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Verfahren und Vorrichtung zum Umbördeln des Randes eines dünnwandigen
offenen Behälters Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Umbördeln des
Randes eines dünnwandigen, offenen Behälters aus thermoplastisch verformbarer Kunststoff-Folie,
der durch Matrize und Stempel geformt und am oberen Rande von der Folie abgetrennt
wird, sowie die Ausgestaltung der Vorrichtung zur Anwendung dieses Verfahrens.
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Es ist bereits bekannt, dünnwandige Kunststoffartikel im Tiefziehverfahren
aus thermoplastischer Kunststoff-Folie mittels einer des Negativform in der Weise
herzustellen, dass gegen Ende des Verformungsverfahrens der seitlich über die Formmündung
hinausragende Folienbereich ringsum über einen die Folienmündung umgebenden Rand
mit halbrundem Profil gezogen wird. Auf diese Weise lässt sich bestenfalls ein halbrund
umgebördelter Rand erzeugen. Der Artikel wird dann am Aussenumfang dieses halbrund
profilierten Randes aus dem Material gestanzt oder geschnitten. Solche mit einer
halbkreisförmigen oder viertelkreisförmigen Profilierung versehene
Ränder
sind aber für viele Venrendungszwecke von Kunststoffartikeln nicht besonders geeignet.
Beispielsweise sind solche Ränder als Lippenränder an Trinkbechern zu scharf und
unbequem.
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Des weiteren ist ein Verfahren zum Herstellen von dünnwandigen Kunststoffartikeln
mit umgebördeltem Rand abgerundeten Querschnitts, insbesondere als Randwulst mit
kreisförmigem f-uerschnitt bekannt, wonach das mit einem schmalen, nach aussen stehenden
Randkragen hergestellte Werkstück zunächst an seinem freien Aussenrand dieses Kragens
mit einer ersten Formzone erfasst und etwa senkrecht zu der durch den Werkstückrand
gebildeten Ebene nach der Werkstückwandung zu umgelegt wird und dann der freie Rand
des so umgelegten Kragens mit einer erhitzten zweiten Formzone'mit kurvenförmiger
Oberfläche erfasst und in einen glatten Randwulst mit abgerundetem Querschnitt eingerollt
wird. Dazu ist ein Nachformwerk-Zeug erforderlich, das das Werkstück von aussen
umgreift und hinter einer konischen Einführungszone eineFwirnngs- und Umlenkzone
zum ersten Umlegen des Randkragens des WerkstUckes und daran anschliessend eine
Präge- und Formzone mit kurvenförmiger Oberfläche zum fertigen Einrollen des Randkragens
des Werkstückes aufweist. Der Bauaufwand zur Anwendung dieses Verfahrens, bei dem
der Rand dieses Behälters nach aussen umgebördelt wird, ist somit ausserordentlich
hoch.
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Ferner ist eine Vorrichtung zum Umbördeln des freien Randes von Kunststoffbehältern
mit Verformungseinrichtungen bekannt, bei der die Verformungseinrichtung aus drei
oder vier wendelförmig gerillten Walzen bestehen, die in axial paralleler Anordnung
auf die zentrisch zwischen diesen hindurchgeführten Becher einwirken. Der Bauaufwand
dieser Maschine ist ebenfalls sehr gross und die Behälter werden leicht deformiert,
da auf
die erwärmten Behälter ausser den angetriebenen Verfor#ungswalzen
auch Vorschubwalzen einwirken. Ferner ist hierbei eine gute Berührung zwischen dem
Behälterrand und den Walzen nicht gegeben, da jeweils nur eine kleine punktförmige
Kontaktfläche vorhanden ist. Eine ausreichende Führung der Behälter ist somit vielfach
nicht gewährleistet. Infolge davon bilden sich Falten bzw. die Ränder werden unschön
zusammengequetscht.
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Auch ist aus diesem Grund ein störungsfreier Betrieb mit hoher Arbeitsgeschwindigkeit
oftmals nicht möglich.
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Bei allen diesen vorbekannten Verfahren und Vorrichtungen zum Umbördeln
des Behälterrandes wird somit der Rand nach der Ausformung des Behälters in einem
oder mehreren zusätzlichen Arbeitsgängen, wobei mitunter grössere Maschinen erforderlich
sind, stets nach aussen umgebördelt. Vielfach wird dabei trotz des erheblichen Aufwandes
der Rand flach zusammengedrückt und es werden Falten gebildet.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und
eine Vorrichtung zur Anwendung dieses Verfahrens zu schaffen, mittels denen auf
äusserst einfache Weise der Rand eines Behälters umgebördelt werden kann. Dazu sollen
vor allem keine zusätzlichen Arbeitsgänge oder Maschinen erforderlich sein und es
soll dennoch eine gute und gleichmässige Ausrundung Aes Behälterrandes auf sehr
einfache Art ermöglicht werden, wobei auch die Querschnittsform des Behälterrandes
ohneschwierigkeiten von z.I3. nur viertelkreisförmiger Profilierung bis zu einem
geschlossenen Querschnitt abgeändert werden kann.
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Gemäss der Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass nach dem zumindest
teilweise Ausformen des Behälters der diesen bildende Folienteil abgetrennt und
der mit einer dem umzubördelnden Rand zugeordneten Ausnehmung versehene Stempel
derart
weiterverschoben wird, dass der Rand des Behälters nach innen umgebogen wird.
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Die aus Matrize und Stempel bestehende Vorrichtung zur Anwendung dieses
Verfahrens ist hierbei derart auszubilden, dass die Matrize ein gegenüber der Behälterform
nach aussen versetztes Formstück aufweist, das vorzugsweise Uber eineAusrundung
mit der Behälterform der Matrize verbunden ist, und der Stempel mit einem FUhrungsstUck
als Gegenstück zu dem versetzten Formstück der Matrize versehen ist und dass ferner
in die Stirnfläche des Stempels eine rundumlaufende und vorzugsweise ausgerundete
Ausnehmung eingearbeitet ist.
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Ausserdem ist es zweckmässig, Matrize und Stempel mi»6inander zugeordneten
an dem versetzten Formstück der Matrize und dem Führungsstück des Stempels angebrachten
Schneidkanten zum Abtrennen des den Behälter bildenden Folienteils zu versehen.
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Auch kann der Stempel mit einem in den Behälter eingreifenden Ansatz
ausgestattet werden, mittels dem das Ende des umzubördelnden Randstückes an die
Innenwandung des Behälters andrückbar bzw. mit diesem verschweissbar ist.
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Durch das erfindungsgemässe Verfahren bzw. die Vorrichtung ~zur Anwendung
dieses Verfahrens ist es möglich, auf äusserst einfache Weise den Rand eines Behälters
in einer vorbestimmten Form umzubördeln, ohne das dazu ein grosser Auf**wand und
zusätzliche Arbeitsgänge erforderlich sind. Wird nämlich die Matrize und der Stempel
jeweils mit einer Ausrundung versehen, in die der Randteil des Behälters eingreift,
kann die Umbördelung unmittelbar während oder nach dem Ausformen des Behälters vorgenommen
werden, wobei dessen Rand nach innen umgebogen wird, so dass an der Aussenfläche
des Behälters kein vorstehendes Randstück absteht. Die Querschnittsform der vorgesehenen
Mundrolle ist dabei durch eine entsprechende Ausgestaltung der Ausnehmungen in der
Matrize und dem Stempel der Jeweiligen Behälterform leicht anzupassen.
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Da das Umbördeln des Randes somit bei Anwendung des erfindungsgemässen
Verfahrens bzw. der vorschlaggemässen Vorrichtung zusammen mit der Herstellung des
Behälters in einem Arbeitsgang vorgenommen wird, entfallen zusätzliche Maschinen,
denen die Behälter wiederum zuzuführen wären, gänzlich, so dass nicht nur die Invenstitionskosten,
sondern auch die Herstellkosten gesenkt werden und die Behälter in erheblich kürzerer
Zeit als bisher fertigzustellen sind. Ausserdem ist ein Zusammendrücken des Behälterrandes
und damit eine Faltenbildung durch die auch auf das Randstück einwirkende Druckluft
völlig ausgeschlossen.
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Weitere Einzelheiten des erfindungsgemässen Verfahrens bzw. der Vorrichtung
zum Umbördeln des Randes eines dünnwandigen, offenen Behälters sind dem in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispiel, das nachfolgend im einzelnen erläutert ist, zu
entnehmen. Hierbei zeigt jeweils im Halbschnitt: Fig. 1 ein aus Matrize und Stempel
bestehendes Werkzeug zur Herstellung eines Behälters in Ausgangsstellung, Fig. 2
die Betriebsstellung des Stempels nach dem Ausformen des Behälters, Fig. 3 eine
Zwischenstellung während des Umbördelns des Behälterrandes und Fig. 4 den Stempel
in der Endstellung.
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Dar in den Fig. 1 bis 4 gezeigte Werkstück zur Herstellung eines E'ehilters
14 aus thermoplastisch verformbarer Kunststoff-Folie 11 besteht aus einer Matrize
1 und einem Stempel 2, die jeweils in unterschiedlichen Stellungen zueinander dargestellt
sind. In die Matrize 1 ist hierbei die Form 3 des herzustellenden Behalters 14 und
ein gegenüber dieser im Durchmesser größeres
Versatzstück 4 eingearbeitet,
die durch eine Ausrundung 5 miteifnander verbunden sind. Die Stirnfläche der Matrize
1 bildet eine Schneidkante 6, durch die im Zusammenwirken mit der Gegenkante 10
des Stempels 2, die den Behälter 14 bilden den Folienteile 12 und 13 von der Folie
11 abgetrennt werden.
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Der Stempel 2 ist ebenfalls mit einer Ausnehmung 8, die eine Ausrundung
9 aufweist, ausgestattet. Die Ausnehmung 8 ist hierbei in ein Führungsstück 7 des
Stempels 2 eingearbeitet, das bei dessen Verschiebung in das Versatzstück 4 der
Matrize 1 eingreift. Die Ausrundungen 5 und 9 der Matrize 1 bzw. des Stempels 2
schliessen somit die Querschnittsform der an dem Behälter 14 zu bildenden Mundrolle
15 ein.
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Wird eine thermoplastisch verformbare Kunststoff-Folie 11 zwischen
Matrize 1 und Stempel 2 eingeführt (Fig. 1) und wird der den Behälter 14 bildende
Folienteil 12, 13 durch einen nicht gezeigten Vorreckstempel und/oder durch Druckluft
an die Wandung der Matrize 1 gedrückt, so kann nach dem Ausformen der Stempel 2
in Richtung auf die Matrize 1 verschoben und die Folie 11 durch die Schneidkanten
6 und 10 abgeschnitten werden (Fig. 2).
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Wird der Stempel 2 daraufhin weiter in die Matrize 1 hineingeschoben,
wobei dessen Führungsstück 7 in das Versatzstück 4 eingreift, so wird das die Mundrolle
15 bildende Folienteil 13 nach innen umgebördelt (Fig. 3), und zwar je nach Ausgestaltung
derAusrundungen 5 und 9 und der Vorschubbewegung des Stempels 2, bis zur Anlage
an dem den Behälter 14 bildenden Folienteil 12 oder bis zur Anlage an der Innenwandung
des Behälters 14 (Fig. 4). Selbstverständlich ist es aber auch möglich, dass ggf.
zwischen diesen Teilen ein freier Spalt verbleibt.
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3>tan dem Stempel 2 ein z.B. konisches Ansatzstück 16, wie es in
Fig. 4 strichpunktiert eingezeichnet ist, angebracht, kann das Ende des die Mundrolle
15 bildenden Folienteils 13 gleichzeitig an dem Folienteil 12 angedrückt bzw. angeschweisst
werden, so dass dadurch eine glatte Innenfläche des Behälters 14 sowie eine hohe
Festigkeit der Mundrolle 15 gegeben und eine nachträgliche Verformung ausgeschlossen
ist.