DE19915254A1

DE19915254A1 - Vorrichtung zum Einformen von Behältern in eine thermoverformbare Folienbahn

Info

Publication number: DE19915254A1
Application number: DE1999115254
Authority: DE
Inventors: Manfred Reichert; Hans-Peter Stadel; Herbert Schuchart
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-04-03
Filing date: 1999-04-03
Publication date: 2000-10-05

Abstract

Eine Vorrichtung (10) zum Einformen von Behältern (6; 6a; 6b) in eine thermoverformbare Folienbahn (2) weist eine die Folienbahn (2) erwärmende Heizeinrichtung (12, 13) und eine daran anschließende Formeinrichtung (14) auf. Die Formeinrichtung (14) hat ein Oberteil (21) und ein Unterteil (22). Mittels Formstempeln (23) und im Unterteil (22) ausgebildeter Ausnehmungen (24) werden die Behälter (6; 6a; 6b) in die Folienbahn (2) eingeformt. Um bei unkonventionell gestalteten Behältern (6; 6a; 6b) eine gleichmäßige Wanddickenverteilung erzielen zu können wird vorgeschlagen, daß die Formeinrichtung (14) eine Heizeinrichtung (28) zumindest für die Bereiche (26, 27) der ersten Ausnehmungen (24) aufweist, die mit der Folienbahn (2) beim Formprozeß zuerst in Kontakt gelangen. Bevorzugt schließt sich an die Formeinrichtung eine Kühleinrichtung (15) für die zuvor eingeformten Behälter (6; 6a; 6b) an.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einformen von Behältern in eine thermoverformbare Folienbahn nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Bekannte Vorrichtungen dieser Art weisen eine Formstation auf, in der die gewünschten Behälter mittels Vorstreck- oder Formstempeln, gegebenenfalls mit zusätzlicher Unterstützung durch Druckluft oder Vakuum, in eine zuvor erwärmte Bodenfolienbahn eingeformt werden. Um eine möglichst hohe Ausbringung zu ermöglichen, sind die bekannten Formstationen teilweise kühlbar ausgebildet, damit die zuvor eingeformten Behälter möglichst rasch erstarren und formstabil werden um sie somit aus der Formstation zu einer nachgeschalteten Fülleinrichtung für die Behälter weiterbefördern zu können. Mit den bekannten Vorrichtungen sind bei konventionell gestalteten Behältern befriedigende Wanddickenverteilungen in den Behältern erzielbar. Problematisch sind jedoch Behälterformen, bei denen ein Teil der Bodenfolienbahn beim Einformen in der Formstation zuerst mit den im Verhältnis zur erwärmten Bodenfolienbahn relativ kalten Bereichen der Formstation in Kontakt kommt, um anschließend selbst oder aber benachbarte Bereiche der Bodenfolienbahn relativ stark verformt zu werden. In diesem Fall ergeben sich durch das örtliche Abkühlen der Bodenfolienbahn während des Einformens und das damit verbundene eingeschränkte Streckfähigkeit der Bodenfolienbahn in diesem Bereich unbefriedigende Wanddickenverteilungen an den fertig hergestellten Behältern.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Einformen von Behältern in eine thermoverformbare Folienbahn mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß auch bei von der Form unkonventionell gestalteten Behältern gleichmäßige Wanddickenverteilungen an den fertig geformten Behältern erzielbar sind. Dies wird bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung dadurch erreicht, daß beim Einformen der Behälter in der Formstation keine örtlich erkalteten oder sogar erstarrten Bereiche in der Bodenfolienbahn erzeugt werden, indem zumindest die zuerst mit der Bodenfolienbahn in Kontakt kommenden Bereiche der Formstation beheizt sind.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Einformen von Behältern in eine thermoverformbare Folienbahn ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer vereinfachten Seitenansicht,

Fig. 2 bis 4 Längsschnitte durch eine Formstation während verschiedener Betriebsphasen,

Fig. 5 bis 7 Längsschnitte durch eine Kühleinrichtung während verschiedener Betriebsphasen,

Fig. 8 und 9 das Ausstanzen eines Behälters in einer Prinzipdarstellung und

Fig. 10 bis 13 das Ausstanzen von modifizierten Behältern.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die in der Fig. 1 dargestellte Vorrichtung 10 zum Herstellen von Becherpackungen 1 hat eine Einrichtung 11 zum taktweise Zuführen und Fördern einer thermoverformbaren, aus Kunststoff bestehenden Bodenfolienbahn 2. An die Einrichtung 11 schließen sich in Bodenfolienlaufrichtung betrachtet zwei oder mehrere, mit jeweils zwei Heizplatten ausgestattete Heizeinrichtungen 12, 13 für die Bodenfolienbahn 2, eine Formeinrichtung 14, eine Kühleinrichtung 15, eine Fülleinrichtung 17, eine Siegeleinrichtung 18 zum Aufsiegeln einer als Rolle 4 bevorrateten Deckfolienbahn 5 auf die Bodenfolienbahn 2 sowie eine Trenneinrichtung 19 an. Die Heizeinrichtungen 12, 13, die Fülleinrichtung 17, die Siegeleinrichtung 18 und die Trenneinrichtung 19 sind von üblicher Bauart und werden daher nicht näher beschrieben. Erfindungswesentlich ist die Ausbildung der Formeinrichtung 14 und der Kühleinrichtung 15, die im Ausführungsbeispiel jeweils zum gleichzeitigen Ausbilden von wenigstens zwei in Bodenfolienlaufrichtung hintereinander angeordneter Becher 6 dienen.

Die Formeinrichtung 14 weist ein Oberteil 21 und ein Unterteil 22 auf, die beide gegeneinander verfahrbar sind. Im Oberteil 21 sind zusätzlich auf- und abbewegliche Vorstreckstempel 23 sowie nicht dargestellte Druckluftdüsen zum vollständigen Ausformen der Behälter 6 integriert. Das Unterteil 22 weist für jeden Becher 6 eine der Form des Bechers 6 entsprechende Ausnehmung 24 auf. Der rotationssymmetrisch ausgebildete Becher 6 weist im Ausführungsbeispiel einen erhöhten Mittelbereich 7 auf. Dieser Mittelbereich 7 wird mittels einer in der Ausnehmung 24 ausgebildeten Erhebung 26 ausgeformt, die eine umlaufende obere Kante 27 aufweist. Zumindest das Unterteil 22 der Formeinrichtung 14 ist im Bereich der Erhebung und speziell im Bereich der oberen Kante 27 beheizbar ausgebildet, wobei wesentlich ist, daß die Beheizung der. Formeinrichtung 14 zumindest in dem Bereich innerhalb der Ausnehmung 24 erfolgt, in dem die Bodenfolienbahn 2 beim Einformen der Becher 6 zuerst mit dem Unterteil 22 in Kontakt gerät, im dargestellten Ausführungsbeispiel daher im Bereich der Kante 27. Im Ausführungsbeispiel ist jedoch das gesamte Unterteil 22 mittels elektrischen Heizdrähten 28 beheizbar. Vorteilhafterweise sind auch die Vorstreckstempel 23 bzw. das Oberteil 21 beheizbar ausgebildet (nicht dargestellt), so daß die Bauteile der Formeinrichtung 14 aufgrund ihrer Beheizung eine Temperatur von ca. 50 bis 70°C aufweisen. Die Temperatur und die Ausbildung und Anordnung der Beheizung der Formeinrichtung 14 muß der Gestalt der jeweils zu formenden Becher 6 angepaßt werden.

Die der beheizbaren Formeinrichtung 14 unmittelbar nachgeschaltete Kühleinrichtung 15 weist ebenfalls ein Unterteil 29 sowie ein Oberteil 31 auf, die beide gegeneinander verfahrbar sind. Das Unterteil 29 hat Ausnehmungen 32, die der Außenkontur der Becher 6 entsprechen. In jeder Ausnehmung 32 können optional Bohrungen 33 münden, die mit einer nicht dargestellten Unterdruckquelle verbunden sind. Das Oberteil 31 weist eine der Innenform der Becher 6 angepaßte Gestalt auf. Im Oberteil 31 sind weiterhin nicht dargestellte Druckluftdüsen angeordnet, die mit Druckluft, die vorzugsweise eine Temperatur von 15 bis 20°C aufweist, durchströmt werden.

Die oben beschriebene Vorrichtung 10 arbeitet wie folgt:
Nach dem Erwärmen der Bodenfolienbahn 2 auf eine Verformungstemperatur mittels der Heizeinrichtungen 12, 13 gelangt die Bodenfolienbahn 2 bei voneinander beabstandetem Oberteil 21 und Unterteil 22 in den Bereich der Formeinrichtung 14 (Fig. 2). Anschließend werden das Oberteil 21 und das Unterteil 22 gegeneinander und gegen die Bodenfolienbahn 2 verfahren, wobei die Vorstreckstempel 23 anschließend zusätzlich abgesenkt werden und die Bodenfolienbahn 2 in die Ausnehmung 24 eindrücken. Wie aus der Fig. 3 ersichtlich ist, berührt die Bodenfolienbahn 2 die Ausnehmung 24 zuerst im Bereich der Kante 27. Infolge der Beheizung der Formeinrichtung 14 kommt es dabei nicht zu einer plötzlichen Abkühlung bzw. zu einem Erstarren der Bodenfolienbahn 2 im Bereich der Kante 27 und der Erhebung 26. Das vollständige Ausformen der Becher 6 im Unterteil 22 erfolgt mittels Druckluft 8 (Fig. 4).

Dadurch, daß im Bereich der Kante 27 und der Erhebung 26 keine örtlich abgekühlten oder gar erstarrten Bereiche in der Bodenfolienbahn 2 erzeugt werden, ist das Streckverhalten der Bodenfolienbahn 2 während des Ausformens in ihren gesamten Bereich gewährleistet, was eine gleichmäßige Wanddickenverteilung in dem fertig geformten Behälter 6 begünstigt.

Selbstverständlich ist es auch denkbar, das vollständige Ausformen der Becher 6 im Unterteil 22 nicht mittels Druckluft 8, sondern mittels Vakuum vorzunehmen, wozu im Unterteil 22 im Bereich der Ausnehmung 24 Vakuumbohrungen ausgebildet sein müßten.

Nach dem vollständigen Ausformen der Becher 6 werden das Unterteil 22 und das Oberteil 21 wieder in ihre ursprüngliche, voneinander beabstandete Endlage verfahren. Sobald die Behälter 6 eine zum Weitertransport ausreichend erniedrigte Temperatur bzw. erforderliche Stabilität aufweisen, gelangen die ausgeformten Becher 6 beim nachfolgenden Transporttakt in den Bereich der Kühleinrichtung 15, wobei sich das Oberteil 31 in seiner angehobenen, und das Unterteil 29 in seiner abgesenkten Endlage befinden (Fig. 5). Danach werden das Oberteil 31 und das Unterteil 29 der Kühleinrichtung 15 gegeneinander verfahren, wobei die Becher 6 mittels des an den Bohrungen 33 anliegenden Unterdrucks in Kontakt mit den Ausnehmungen 32 gelangen. Weiterhin verbleibt zwischen der Innenseite der Becher 6 und dem zugewandten Oberteil 31 der Kühleinrichtung 15 ein Spalt, durch den Druckluft 9 die Innenseite der Becher 6 kühlen kann (Fig. 6).

Wenn die Becher 6 für die nachfolgenden Bearbeitungsschritte ausreichend abgekühlt bzw. erstarrt sind, werden das Unterteil 29 und das Oberteil 31 wieder in ihre voneinander beabstandete Ausgangslage zurückverfahren (Fig. 7), so daß die Becher 6 beim nachfolgenden Transportschritt in den Bereich der Fülleinrichtung 17 gelangen. Dort werden die Becher 6 wie üblich mit einem Füllgut, z. B. mit Joghurt befüllt. Auf der nachfolgenden Siegeleinrichtung 18 wird die Deckfolienbahn 5 auf die Bodenfolienbahn 2 aufgesiegelt und beim nächsten Transportschritt werden jeweils zwei Becherpackungen 1 mittels der Trenneinrichtung 19 abgetrennt.

Ergänzend wird erwähnt, daß auf die Kühleinrichtung 15 verzichtet werden kann, wenn die Becher 6 nach dem Ausformen in der Formeinrichtung 14 durch die Umgebungsluft oder geeignete Druckluftdüsen für die nachfolgenden Bearbeitungsschritte genügend abgekühlt werden. In diesem Fall dürfte jedoch die Leistung der Vorrichtung 10 relativ niedrig sein.

Eine relativ hohe Leistung bzw. Ausbringung der Vorrichtung 10 ist hingegen erzielbar, wenn die Bodenfolienbahn 2 zwischen der Formeinrichtung 14 und der Kühleinrichtung 15 ohne Zugspannungen gefördert werden kann. Dazu ist ggf. eine angepasste Fördereinrichtung erforderlich, die die Bodenfolienbahn 2 zum Beispiel mittels mehrerer in Bodenfolienbahnlaufrichtung hintereinander angeordneter Zangen fördert. In diesem Fall kann auf eine Warte- und Abkühlzeit nach dem Ausformen der Becher 6 in der Formeinrichtung 14 verzichtet werden.

Bei der in der Fig. 1 dargestellten Vorrichtung 10 werden jeweils zwei Becherpackungen 1 gleichzeitig mittels der Trenneinrichtung 19 vom Folienstrang abgetrennt.

Selbstverständlich können mittels einer entsprechend geänderten Trenneinrichtung auch einzelne Becherpackungen 1 entsprechend Fig. 8 abgetrennt werden.

Bisher wurde davon ausgegangen, daß die Becher 6 nach dem Ausformen in der Fülleinrichtung 17 mit einem Füllgut befüllt und anschließend mit der Deckfolienbahn 5 verschlossen und zuletzt Becherpackungen 1 von dem Folienstrang abgetrennt werden. Es ist jedoch auch denkbar, die Becher 6 nach dem Ausformen nicht mit einem Füllgut zu befüllen, sondern anschließend gleich von dem Bodenfolienstrang abzutrennen. Dies ist zum Beispiel sinnvoll, wenn die Becher 6 gar nicht mit einem Füllgut befüllt werden müssen, sondern einem anderen Zweck dienen. So ist in der Fig. 9 ein Becher 6a dargestellt, dessen Stanzkontur 35 in der umlaufenden Wand 36 verläuft.

Die Fig. 10 und 11 zeigen hingegen den Fall, bei dem ein Becher 6b mit einem heruntergezogenen Kragen 37 ausgebildet werden kann. Der Becher 6b entsteht durch Ausstanzen aus der Bodenfolienbahn 2 im Bereich der Becherwand 36. Nach dem Vereinzeln und Umdrehen des Bechers 6b kann durch Zuführen in weitere Bearbeitungsstationen der Innenraum 38 des Bechers 6b befüllt und zuletzt versiegelt werden. Der gleiche Becher 6b läßt sich jedoch gemäß der Fig. 12 und 13 besser dadurch erzeugen, daß die Unterteile 22, 29 und die Oberteile 21, 31 der Formeinrichtung 14 und der Kühleinrichtung 15 umgekehrt bzw. vertauscht angeordnet werden. In diesem Fall können die Becher 6b noch in der Vorrichtung mit einem Füllgut befüllt und versiegelt werden.

Claims

1. Vorrichtung (10) zum Einformen von Behältern (6; 6a; 6b) in eine thermoverformbare Folienbahn (2), mit einer die Folienbahn (2) erwärmenden Heizeinrichtung (12, 13), an die sich eine Formstation (14) anschließt, die erste Ausnehmungen (24) zum Ausbilden der Behälter (6; 6a; 6b) mittels Formstempeln (23) bzw. Druckluft (8) oder Vakuum aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Formstation (14) eine Heizeinrichtung (28) zumindest für die Bereiche (26, 27) der ersten Ausnehmungen (24) aufweist, die mit der Folienbahn (2) beim Formprozeß zuerst in Kontakt gelangen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Formstation (14) ein Oberteil (21) und ein die ersten Ausnehmungen (24) aufweisendes Unterteil (22) aufweist und daß zumindest das gesamte Unterteil (22) beheizbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich an die Formstation (14) eine Kühleinrichtung (15) für die zuvor in der Formstation (14) eingeformten Behälter (6; 6a; 6b) anschließt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühleinrichtung (15) ein Oberteil (31) und ein Unterteil (29) aufweist, die beide' gegeneinander verfahrbar sind und daß die Behälter (6; 6a; 6b) zumindest teilweise vom Ober- (31) bzw. Unterteil (29) formschlüssig aufnehmbar sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Unterteil (29) die Behälter (6; 6a; 6b) formschlüssig aufnehmende zweite Ausnehmungen (32) aufweist.