DE19916113A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines becherförmigen Behälters - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines becherförmigen Behälters aus einer thermoplastischen Folienbahn (1), mit folgenden Schritten: DOLLAR A - Erwärmen der thermoplastischen Folienbahn (1), DOLLAR A - Anordnungen der Folienbahn zwischen einem Formoberteil (3) bzw. einem Vorstreckstempel (4) und einem eine becherförmige Ausnehmung (5) aufweisenden Formunterteil (2) einer Formeinrichtung zum Tiefziehen der Folienbahn (1), DOLLAR A - Tiefziehen der Folienbahn durch Einführen des Vorstreckstempels (4) in die Ausnehmung (5) des Formunterteils (2), DOLLAR A dadurch gekennzeichnet, daß der Vorstreckstempel (4) spreizbar ausgebildet ist und während seiner Einführung in die Ausnehmung (5) und/oder bei Erreichen seiner Endlage in Bodennähe der Ausnehmung (5) auseinandergespeizt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines becherförmigen Behälters nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine entsprechende Verrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 4.

Ein Verfahren zur Herstellung eines becherförmigen Behälters aus einer thermoverformbaren Folienbahn ist beispielsweise aus der DE 197 37 503.0 bekannt. Bei derartigen Verfahren ist es üblich, eine Folienbahn, welche derart erwärmt ist, daß sie thermoverformbare Eigenschaften aufweist, mittels einer Formeinrichtung bzw. Tiefzieheinrichtung in der gewünschten Weise zu formen. Hierbei wird die erwärmte Folienbahn zwischen ein Formoberteil bzw. Vorstreckstempel und eine becherförmig ausgebildete Ausnehmung eines Formunterteils eingebracht. Anschließend schließt die Formstation, wobei der Vorstreckstempel die Folienbahn vorformt, indem er nach unten in die becherförmige Ausnehmung einfährt. Der zurückgelegte Stempelweg ist dabei kürzer als die Tiefe der becherförmigen Ausnehmung. Eine endgültige Ausformung des Behälters wird mittels Formluft, d. h. in die becherförmige Ausnehmung einströmende Druckluft, erzielt. Nach der Ausformung des Behälters öffnet die Formstation.

Als nachteilig bei herkömmlichen Verfahren zur Herstellung von becherförmigen Behältern aus einer thermoverformbaren Folienbahn erweist sich, daß in Abhängigkeit des verwendeten Folienbahnmaterials und der Behältergeometrie insbesondere im unteren Wandbereich am Umfang des Behälters häufig ungleichmäßige Wanddickenverteilungen beobachtet werden. Die oben erwähnte DE 197 37 503.0 schlägt zur Vermeidung derartiger ungleichmäßiger Wanddickenverteilungen vor, die zu formenden Folienbahnen mit Verdickungsbereichen, d. h. Stellen mit größerer Dicke, und Verdünnungsbereichen, d. h. Stellen mit geringerer Dicke als derjenigen der ursprünglichen Folienbahn auszubilden. Das zu diesem Zwecke vorgeschlagene Verfahren erfordert jedoch einen zusätzlichen Arbeitsschritt, nämlich die Verformung der Folienbahn, und wird daher als relativ aufwendig angesehen.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines Verfahrens bzw. einer Vorrichtung zur Herstellung von becherförmigen Behältern aus einer thermoverformbaren Folienbahn, mit welchen eine ungleichmäßige Wanddickenverteilung des geformten Bechers in einfacher Weise vermieden werden kann.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 4.

Erfindungsgemäß ist nun bei der Herstellung von Behältern aus thermoverformbaren Folienbahnen am Behälterumfang eine gleichmäßigere Materialverteilung, insbesondere im bislang sehr kritischen unteren Wandbereich, zu verwirklichen. Die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellten Behälter können daher insgesamt mit einer reduzierten Materialdicke hergestellt werden, wodurch Materialkosten eingespart werden können. Für den Benutzer des Behälters ergibt sich der zusätzliche Vorteil, daß nach Beendigung der Benutzung eine geringere Menge an Abfallstoffen anfällt.

Aufgrund seiner spreizbaren Ausbildung kann der Vorstreckstempel während seiner Einführung in die becherförmige Ausnehmung und/oder bei Erreichen seiner Endlage in Bodennähe bzw. am Boden der becherförmigen Ausnehmung in geeigneter, einer herzustellenden Becherform angepaßten Weise expandiert werden. Durch diese Maßnahme ist eine besonders wirksame Formgebung, d. h. eine im wesentlichen vollständige Anpassung der tiefgezogenen Folienbahn an die becherförmige Ausnehmung mittels des Vorstreckstempels erzielbar. Es kann beispielsweise, bei entsprechend ausgebildeter Spreizbarkeit bzw. angestrebter Becherform, durch diese Maßnahme unter Umständen vollständig auf weitere Behandlungsschritte zur Becherformung verzichtet werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Zweckmäßigerweise wird im Anschluß an das Tiefziehen der Folienbahn mittels des Vorstreckstempels zur endgültigen Anpassung der tiefgezogenen Folienbahn an die becherförmige Ausnehmung Druckluft in die Ausnehmung eingeblasen. Durch diese Maßnahme ist es möglich, in einfacher und preiswerter Weise eine optimale Anpassung der tiefgezogenen Folienbahn an die Form der becherförmigen Ausnehmung zu erzielen. Es ist ebenfalls möglich, mittels dieser Maßnahme eine mittels eines spreizbaren Vorstreckstempels tiefgezogene Folienbahn, welche im wesentlichen, jedoch noch nicht vollständig die Form der becherförmigen Ausnehmung angenommen hat, nachzubehandeln. Durch Einblasen von Druckluft ist es ferner möglich, die erwärmte thermoverformbare Folienbahn wirksam abzukühlen.

Zweckmäßigerweise ist der Vorstreckstempel mit einer elastischen bzw. flexiblen Umhüllung ausgebildet. Durch eine derartige Umhüllung, welche entsprechend einer Spreizbewegung des Vorstreckstempels dehnbar ist, kann in wirksamer Weise vermieden werden, daß beispielsweise bei dem Spreizmechanismus des Vorstreckstempels eingesetzte Schmierstoffe mit dem tiefgeformten Becher in Berührung kommen. Ferner kann die Umhüllung aus einem geeigneten Material ausgebildet sein, so daß ein Ankleben an der tiefgezogenen thermoverformbaren Folienbahn wirksam vermieden werden kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung werden nun anhand der beigefügten Zeichnung im einzelnen erläutert. In dieser zeigt

Fig. 1 die Anordnung einer Folienbahn zwischen einem Vorstreckstempel und einem Formunterteil einer Formeinrichtung vor Beginn des Formprozesses in einer schematischen seitlichen Schnittansicht,

Fig. 2 die Anordnung der Fig. 1, wobei der Vorstreckstempel bis zu seiner Endposition in Bodennähe der Ausnehmung in diese eingeführt ist,

Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende Position des Vorstreckstempels in der Ausnehmung, wobei die Spreizbarkeit des Vorstreckstempels explizit dargestellt ist, und

Fig. 4 eine der Fig. 2 und 3 entsprechende Position des Vorstreckstempels in der Ausnehmung, wobei die Folienbahn vollständig an die Form der becherförmigen Ausnehmung des Formunterteils angepaßt ist.

Die in den Figuren dargestellte Formeinrichtung weist ein Formunterteil 2, ein Formoberteil 3 und einen Vorstreckstempel 4 auf. Eine zu formende Folienbahn, welche mit 1 bezeichnet ist, ist zwischen das Formoberteil 3 bzw. den Vorstreckstempel 4 und das Formunterteil 2 eingebracht. Der Vorstreckstempel ist in diesem Zustand oberhalb einer entsprechend geformten Ausnehmung 5 des Formunterteils 2 angeordnet. Die Folienbahn 1 ist hierbei derart erwärmt, daß sie thermoverformbare Eigenschaften aufweist. Die Fixierung der Folienbahn 1 in der dargestellten Position erfolgt durch Einklemmen zwischen dem Formunterteil 2 und dem Formoberteil 3.

Das Tiefziehen der Folienbahn 1 zur Herstellung eines Bechers erfolgt durch Absenken des Vorstreckstempels 4 in die in dem Formunterteil ausgebildete Ausnehmung 5. In Fig. 2 ist die Endlage des Vorstreckstempels 4 nach seiner Einführung in die Ausnehmung 5 dargestellt. Der Vorstreckstempel 4 nimmt die thermoverformbare Folienbahn 1 bis auf den Boden der Ausnehmung 5 mit, wobei der Stempel kurz vor Erreichen des Bodens 5a sanft abbremst, so daß die Folienbahn 1 zwischen den Vorstreckstempel 4 und den Boden 5a eingeklemmt wird.

In Fig. 3 ist die Spreizbarkeit des Vorstreckstempels gemäß der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens im einzelnen dargestellt. Man erkennt, daß der Vorstreckstempel 4 gemäß dieser Ausführungsform mit einem Spreizmechanismus 4' ausgebildet ist. Der Spreizmechanismus 4' ist lediglich schematisch angedeutet. Es ist beispielsweise möglich, daß, wie dargestellt, zwei Schwenkteile 4a, 4b des Vorstreckstempels 4 um entsprechende Schwenkachsen 14 schwenkbar ausgebildet sind. Es erweist sich als vorteilhaft, den Vorstreckstempel mit einem weiteren Bauteil 4c auszubilden, durch welches ein Festhalten der Folienbahn 1 an dem Boden 5a der Ausnehmung 5 während des Spreizens des Vorstreckstempels 4 gewährleistet wird.

Mittels der Spreizbewegung des Vorstreckstempels 4 ist es möglich, eine weitgehende Anpassung der tiefgezogenen Folienbahn 1 an die Form der becherförmigen Ausnehmung 5 zu erzielen. Bei Verwendung eines derartigen verschwenkbaren Vorstreckstempels 4 ist es eventuell möglich, auf eine weitere Nachbehandlung des Bechers, wie sie nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 4 beschrieben wird, zu verzichten.

Der spreizbare Vorstreckstempel ist mit einer flexiblen Umhüllung ausgebildet, welche gestrichelt dargestellt und mit 17 bezeichnet ist. Die Umhüllung 17 ist entsprechend der Spreizbewegung des Vorstreckstempels dehnbar, so daß ein direkter Kontakt zwischen dem Vorstreckstempel und der Folienbahn vermieden wird. Mit dieser Maßnahme kann beispielsweise gewährleistet werden, daß Schmierstoffe, welche in Zusammenhang mit dem Spritzmechanismus verwendet werden, nicht mit der Folienbahn in Berührung kommen.

In Fig. 4 ist eine zweckmäßigerweise vorzunehmende Nachbehandlung eines mittels des Vorstreckstempels 4 vorgeformten becherförmigen Behälters mittels Druckluft dargestellt. Die eingeführte Druckluft ist hier mittels der Pfeile 6 symbolisiert. Man erkennt, daß mittels der eingeführten Druckluft der tiefgezogene Bereich der Folienbahn 1 an die Form der Ausnehmung 5 angepaßt wird. Während oder nach dem Einblasen von Druckluft erfolgt eine Kühlung insbesondere des Formunterteils 2, so daß anschließend, nach Ausfahren des Vorstreckstempels 4 aus der Ausnehmung 5, der geformte Becher in einfacher Weise aus der Formeinrichtung 2, 3, 4 herausnehmbar ist. Das Einblasen von Druckluft kann zusätzlich zu dem in Fig. 3 dargestellten Spreizen des Stempels 4 eingesetzt werden.

Claims (5)

1. Verfahren zur Herstellung eines becherförmigen Behälters aus einer thermoplastischen Folienbahn (1), mit folgenden Schritten:

• - Erwärmen der thermoplastischen Folienbahn (1),
• - Anordnungen der Folienbahn zwischen einem Formoberteil (3) bzw. einem Vorstreckstempel (4) und einem eine becherförmige Ausnehmung (5) aufweisenden Formunterteil (2) einer Formeinrichtung zum Tiefziehen der Folienbahn (1)
• - Tiefziehen der Folienbahn durch Einführung des Vorstreckstempels (4) in die Ausnehmung (5) des Formunterteils (2),

dadurch gekennzeichnet, daß der Vorstreckstempel (4) spreizbar ausgebildet ist und während seiner Einführung in die Ausnehmung (5) und/oder bei Erreichen seiner Endlage in Bodennähe der Ausnehmung (5) auseinandergespreizt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an das Tiefziehen der Folienbahn (1) mittels des Vorstreckstempels (4) zur endgültigen Anpassung der tiefgezogenen Folienbahn (1) an die Form der Ausnehmung (5) Druckluft (6) in die Ausnehmung (5) eingeblasen wird.

3. Vorrichtung zur Herstellung eines becherförmigen Behälters aus einer thermoverformbaren Folienbahn mit Mitteln zum Erwärmen der thermoverformbaren Folienbahn, Mitteln zum Anordnen der Folienbahn zwischen einem Formoberteil (3) bzw. einem Vorstreckstempel (4) und einem eine becherförmige Ausnehmung (5) aufweisenden Formunterteil (2) einer Formeinrichtung, und Mitteln zur Einführung des Vorstreckstempels (4) in die becherförmige Ausnehmung (5) des Formunterteils (2) zum Tiefziehen der Folienbahn (1), dadurch gekennzeichnet, daß der Vorstreckstempel (4) spreizbar ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorstreckstempel (4) wenigstens teilweise von einer elastischen bzw. flexiblen Umhüllung (17) umgeben ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 4 bis 6, gekennzeichnet durch Mittel zum Einblasen von Luft in die Ausnehmung (5) zur endgültigen Anpassung der tiefgezogenen Folienbahn (1) an die Form der Ausnehmung (5).