materialbahn aus tiefziehfähigem Kunststoff - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abtrennen eines Abschnittes einer intermittierend in För­ derrichtung transportierten Materialbahn aus tiefziehfähigem Kunststoff mit einer vorderen, die Materi­ albahn durch Wärmekontakt erwärmenden ersten Kontaktplatte, gegen welche ein Formwerkzeug bewegbar ist, und einer aufstromig angeordneten, die Materialbahn durch Wärmekontakt erwärmen­ den zweiten Kontaktplatte, relativ zu welcher eine dritte Kontaktplatte zum Einklemmen und Erwär­ men der Materialbahn dazwischen bewegbar ist.

Für die Herstellung von Fließmittelpackungen aus tiefziehfähigem Kunststoff ist es aus der WO 95/25004 A1 bekannt, eine entsprechende Materialbahn intermittierend in einer Herstellungsmaschine vertikal von oben nach unten zu transportieren, wobei in den jeweiligen Stillstandsphasen die Material­ bahn mittels Vakuum an der jeweiligen Kontaktplatte gehalten und durch Wärmekontakt so erwärmt wird, daß die Temperatur der Materialbahn in Förderrichtung schrittweise so weit zunimmt, bis die Bahn auf der vorderen, ersten Kontaktplatte tiefziehfähig ist. In diesem Augenblick kann ein Form­ werkzeug senkrecht auf die Vorderfläche der vorderen, ersten Kontaktplatte am Rand aufgedrückt werden. Durch Druckluft von Seiten der Kontaktplatte und Vakuum von Seiten des Formwerkzeuges wird der sich auf der ersten Kontaktplatte befindende Abschnitt der tiefziehfähig erwärmten Material­ bahn in die Innenfläche des Formwerkzeuges bewegt, dort erkaltet und gehärtet. Auf diese Weise kann eine Packungshalbschale tiefgezogen werden und symmetrisch dazu in einem anderen Form­ werkzeug eine andere Packungshalbschale. Beide werden dann an ihrem offenen Rand miteinander verklebt oder verschweißt. Anstelle einer einzigen Packungshalbschale können gleichzeitig auch meh­ rere, nebeneinanderliegende Halbschalen tiefgezogen werden, die alle aus demselben Abschnitt der erwärmten Materialbahn gebildet werden.

Während bei einigen bekannten Packungsherstellungsmaschinen die eine oder die mehreren Pac­ kungshalbschalen aus einer Kunststoffplatte tiefgezogen werden, die als Platte in Förderrichtung von einer Kontaktplatte zur nächsten übergeben und dabei erwärmt wird, hat man auch schon versucht, das Kunststoffmaterial für den Tiefziehvorgang in Bandform von einer Vorratsrolle abzuziehen. Dann aber muß der in Förderrichtung jeweils vorderste Abschnitt der Materialbahn von der aufstromig dahin­ ter sich befindenden Bahn abgetrennt werden.

Die vorliegende Erfindung richtet sich auf diesen Abtrennvorgang, der außerordentlich schwierig ist, wenn das Kunststoffmaterial ungünstige Schneideigenschaften hat.

Ein für das vorstehende Herstellungsverfahren für Packungen günstiges Kunststoffmaterial enthält zum großen Prozentsatz Polypropylen. Wenn dieses durch die Beheizung eine Temperatur von etwa 180°C bis 190°C hat, dann ist es mechanisch schwer zu handhaben, denn es ist weich. Zum Abtren­ nen eines Abschnittes einer erwärmten Materialbahn aus Kunststoff hat man schon verschiedene Ar­ ten von Schneidmessern eingesetzt, die man zum Teil sogar beweglich ausgestaltet hat, um die Fa­ denbildung insbesondere bei Polypropylen nach dem Schneidvorgang zu vermeiden. Ein gutes me­ chanisches Abtrennen mit solchen Messern gelang aber auf mechanischem Wege nicht.

Es sind Formstanzwerkzeuge bekannt, die gleichzeitig mit dem Stanzvorgang auch den Trennvorgang vornehmen. Gerade auf dem Gebiet des Tiefziehens hat man schon Vorrichtungen zum gleichzeitigen Schneiden und Formen von Formlingen durchgeführt. Dabei geschieht der Stanzvorgang aber auf dem kalten Werkzeug, so daß das Material immer dann gestanzt wird, wenn es schon erheblich abge­ kühlt ist.

Wendet man aber das vorstehend beschriebene Tiefziehverfahren eines vorderen Abschnittes einer auf eine höhere Temperatur von zum Beispiel 180°C oder 190°C erwärmten Materialbahn an und verlangt man das Abtrennen des Abschnittes von der erwärmten Bahn bei gleichzeitigem Tiefziehen des noch warmen Abschnittes, ohne daß man an den Rändern der Abschnitte größere Abfallbereiche zuläßt, dann konnten die herkömmlichen Stanzen ebenso wenig verwendet werden wie die mechanischen Messer.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der auch durch Fadenbildung und ungünstige Schmelzeigenschaften im warmen Zustand schwer zu schneidende Kunststoffabschnitte gut von einer bewegten Materialbahn aus Kunststoff, insbesondere Polypropylen, abgetrennt werden können.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt erfindungsgemäß dadurch, daß im Bereich der Stirnwände der an diesen Stirnwänden aneinanderliegenden Kontaktplatten ein metallenes Heizband angeordnet, von einer Halteeinrichtung getragen und von dieser in Richtung quer zur Vorderfläche der Kontaktplatte bewegbar angetrieben ist, um die erwärmte Materialbahn linienhaft zu berühren, daß das Heizband sich über die Breite der Kontaktplatte erstreckt und an beiden Enden für eine Widerstandsheizung mit elektrischen Anschlüssen versehen ist.

Zunächst sind einige Begriffe zu erläutern. Die Förderrichtung der transportierten Materialbahn ist auch die abstromige Richtung. Sie kann im Raum beliebig angeordnet sein. Zur Veranschauli­ chung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird aber auf die eingangs bekannte Tiefziehmaschine Bezug genommen, bei welcher die Förderrichtung vertikal von oben nach unten verläuft. Dabei bewegt sich die Materialbahn aus tiefziehfähigem Kunststoff von einer Kontaktplatte zur nächsten vertikal nach unten. Die Materialbahn wird dabei von einer Kontaktplatte auf einer oberen Höhe erwärmt, dann auf die gegenüberliegende Kontaktplatte übergeben, in Förderrichtung nach unten weiterbewegt, dann auf die gegenüberliegende Kontaktplatte übergeben. Die Materialbahn ist abschnittsweise auf der Vorderfläche der jeweiligen Kontaktplatte durch Vakuum gehalten. Die Temperatur der Kontaktplatten steigert sich in Förderrichtung, so daß die obersten Kontaktplatten auf etwas niedrigerer Temperatur liegen als die unteren. Abstromig in Förderrichtung am weitesten vorn befindet sich die sogenannte vordere, erste Kontaktplatte, welche die höchste Temperatur hat und gegen welche das Formwerkzeug zum Tiefziehen heranbewegbar ist. Aufstromig dahinter, also entgegen der Förderrichtung, befindet sich die nächste zweite Kontaktplatte. Diese beiden liegen über Stirnwände aneinander und können sich sogar an den Stirnwänden berühren. In diesem Berührungsbereich ist nun erfindungsgemäß ein bewegbares Heizband angeordnet, welches elektrisch beheizbar ist und sich über die gesamte Breit der Vorderfläche der Kontaktplatte erstreckt. Das Heizband wird von einer Halteeinrichtung getragen und ist mit deren Hilfe so angetrieben, daß es sich quer zur Vorderfläche der Kontaktplatte aus dieser her­ ausbewegt und die erwärmte Materialbahn linienhaft berührt.

Zwar ist das Trennschweißen in anderem Zusammenhang an sich bekannt, bei der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung wird aber eine sehr weiche, fast zähflüssige Bahn in heißem Zustand geschnitten, wobei gleichzeitig oder in zeitlich kurzem Abstand von 1/10 bis 3 Sekunden, vorzugsweise 0,5 bis 1 Sekunde der Tiefziehvorgang auf der einen Seite des Schnittes erfolgt, während die Bahn auf der anderen Seite des Schnittes durch die schwache Vakuumkraft noch an der Vorderfläche der Kontaktplatte gehalten wird. Diese Haltekraft ist nicht besonders stark, so daß der Schnitt durch das bewegliche Heizband effektiv bei einer hohen Temperatur des Heizbandes von ca. 300°C bis 400°C geschnitten wird, ohne daß die Bereiche der Materialbahn neben dem Schnitt bewegt, beansprucht oder verzogen würden. Dadurch bleibt die in Transportrichtung vorderste Kante der noch zusammenhängenden Materialbahn ganzflächig und unbeschädigt auf der Vorderfläche der Kontaktplatte haften. Währenddessen ist die Bahn auf der anderen Seite des Schnittes zwischen einem schmalen Materialstreifen des Formwerkzeuges und der vorderen ersten Kontaktplatte gehalten, so daß die Materialbahn einerseits zu dem separierten Abschnitt geformt wird und andererseits durch Tiefziehen in das Formwerkzeug hineinbewegt wird.

Betrachtet man wieder die bekannte vertikale Tiefziehmaschine für Kunststoffpackungen, dann ist die in Transportrichtung vorderste Platte die sogenannte vordere, erste Kontaktplatte. Aufstromig dahinter befindet sich die zweite Kontaktplatte; und letzterer gegenüber die dritte Kontaktplatte. Abstromig von der dritten Kontaktplatte befindet sich das Formwerkzeug.

Jede der beschriebenen Kontaktplatten hat eine vordere Stirnwand und eine aufstromig von dieser angeordnete hintere Stirnwand. Die eigentlich erwärmende oder Heizfläche ist die sogenannte Vorderfläche, welche zwischen der vorderen und hinteren Stirnwand sich senkrecht zu diesen erstreckt. Parallel zur Vorderfläche befindet sich die im allgemeinen etwa ebenso große Hinterfläche, und die verbleibenden zwei Flächen der quaderförmigen Kontaktplatte sind die sogenannten Seitenflächen, die durch die Breite der Vorder- und Hinterfläche voneinander getrennt sind.

Ein derart definierter Quader bildet auch die erste und die zweite Kontaktplatte, die mithin an ihren jeweiligen Stirnwänden aneinanderliegen. In diesem Bereich des Aneinanderliegens, in dem Berührungsbereich, d. h. im Bereich der Stirnwände, ist erfindungsgemäß das metallene, elektrisch beheizte Heizband angeordnet und durch die Halteeinrichtung bewegbar in Richtung quer zur Vorderfläche angetrieben. Schaltet man den Antrieb ein, dann bewegt sich das Heizband aus dem Raum hinter der Vorderfläche der Kontaktplatte nach vorn heraus, um die erwärmte Materialbahn linienhaft zu berühren. Die Linie kann mehr oder weniger lang und gegebenenfalls auch gekrümmt sein, je nach dem Muster des zu separierenden Abschnittes der Materialbahn.

Der unerwartete Erfolg bei der Betätigung der erfindungsgemäßen Einrichtung ist ein gutes und vollständiges Trennen des abstromig vorn liegenden Abschnittes der Materialbahn von der dahinter liegenden Materialbahn an einer Stelle, die eine so hohe Temperatur hat, daß der Kunststoff verhältnismäßig erweicht ist und sich gerade eben durch das Vakuum auf der Vorderfläche der jeweiligen Kontaktplatte hält. Mit anderen Worten wird durch die erfindungs­ gemäße Vorrichtung eine heiße Folie exakt auf der Hitzequelle von der Materialbahn abge­ schnitten, ein Trennvorgang, der ohne das Heizband und seine Anordnung und Bewegung gemäß der Erfindung bislang nicht möglich war.

Vorteilhaft ist es erfindungsgemäß, wenn die Halteeinrichtung in einer sich zur Stirnwand der Kontaktplatte öffnenden Ausnehmung angeordnet ist, die auch zur Vorderfläche der Kontaktplatte einen sich über die Breite der Kontaktplatte erstreckenden Durchtritt hat, hinter welchem das Heizband im Ruhezustand zurücksteht und durch welchen es sich zum Abtrennen des Abschnittes der Materialbahn mit Hilfe eines Antriebes herausbewegt. In der vorderen ersten oder in der dahinter angeordneten zweiten Kontaktplatte wird erfindungsgemäß im Bereich der Stirnwand eine Ausnehmung vorgesehen, die sich zu dieser Stirnwand hin öffnet. Wenn das Heizband sich über die Breite der Kontaktplatte erstreckt, wird im allgemeinen auch die Halteeinrichtung sich über die Breite der Kontaktplatte erstrecken; mithin ist auch die Ausnehmung ebenso breit. Die Ausnehmung öffnet sich aber nicht nur zur Stirnwand, sondern auch zur Vorderfläche der Kontaktplatte, wodurch das Heizband die Möglichkeit erhält, im Ruhezustand eine bündige Vorderfläche der Kontaktplatte oder sogar der Kontaktplatten zu ermöglichen, wohingegen ein Antrieb das Heizband auch durch den erwähnten Durchtritt in der Vorderfläche der Kontaktplatte nach vorn zur Materialbahn hin herausbewegen kann. Durch diese Bewegung erfolgt die schon erwähnte linienhafte Berührung der erwärmten Materialbahn und damit der Trennschnitt. Der Durchtritt kann die Form eines geraden oder entsprechend einem gewünschten Muster gebogenen Schlitzes, einer breiteren Öffnung oder eines anderweitig ausgestalteten Durchganges haben. Der Antrieb bewegt das Heizband über die Halteeinrichtung in zeitlich günstigem Augenblick im Verhältnis zu dem Tiefziehvorgang. Er ist von diesem sogar weitgehend unabhängig, sofern das Formwerkzeug nur neben dem Durchtritt den unteren Abschnitt der Materialbahn gegen die erste Kontaktplatte drückt.

Zweckmäßig ist es, wenn die Halteeinrichtung die Form einer sich über die Breite der Kontaktplatte erstreckenden Leiste hat und eine vordere sowie eine an letzterer befestigte hintere Tragleiste aufweist, deren jede mit einer in den Durchtritt der Kontaktplatte eingreifenden Verlängerung versehen ist, zwischen denen ein im Querschnitt L-förmiger Spalt belassen bleibt, in welchem das im Querschnitt L-förmige Heizband lose eingelegt ist. Durch die Zweiteilung der Halteeinrichtung in zwei Tragleisten kann man das L-förmige Heizband leicht und in kurzer Zeit austauschen, wenn es verbraucht war. Damit die Vorderfläche der Kontaktplatte, in deren Stirnwand sich die Ausnehmung für die Aufnahme der Halteeinrichtung befindet, für die zu erwärmende Materialbahn möglichst glatt ohne größere Öffnungen oder Schlitze ist, ist der vorstehend beschriebene Durchtritt so schmal wie möglich, um möglichst nur ein flaches Heizband in Richtung auf die Vorderfläche bzw. aus dieser heraus zu bewegen. Das Heizband allein hätte nicht die notwendige Steifigkeit, weshalb die erwähnten Verlängerungen an den Tragleisten vorgesehen sind, zwischen denen sich der Spalt zur Aufnahme des Heizbandes befindet.

Dabei kann man weiterhin erfindungsgemäß die Tragleiste der Halteeinrichtung von einer Harteloxierschicht umgeben und vorzugsweise über die Harteloxierschicht eine Teflonschicht aufbringen. Die besten Festigkeitseigenschaften für die Tragleisten sind Metalle, die aber sowohl die Wärme als auch den elektrischen Strom leiten. Es ist bevorzugt, die Tragleisten aus Aluminium herzustellen, und dann kann man deren Oberflächen harteloxieren, um dadurch die elektrische Leitfähigkeit unwirksam zu machen. Auf diese Weise kann man das Heizband direkt zwischen die harteloxierten Tragleisten einbringen, ohne daß ein Kurzschluß über die Tragleisten erzeugt werden kann. Beide Tragleisten sind vorzugsweise zusätzlich außen über der harten Eloxierschicht für die elektrische Isolation mit einer Antihaftschicht versehen, zum Beispiel mit Teflon beschichtet. Dadurch erreicht man, daß die Materialbahn des erwärmten Kunststoffes nicht an den vorderen Schmalseiten der Tragleisten oder auch deren Verlängerungen haften bleibt. Auch diese Maßnahme dient einem guten Trennschweißen, nach welchem das Heizband ohne Fadenbildung und ohne störende Klebungen in die Ausnehmung hinter dem Durchtritt der Vorderfläche der Kontaktplatte wieder zurückgezogen werden kann.

Bei vorteilhafter weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Heizband mitsamt der Halteein­ richtung in der Ausnehmung der Kontaktplatte von dem Antrieb bewegbar. Damit kann man ein feines, dünnes Band aus Metall exakt führen und beim Herausbewegen aus dem länglichen Durchtritt mit einem gewissen Druck vorschieben. Außerdem genügt es, nur das L-förmige Band in dieser einfachen Ausgestaltung als L zu benutzen. Wenn es verbraucht ist, kann es ohne großen Kostenaufwand durch ein neues ersetzt werden.

Das L-förmige Heizband ist auch nicht etwa zwischen den Tragleisten der Halteeinrichtung fest eingeklemmt, sondern liegt nur lose in dem zwischen den beiden Tragleisten gebildeten, L- förmigen Spalt. Dieser L-förmige Spalt bildet eine Art Halterungsbett, in welchem das L-förmige Heizband lose eingelegt ist. Bei der L-Form des Heizbandes gibt es einen langen und einen kurzen Schenkel. Der lange Schenkel liegt bevorzugt in den Verlängerungen der Tragleisten, die in den Durchtritt der Kontaktplatte eingreifen, und der kurze Schenkel liegt quer dazu, also in einer Ebene parallel zur Vorderfläche und parallel zu der zu erwärmenden und zu schneidenden Materialbahn. Das Heizband dehnt sich infolge seiner Temperaturerhöhung um etwa 2-3 mm aus und verkürzt sich nach Abschalten der elektrischen Heizenergie etwa um diesen Betrag. Der L- förmige Spalt zwischen den Tragleisten gestattet durch das lose Einlegen des Heizbandes dessen Bewegung in dem Spalt. Durch den Winkel wird es zwischen den Tragleisten festgehalten, damit es nicht nach vorn herausfällt oder herausrutscht.

Durch den Spalt gibt es kleine Räume, leere Räume zwischen der hinteren Tragleiste und der vorderen Tragleiste. Wenn nun im Schweißtrennbetrieb Kunststoff am Heizband vorbei nach vorn zu den beiden Verlängerungen der Tragleisten gedrückt wird und infolge der hohen Temperatur sich zähfließend bewegt, könnte dieser fließfähige Kunststoff in die Spalte zwischen Heizband und Tragleistenverlängerungen eindringen. Die vorstehend erwähnte Teflonschicht oder eine andere Kunststoffschicht umhüllt aber die jeweiligen Tragleisten und hat eine derart widerstandsfähige oder abstoßende Oberfläche, daß das Kunststoffmaterial an dieser nicht haften bleibt. Der Kunststoff kann also auch den Spalt in keiner Weise verstopfen, denn er fällt infolge dieser nicht­ haftenden Wirkung der Teflonoberfläche wieder heraus.

Der Antrieb für die Halteeinrichtung und damit für das Heizband kann erfindungsgemäß besonders einfach und wirkungsvoll dadurch ausgestaltet werden, daß der Antrieb ein Druckmittel und ein komprimierbares Gegendruckmittel aufweist, die in einem ersten Raum hinter bzw. einem zweiten Raum vor der Halteeinrichtung in der Ausnehmung der Kontaktplatte angeordnet sind. Die aus den zwei Trageleisten bestehende Halteeinrichtung liegt lose in der Ausnehmung. Durch eine Reihe von Schrauben, die im Abstand etwa parallel hinter der Vorderfläche der Kontaktplatte angeordnet sind, werden die beiden Tragleisten fest miteinander verbunden, wobei trotzdem vorn im Bereich der Verlängerungen der L-förmige Spalt verbleibt. Diese Einheit der Halteeinrichtung ist in der beschriebenen Ausnehmung nahe der Stirnwand der Kontaktplatte bewegbar angeordnet. Es ist vor und hinter der Halteeinrichtung sogar Platz für die Druck- und Gegendruck­ mittel. In dem der Hinterfläche der Kontaktfläche zugewandten Raum, also hinter der Halteein­ richtung, welches der erste Raum genannt wird, befindet sich das Druckmittel, und auf der gegenüberliegenden Seite nahe der Vorderfläche befindet sich in der Ausnehmung der sogenannte zweite Raum, also vor der Halteeinrichtung, und in diesem befindet sich das Gegendruckmittel. Wird das Druckmittel betätigt, übt es einen Druck aus, wobei es sich auf die rückseitige Wand der Ausnehmung abstützt und die Halteeinrichtung nach vorn verschiebt, entgegen der Kraft des Gegendruckmittels. Dieses ist komprimierbar und wirkt wie eine Druckfeder. Wenn die Beaufschlagung des Druckmittels abgeschlossen und der Trennvorgang beendet ist, wenn man also die Halteeinrichtung wieder zurückziehen will, kann die Druckkraft des Gegendruckmittels die Halteeinrichtung wieder in die ursprüngliche Position zurückschieben, wobei das Druckmittel zusammengedrückt wird. Dies ist ein sehr einfacher Antrieb, der gleichwohl das Heizband präzise und zeitlich exakt steuerbar bewegt.

Vorteilhaft ist es gemäß der Erfindung ferner, wenn das Druckmittel ein glasfaserverstärkter Silikonschlauch ist, der an einem Ende geschlossen und am anderen Ende mit einem Pneumatiknippel versehen ist. Schließt man an den Nippel einen Schlauch einer Druckquelle, zum Beispiel Druckluft, dann läßt sich mit den beschriebenen einfachen Mitteln Druck und damit die Schiebebewegung der Halteeinrichtung nach vorn zur Vorderfläche der Kontaktplatte hin erreichen. Umgekehrt kann man an den Silikonschlauch auch Vakuum anlegen und damit ein schnelles Zurückschieben der Halteeinrichtung aus der Trennschweißposition nach hinten erreichen.

Dies wird besonders dadurch begünstigt, daß erfindungsgemäß das Gegendruckmittel auch ein leerer, elastischer Schlauch sein kann. Durch diesen vollkommen leeren Kunststoffschlauch erreicht man eine Federwirkung des Gegendruckmittels. Mit dieser Federwirkung des Schlauches, der ebenfalls ein, elastischer Silikonschlauch sein kann, kann man den Gegendruck auffangen und den Gegendruck zum Zurückschieben der Halteeinrichtung in der Ausnehmung nach hinten erreichen, wenn der mit der Pneumatikeinrichtung verbundene Silikonschlauch mit Vakuum beaufschlagt wird. Das Gegendruckmittel wirkt also nur wie eine Feder, die sich im Falle des Vakuums im als Druckmittel wirkenden Silikonschlauch entspannt und dadurch das Heizband aus seiner Form aus der Vorderfläche der Kontaktplatte herausstehenden Trennschweißposition zurückzieht.

Das Heizband wird vorzugsweise durch einen elektrischen Impuls erhitzt. Die Dauer der Erhitzung beträgt etwa 1 Sekunde, und die Temperatur nach dem elektrischen Impuls liegt bei etwa 250°C. Im Augenblick, wenn das Heizband diese hohe Temperatur erreicht hat, wird es durch die Beaufschlagung des Druckmittels nach vorn aus dem Durchtritt herausgeschossen und erzeugt in dem davor liegenden Kunststoffilm, also der Materialbahn, den gewünschten Schnitt.

Dies gelingt besonders gut, wenn ferner gemäß der Erfindung auf der dem Durchtritt der Kontaktplatte gegenüberliegenden Seite auf der Höhe des herausbewegbaren Heizbandes ein elastisch weicher Einsatz, vorzugsweise ein Teflonband, von dem Formwerkzeug gehalten ist. Die Halterung dieses weichen Einsatzes, der als Schneidegegenleiste wirkt, könnte auch von der aufstromig davor angeordneten dritten Kontaktplatte übernommen werden. Günstiger ist aber die Halterung vom Formwerkzeug, denn dieses braucht auf der der Materialbahn zugewandten Seite nicht fortlaufend erwärmt zu werden. Der Einsatz, vorzugsweise das Teflonband, hat wieder nicht­ haftende Eigenschaften für den Kunststoff der Materialbahn. Wenn im Augenblick der Beaufschlagung des Druckmittels das Heizband also die Trennschweißung vornimmt, schlägt es gegen diesen Einsatz als Schneidegegenleiste, so daß die Folie bzw. die Materialbahn vollständig durchschnitten wird. Danach und insbesondere beim Zurückziehen des Heizbandes wird durch die nichthaftende Wirkung des Einsatzes die Fadenbildung verhindert. Im Gegensatz zu früheren mechanischen Schneideinrichtungen werden bei Einsatz des erfindungsgemäßen Heizbandes keine Fäden mehr aus dem Bereich neben dem Trennschnitt gezogen. Das ist keineswegs selbstverständlich, wenn die Materialbahn aus Polypropylen besteht, das auf 180°-190° (nur ein schmaler Temperaturbereich!) erwärmt werden muß, damit es weich wird, bei Überschreiten dieser Temperatur aber leicht zu dünnflüssig wird.

Die Halterung des als Schneidgegenleiste wirkenden Einsatzes, insbesondere des Teflonbandes, erfolgt am besten über eine federnde Platte, die auf der Stirnwand des Formwerkzeuges aufgeschraubt ist und federnd das Teflonband in die Halterungsausnehmung drückt. Ein Verschrauben oder Verkleben des Teflonbandes ist bekanntlich nicht möglich. Dies ist insbesondere nicht möglich, weil das Teflonband wenig Masse hat. Durch die dünne Wandung des Formwerkzeuges im Bereich der federnden Platte ist die Anbringung von Schrauben oder anderen Klemmeinrichtungen ausgeschlossen.

Bei weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die vordere ebene Stirnwand der dritten Kontaktplatte zu der ebenen Vorderfläche der zweiten Kontaktplatte unter einem Winkel (α) von 40°-70°, vorzugsweise 45°, angestellt. Mit anderen Worten schiebt sich dadurch eine spitze Kante der dritten Kontaktplatte bis dicht neben das Teflonband. Die der Materialbahn zugewandte Vorderfläche der dritten Kontaktplatte erhält dadurch eine maximal Größe mit der Folge, daß die Materialbahn optimal erwärmt werden kann. Außerdem kann durch das schräge Zurücknehmen dieser ebenen Stirnwand der dritten Kontaktplatte der Raum für die Wandung des Formwerkzeu­ ges vergrößert werden, so daß das Formwerkzeug hinter dem Teflonband eine größere Masse erhält. In diesem massiven Gebiet des Formwerkzeuges können Kühlmittelbohrungen und auch Vakuum- bzw. Druckluftbohrungen untergebracht werden, die für den Tiefziehvorgang erforderlich sind.

Es versteht sich, daß sich auch der bandförmige Einsatz bzw. das Teflonband über die Breite der Kontaktplatte erstreckt, also etwa ebenso lang ist wie das Heizband. Das Gleiche gilt auch für die federnde Platte, die - wie die anderen Teile - über eine Breite von etwa 700 mm verläuft.

Durch Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein guter, einwandfreier Schnitt in einer erhitzten Materialbahn aus Kunststoff möglich, die sich sogar noch auf der beheizten Kontaktplatte befindet. Dadurch ist es möglich, daß man während des Formens sofort auch schneidet und dies insbesondere bei Polypropylen als Material der zu schneidenden Bahn. Aufstromig neben dem Schnitt liegt die Materialbahn nur durch Vakuum an der Kontaktplatte gehalten. Die Ausführung des Schnittes mit Hilfe des Heizbandes kann vorsichtig, ja so zart durchgeführt werden, daß die Folie sich auch im Randbereich neben dem Schnitt nicht von der zweiten Kontaktplatte abhebt. Der Randbereich der über dem Schnitt bzw. aufstromig des Schnittes angeordneten Materialbahn wird nicht verschoben und bleibt in dem vorzugsweise ebenen Kontakt mit der ebenen Kontaktplatte. Dadurch kann man abschnittsweise Kunststoffplatten herstellen, die zu Packungshälften tiefgezogen werden können und außen einen sehr schmalen Rand haben mit der vorteilhaften Folge, daß fast kein Material als Abfall geopfert werden muß.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen. Es zeigt:

Fig. 1 abgebrochen und vergrößert den Schneidbereich nahe den Kanten aneinanderliegender Stirnwände von Kontaktplatten und dem Formwerkzeug,

Fig. 2 ausführlichere Darstellungen der nahe dem Schweißbereich angeordneten Teile des Formwerkzeuges und der Kontaktplatten,

Fig. 3 in kleinerem Maßstab die Außenkonturen dreier Kontaktplatten und des Formwerkzeuges und

Fig. 4 die Draufsicht auf die Hinterseite des Formwerkzeuges und der dritten, darüber angeordneten Kontaktplatte, wenn man in Fig. 3 von rechts nach links blickt.

Bei der gezeigten Tiefziehmaschine für Kunststoffpackungen aus einer Materialbahn 1 liegen die Kontaktplatten vertikal so übereinander, daß über der vorderen, ersten Kontaktplatte 2, aufstromig und entgegen der Förderrichtung 3 eine zweite Kontaktplatte 4 angeordnet ist, relativ zu welcher eine dritte Kontaktplatte 5 bewegbar angeordnet ist, die sich auf der anderen Seite der Materialbahn befindet und die Materialbahn 1 einklemmen und erwärmen kann. Unter der dritten Kontaktplatte 5 und gegenüber der vorderen, ersten Kontaktplatte 2 befindet sich ein Formwerk­ zeug 6 zum Tiefziehen von Packungshalbschalen aus dem vorderen, abgetrennten Abschnitt 7 der Materialbahn 1.

In Fig. 4 blickt man auf die Hinterfläche 8 und die unter einem Winkel α zu dieser angestellte vordere, untere Stirnwand 9 der dritten Kontaktplatte 5; und auf die Hinterfläche 10 des Formwerkzeuges 6. Gegenüberliegend verläuft parallel zur Hinterfläche 8 der dritten Kontaktplatte 5 deren Vorderfläche 11 und parallel zu dieser auf der anderen Seite der Materialbahn 1 die Vorderfläche 12 der zweiten Kontaktplatte 4, deren Hinterfläche 13 bündig zu der Hinterfläche 14 der vorderen ersten Kontaktplatte 2 liegt.

In dem allgemein mit 15 bezeichneten Bereich, wo sich (bis auf die Ausnehmung 16) die vordere, d. h. untere Stirnwand 17 der zweiten Kontaktplatte 4 und die hintere, d. h. obere Stirnwand 18 der ersten Kontaktplatte 2 berühren, wo sich mit anderen Worten auch die beiden Kontaktplatten 2 und 4 berühren, ist die schon erwähnte Ausnehmung 16 in Quaderform am unteren Ende der zweiten Kontaktplatte 4 eingearbeitet. Sie erstreckt sich im wesentlichen über die gesamte Breite B der Kontaktplatte 4 und öffnet sich nach vorn und unten zu der vorderen Stirnwand 17 hin. Die Ausnehmung 16 hat außerdem einen Durchtritt 19, welcher die Verbindung zwischen der Ausnehmung 16 und dem Raum vor der Vorderfläche 12 der Kontaktplatte 4 schafft und diese Räume schlitzartig verbindet. Das untere Ende der zweiten Kontaktplatte 4 ist im Querschnitt also U-förmig ausgestaltet, wobei der der Vorderfläche 12 zugewandte Schenkel kürzer ist als der hintere Schenkel, denn er läßt den Platz für den Durchtritt 19.

In dieser Ausnehmung 16 befindet sich die allgemein mit 20 bezeichnete Halteeinrichtung für ein metallenes Heizband 21. Die Halteeinrichtung 20 hat die Form einer Leiste und besteht aus einer vorderen Tragleiste 22 sowie einer über einer Reihe von Schrauben 23 mit dieser verbundenen hinteren bzw. oberen Tragleiste 24, welche beide eine Einheit bilden. Nach vorn sind beide Tragleisten 22, 24 mit jeweils einer Verlängerung 25 bzw. 26 versehen, die zwischen sich einen L-förmigen Spalt 27 belassen, in dem das ebenfalls L-förmige Heizband 21 lose so eingelegt ist, daß es nach vorn aus den Verlängerungen 25, 26, d. h. nach vom aus der Halteeinrichtung 20 über die gesamte Breite B der Kontaktplatte 4 heraussteht. Im normalen und Ruhebetrieb steht es aber nur so weit heraus, daß das in den Fig. 1 und 2 gezeigte rechte, schmale Vorderende 28 hinter diejenige Ebene in den Durchtritt 19 hinein zurücksteht, die von den Vorderflächen der Kontaktplatten 2 und 4 gebildet wird, also hinter eine durch die Vorderfläche 12 gelegte Ebene zurück. Dies ist nicht der in Fig. 1 gezeigte Zustand des Heizbandes 21, der vielmehr die Trennschweißposition darstellt. Durch den kürzeren, vertikal hochstehenden Schenkel des L- förmigen Heizbandes 21 wird dieses am Herausrutschen nach vorn gehindert, denn es liegt nur lose in dem Spalt 27.

Auch die ganze Halteeinrichtung 20 ist in ihren Außenkonturen kleiner als die Ausnehmung 16, weshalb sie insbesondere in Richtung 29 (Doppelpfeil in Fig. 2) und senkrecht zur Ebene durch die Vorderfläche 12 der Kontaktplatte 4 hin- und herbewegbar ist. Beim Hinbewegen nach vorn wird die Trennschweißposition der Fig. 1 erreicht.

Diese Bewegung der Halteeinrichtung 20 erfolgt durch einen Antrieb, der aus einem glasfaserver­ stärkten Silikonschlauch 30 als Druckmittel 30 und einem leeren, elastischen Schlauch 31 als Gegendruckmittel 31 gebildet wird. Der Silikonschlauch 30 ist in Fig. 4 links herausstehend gezeichnet, während er an seinem rechten Ende geschlossen ist. Links am anderen Ende ist er mit einem Pneumatiknippel 32 versehen. Diesem Nippel 32 gegenüberliegend ist in Fig. 4 der elektrische Anschluß 33 für die eine Seite des Heizbandes 21 gezeigt. Die gegenüberliegende Seite ist ähnlich ausgestaltet, hier aber nicht dargestellt, denn der Fachmann kann das Heizband so anschließen und mit Stromimpulsen ansteuern, daß es die gewünschte Temperatur von zum Beispiel 250°C erreicht.

Der sogenannte erste Raum hinter der Halteeinrichtung 20 in der Ausnehmung 16 wird mit 34 bezeichnet, während in Bewegungsrichtung 29 der Halteeinrichtung 20 vorn zur Vorderfläche 12 der Kontaktplatte 4 hin ein zweiter Raum 35 vorgesehen ist. In diesem befindet sich das Gegendruckmittel 31, d. h. der elastische, leere Schlauch 31, der in der Trennschweißposition der Fig. 1 und 2 zusammengedrückt dargestellt ist. Er wirkt wie eine Druckfeder, gegen deren Kraft der sich ausdehnende Silikonschlauch 30 als erstes Druckmittel 30 arbeitet.

Auf der den Kontaktplatten 2 und 4 bezüglich der Materialbahn 1 gegenüberliegenden Seite befindet sich oben die dritte Kontaktplatte 5. Aus den Fig. 1 und 2 erkennt man besonders deutlich, wie deren vordere ebene Stirnwand 9 zu der ebenen Vorderfläche 12 der zweiten Kontaktplatte 4 unter einem Winkel α von etwa 45° angestellt ist. In Fig. 2 sind auch die Vakuumleitungen 36 dargestellt, über welche Vakuum auf die Vorderfläche 11 der Kontaktplatte 5 zum Heranziehen und Festhalten der Materialbahn 1 gebracht wird.

In Förderrichtung 3 abstromig, d. h. unterhalb der dritten Kontaktplatte 3 ist das Formwerkzeug 6 angeordnet, welches gerade den Abschnitt 7, d. h. den vorderen, unteren Teil der Materialbahn 1 an die Kontaktplatte 2 drückt. Hierbei wird insbesondere auf der Höhe des herausbewegbaren Heizbandes 21 das elastisch weiche Teflonband 37 als der erwähnte elastische Einsatz 37 von dem Formwerkzeug 6 so gehalten, daß das Heizband 21 in seiner Trennschweißposition nach den Fig. 1 und 2 gegen das Teflonband als Schneidegegenleiste drückt. Das Teflonband 37 wird durch die federnde Platte 38 vorn an dem Formwerkzeug 6 gehalten, welche über Schrauben 39 mit dem Formwerkzeug verbunden ist.

Durch die Bohrungen 40 gelangt Kühlmittel in den Körper des Formwerkzeuges 6, um den tiefgezogenen Abschnitt 7', der in Fig. 2 strichpunktiert dargestellt ist, in dieser gewünschten Lage zu kühlen und zu härten. Über die Vakuum- bzw. Druckbohrung 41 wird Vakuum über die gerade Zwischenleitung 42 an die Leitungen 43 mit kleinem Durchmesser gebracht, die auf der inneren Oberfläche des Tiefziehwerkzeuges münden und beim Tiefziehen den Raum evakuieren. Beim Entformen kann man hier Druckluft einführen. Vakuum bzw. Preßluft wird auch auf der gegenüberliegenden Seite durch die Rohre 44 aufgebracht.

Im Betrieb wird die Materialbahn 1 kontinuierlich von oben nach unten gefördert, indem sie zunächst von der oberen Kontaktplatte 5 auf zum Beispiel 130°C und nach Übergabe auf die vordere erste Kontaktplatte 2 auf 185°C erhitzt wurde. Beim Stillstand der Materialbahn 1 wird von den Werkzeugteilen die Position der Fig. 1 und 2 eingestellt. Druckluft wird auf den als Druckmittel 30 wirkenden Silikonschlauch 30 gegeben, wodurch entgegen der Federkraft des leeren Schlauches 31 als Gegendruckmittel 31 die Halteeinrichtung 20 in Richtung des Pfeiles 29 nach rechts senkrecht zur Vorderfläche 12 der zweiten Kontaktplatte 4 hin bewegt wird. In diesem Augenblick durchstößt die Vorderkante 28 des Heizbandes 21 die Materialbahn 1, bis die Vorderkante 28 gegen das Teflonband 37 stößt und der Schnitt durch die Bahn 1 über ihre ganze Breite (etwas kleiner als die Breite B der Kontaktplatten) eingebracht ist. Danach legt man - wieder unter Benutzung des Nippels 32 - Vakuum an den Silikonschlauch 30, wodurch die Rückstellkraft des leeren Schlauches 31 als Gegendruckmittel 31 die Halteeinrichtung 20 nach hinten in Richtung auf den ersten Raum 34 zurückbewegt. Damit wird das Heizband 21 zurückgezogen, und der Abschnitt 7 der Materialbahn 1 ist erfolgreich abgetrennt. Gleichzeitig oder unmittelbar nach Ausführen dieses Trennschnittes erfolgt das Tiefziehen in die Form gemäß Fig. 2, so daß die Packungshalbschale fertiggestellt ist.

Claims (10)

1. Vorrichtung zum Abtrennen eines Abschnittes (7) einer intermittierend in Förderrichtung (3) transportierten Materialbahn (1) aus tiefziehfähigem Kunststoff mit einer vorderen, die Materialbahn (1) durch Wärmekontakt erwärmenden ersten Kontaktplatte (2), gegen welche ein Formwerkzeug (6) bewegbar ist, und einer aufstromig angeordneten, die Materialbahn (1) durch Wärmekontakt erwärmenden zweiten Kontaktplatte (4), relativ zu welcher eine dritte Kontaktplatte (5) zum Einklemmen und Erwärmen der Materialbahn (1) dazwischen bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Stirnwände (17, 18) der an diesen Stirnwänden (17, 18) aneinanderliegenden Kontaktplatten (2, 4) ein metallenes Heizband (21) angeordnet, von einer Halteeinrichtung (20) getragen und von dieser in Richtung (29) quer zur Vorderfläche (12) der Kontaktplatte (4) bewegbar angetrieben ist, um die erwärmte Materialbahn (1) linienhaft zu berühren, daß das Heizband (21) sich über die Breite (B) der Kontaktplatte (4) erstreckt und an beiden Enden für eine Widerstandsheizung mit elektrischen Anschlüssen (33) versehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung (20) in einer sich zur Stirnwand (17) der Kontaktplatte (4) öffnenden Ausnehmung (16) angeordnet ist, die auch zur Vorderfläche (12) der Kontaktplatte (4) einen sich über die Breite (B) der Kontaktplatte (4) erstreckenden Durchtritt (19) hat, hinter welchem das Heizband (21) im Ruhezustand zurücksteht und durch welchen es sich zum Abtrennen des Abschnittes (7) der Materialbahn (1) mit Hilfe eines Antriebes (30, 31) her­ ausbewegt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung (20) die Form einer sich über die Breite (B) der Kontaktplatte (4) erstreckenden Leiste hat und eine vordere (22) sowie eine an letzterer befestigte hintere Tragleiste (24) aufweist, deren jede mit einer in den Durchtritt (19) der Kontaktplatte (4) eingreifenden Verlängerung (25, 26) versehen ist, zwischen denen ein im Querschnitt L-förmiger Spalt (27) belassen bleibt, in welchem das im Querschnitt L-förmige Heizband (21) lose eingelegt ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragleiste (22, 24) der Halteeinrichtung (20) von einer Harteloxierschicht umgeben ist und vorzugsweise über der Harteloxierschicht eine Teflonschicht aufgebracht ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizband (21) mitsamt der Halteeinrichtung (20) in der Ausnehmung (16) der Kontaktplatte (4) von dem Antrieb (30, 31) bewegbar ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (30, 31) ein Druckmittel (30) und ein komprimierbares Gegendruckmittel (31) aufweist, die in einem ersten Raum (34) hinter bzw. einem zweiten Raum (35) vor der Halteeinrichtung (20) in der Ausnehmung (16) der Kontaktplatte (4) angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckmittel (30) ein glasfaserverstärkter Silikonschlauch (30) ist, der an einem Ende geschlossen und am anderen Ende mit einem Pneumatiknippel (32) versehen ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gegendruckmittel (31) ein leerer, elastischer Schlauch (31) ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf der dem Durchtritt (19) der Kontaktplatte (4) gegenüberliegenden Seite auf der Höhe des herausbewegbaren Heizbandes (21) ein elastisch weicher Einsatz (37), vorzugsweise ein Teflonband (37), von dem Formwerkzeug (6) gehalten ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die vordere ebene Stirnwand (9) der dritten Kontaktplatte (5) zu der ebenen Vorderfläche (12) der zweiten Kontaktplatte (4) unter einem Winkel (α) von 40°-70°, vorzugsweise 45°, angestellt ist.