DE2163759B2

DE2163759B2 - Verfahren und vorrichtung zum anformen eines umlaufenden wulstes am rand eines oben offenen behaelters sowie behaelter mit angeformtem wulst

Info

Publication number: DE2163759B2
Application number: DE19712163759
Authority: DE
Inventors: Pietro Verona Padovani (Italien)
Original assignee: O.M.V. S.P.A. (Officine Meccaniche Veronesi), Parona, Verona (Italien)
Priority date: 1971-02-13
Filing date: 1971-12-22
Publication date: 1976-09-30
Also published as: AU458730B2; FR2125275A1; IL38653A; BR7200776D0; CH541402A; AU3885472A; FR2125275B1; BE779280A; ZA72468B; DE2163759C3; NL7201707A; CA964824A; US3825166A; GB1386672A; LU64773A1; DE2163759A1; ATA87972A; IL38653A0; AT344982B; ES398735A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Anformen eines umlaufenden Wulstes am Rand eines oben offenen Behälters während der Formung desselben aus einer thermoplastischen Folie, wobei ein beidseitiger Druck auf den oberen Wandbereich des Behälters ausgeübt wird und das dadurch ausgequetschte thermoplastische Material in einem umlaufenden freien Raum zur Bildung einer Verdickung der Folie aufgenommen wird.

Es sind sus Folien hergestellte Behälter mit umgebördelten Rändern bekannt, wobei diese Ränder zur Versteifung des Behälters gegen seitliche Druckbe lastungen dienen. Die Dicke dieser umgebördelten Ränder ist meist gleich der Dicke der zur Herstellung des Behälters verwendeten Folien. Infolgedessen ist die Verstärkung des Becherrandes gegen seitliche Druck belastungen nicht sehr groß und Hie umgebördelten Ränder brechen oftmals bei Ausübung solcher Belastungen.

Aus der DT-AS 16 04 712 ist es beispielsweise bekannt, beim Tiefziehen von Behältern nahe dem vorgesehenen Rand des Behälters die Folie etwas dünner zu quetschen und dadurch einen Teil des Kunststoffs in eine dafür vorgesehene Ausnehmung der Tiefziehform zu drücken. Der ausgequetschte Kunst stoff füllt dabei die vorgesehene Ausnehmung der Form volK idig aus. Mit erheblichem Kraftaufwand der Form ist es dabei im Höchstfall möglich, die Dicke des angeformten Wulstes etwa P/2 bis 2mal so groß /u machen wie die Wandstärke des fertigen Behälters.

Auch aus der US-Patentschrift 33 21562 ist ein ähnliches Verfahren bekannt, bei dem der fertige Behälter, in diesem Falle ein Becher, einen angeformten Randwulst mit etwa 1'/2-facher Stärke in Bezug auf die Wandstärke des fertigen Bechers aufweist.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Verfahren so zu verbessern, daß der angeformte Wulst ohne erhöhten Kraftaufwand des verwendeten Formwerkzeugs eine Dicke besitzt, die der mehrfachen Wandstärke des fertigen Behälters entspricht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß durch Abwärtsbewegen des oberen Formteils mit seiner nach unten offenen Wölbung ein Druck gegen das nach oben ausgequetschte plastische Folienmaterial ausgeübt wird, so daß die Folie am äußeren Rand der Verdickung frei nach unten gezogen und sie dann an dieser Stelle in gedehntem Zustand durchschnitten wird.

Durch die Stauung des ausgequetschten Materials am oberen Rand des Behälters wird zunächst im noch plastischen Zustand des Materials eine Verdickung erzeugt, welche anschließend gedehnt und in gedehntem Zustand von der restlichen Folie abgetrennt wird. Durch die inzwischen erfolgte teilweise Abkühlung wurde die Eigenelastizität der Verdickung so groß, daß sie sich zu einem sich nach außen und unten erstreckenden Wulst mit vollem Querschnitt zusammenzieht, dessen Dicke größer ist als die Dicke der zur Herstellung verwendeten Folie.

Insbesondere ist dieses Verfahren vorteilhaft bei der

Herstellung eines Behälters in Form eines umgekehrt kegelstumpfförmigen Bechers mit schrägen Wänden und vorzugsweise konstanter Wanddicke anwendbar. Ein solcher Becher ist wesentlich stabiler und gleichzeitig einfacher und billiger herstellbar als die bekannten Becher oder Behälter mit umgebönjelten Rändern in Form von ebenen oder gekrümmten Flanschen. Durch das Ausquetschen des Materials in die den Wulst bildende Verdickung ist der Materialaufwand praktisch nicht größer als bei bekannten Randausbildungen. Die bekannten umgebördelten Ränder werden meist nach dem Herstellen des Behälters selbst angeformt. Dieser zusätzliche Arbeitsgang entfällt beim erfindungsgemäßen Verfahren, da der Wulst unmittelbar während der Herstellung des Bechers aus der thermoplastischen Folie angeformt werden kann. Es wird zu diesem Zweck lediglich ein einziges Formwerkzeug benötigt, so daß auch die Maschinenkosten gesenkt werden können.

Die nach unten weisende Seite des nach dem Durchschneiden der Folie aus der Verdickung entstandenen Wulstes kann, während sie sich noch in leicht plastischem Zustand befindet, durch ein geeignetes Werkzeug in beliebiger Form angestaucht werden. Durch diese Formgebung kann die Steifheit des Wulstes noch weiter erhöht werden.

Eine zweckmäßige Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung gekennzeichnet durch einen unteren Formteil, für die Außenseite der oberen Behälterwand, einen gegen den unteren Formteil verschiebbaren oberen Formteil für die Innenseite der oberen Behälterwand, wobei der obere Formteil eine den oberen Rand des unteren Formteils überwölbende, nach unten offene Wölbung aufvveist, an der Außenseite des unteren Formteils ein festes Messer mit einer Schneidkante und an der Außenseite des oberen Formteils ein auf und ab bewegliches Messer mit einer Schneidkante angeordnet ist, wobei die Schneidkante des Messers und der äußere Rand der Wölbung des oberen Formteils in ihrer aneinander angenähertsten Stellung eine die Folie erfassende Schneidöffnung bilden.

Zur /.weckmäßigen Formgebung des angeformten Wulstes kann vorzugsweise zwischen der Schneidöffnung und dem oberhalb des feststehenden Messers gelegenen, etwa lotrecht verlaufenden Abschnitt der Außenfläche des unteren Formteils in der aneinander angenähertsten Stellung des feststehenden Messers und des oberen Formteils eine Kammer gebildet werden, deren radiale Abmessung größer ist als die Dicke der Folie. Durch diese zweckmäßige Formgebung der Schneidöffnung und der dahinter liegenden Kammer ist es möglich, zunächst eine Verdickung des /wischen den Formteilen ausgequetschten thermoplastischen Materials zu erzeugen und anschließend diese Verdickung innerhalb der Kammer durch Abwärtsbewegung des bev. eglichen Messers so lange nach unten zu dehnen, bis die Schneidkanten der beiden Messer die an die Verdickung angrenzende restliche Folie abtrennen. Dabei kommt nur die äußere und obere Fläche der Verdickung mil einem Werkzeug in Berührung, während die innere und untere Fläche der Verdickung infolge des in axialer Richtung verlaufenden Abschnitts der Außenflache des unteren Formteils mit keinerlei Werkzeugen in Verbindung kommt. Nach dem Abtrenneu hat daher die Verdickung durch ihre innere Elastizität das Bestreben, sich innerhalb der mit dem heweelichen Messer in Berührung gekommenen Fläche möglichst eben zu begrenzen, während die mit keinerlei Werkzeug in Berührung gekommenen Flächenteile sich in einen etwa kreisförmigen Querschnitt zusammenzuziehen versuchen.

Die endgültige Form des Wulstes kann aber je nach Wunschi in noch plastischem Zustand durch ein geeignetes Stauchwerkzeug erzielt werden, wobei vorzugsweise das feststehende Messer an der Außenseite des unteren Formteils nach dem Durchschneiden der Folie in axialer Richtung verschiebbar ist, wobei seine an die Schneidkante angrenzende Oberseite als Stauchwerkzeug mit beliebiger, für die jeweilige Form des Bechers besonders geeigneter Form ausgebildet ist. Das feststehende Messer ist bei dieser Ausführungsform zwar während des Anformens des Wulstes tatsächlich feststehend, kann jedoch anschließend in axialer Richtung verschoben werden.

Zur weiteren Versteifung des Behälter- oder Becherrandes kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die an der Innenseite der oberen Becherwand anliegende Fläche des oberen Formteil* am unteren Ende dieses Wandbereichs nach innen gebogen sein. Dadurch wird auch nach unten etwas Folienmaterial ausgequetscht so daß sich eine ringförmige Verdickung am unteren Ende des den Wulst tragenden oberen Wandbereichs des Behälters oder Bechers ergibt. Diese Verdickung trägt ebenfalls zur Verstellung gegen radiale Druckbeanspruchungen bei.

Anhand der Figuren wird die Erfindung niiher erläutert. Es zeigen

F i g. 1 -6 axiale Teilschnitte durch die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erforderlichen Werkzeugteile während der aufeinanderfolgenden Verfahrensschritte.

Fig. 7 einen Axialschnitt (linke Hälfte) bzw. eine Seitenansicht (rechte Hälfte) eines Bechers mit nach dem erfindungsgemäßen Verfahren angeformtem Wulst und

F i g. 8 - 12 vergrößerte Teilschnitte durch die oberen Wandbereiche von Bechern aus thermoplastischer Folie mit verschiedenen Ausführungsformen des angeformten Wulstes.

Cjleiche oder entsprechende Teile sind in allen Figuren mit gleichen Bezugsziffern versehen. F i g. 1 zeigt eine Folie 18 aus thermoplastischem, beliebig gerichtetem Material, die aul die für die Formung eines Behälters erforderliche Temperatur gebracht wurde und anschließend zwischen einen unteren Formteil 22, ein Spannelement 15, einen oberen Formteil 14 und ein Messer 13 verbracht wird, ohne diese Teile zu berühren. Wie aus den herkömmlichen Verformungsverfahren bekannt ist, dehnt das Spannelcment 15 (Fig. 2) das Material und bewirkt, daß es, wie bei 18' gezeigt, in Richtung zu dem in der Figur nicht dargestellten Boden des Hohlraums 19 des unteren Formteiis 22 dünnwandiger wird. Mit zweckmäßig gewählter Geschwindigkeit wird der obere Formteil 14 in Richtung auf den l .tercn Formteil 22 abgesenkt, bis er mit seiner konischen Fläche 17 das Material gegen die konische Wandung des oberen Teils des Hohlraums 19 drückt (F i g. 3). Der von Jer Fläche 17 ausgeübte Druck bewirkt, daß ein Teil des Materials der Folie über den oberen Rand 20 des unteren Formteiis in Pfeilrichtung hinausfließt, und /war an der Stelle, wo die ringförmige Ausnehmung 16 vom Formteil 14 das Material in den Bereich leitet, in dem der Wulst geformt wird, welcher zwischen dem Rand 20 des Formteils 22 und dem äußeren Rand 21' der; Formteiis 14 liegt, so daß sich in diesem Bereich eine

Verdickung der Folie ergibt. Gleichzeitig bewirkt der obere Formteil mit seiner konischen Fläche 17 eine Abkühlung des Materials und verhindert, daß es weiter gedehnt wird, wobei die ringförmige Verdickung 18" (F i g. 3) entsteht, die eine besondere Versteifung gegen in radialer Richtung einwirkende Beanspruchungen der Seitenwände des Behälters darstellt. Es folgt anschließend das Dehnen und Abschneiden des Randes, was auch noch vor dem Zeitpunkt erfolgen kann, zu dem im Inneren des Hohlraums 19 der Über- oder Unterdruck, durch den das Anliegen der Folie an der Seitenwand und am Boden der Form bewirkt wird, erzeugt wird. Das Messer 13 mit der Schneidkante 13' übt eine Zugwirkung in Richtung des Pfeiles in Fig.4 aus. die durch die Höhe der Schneidöffnung 21—21', die in jedem Fall die Dicke der Folie 18 übertrifft, ermöglicht wird.

Wie aus Fi g. 4 zu ersehen ist, kommt die Innenfläche 24 der Verdickung, die später die Innenseite des Wulstes bildet, nicht mit Metallteilen in Berührung. Indem das Messer 13 seine Bewegung fortsetzt, bewirkt es zusammen mit dem eine Schneidkante 21 aufweisenden festen Messer 22' die Trennung des Behälters von der übrigen Folie, und der untere Teil der Verdickung (Fig. 5), der keiner Dehnwirkung mehr ausgesetzt ist, bewegt sich nach oben, so daß sich die Verdickung zur Bildung des gewünschten Wulstes zusammenzieht.

Es ist zu beachten, daß die Außenfläche 23 der Verdickung, die, wenn auch nur für sehr kurze Zeit, mit dem Messer 13 in Berührung gekommen ist, bestrebt ist, ein geradliniges Profil beizubehalten, während die Innenfläche 24, die nicht mit den Metallteilen in Berührung gekommen ist, dem Material die Möglichkeit gibt, sich ungehindert zusammenzuziehen. Das Material neigt daher zur Wulstbildung, nimmt an der Innenfläche des Wulstes eine gekrümmte Form an und übt gleichzeitig eine Zugwirkung auf den Bereich des unteren Scheitels des Wulstes aus.

ίο Sobald das Spütinclcmcnt 15, der obere Formteil 14 und das Messer VA wieder angehoben worden sind, kann der Behälter aus eier Form ausgeworfen werden.

Zum besseren Verständnis der Fig. I bis 6 zeigt Fig. 7 einen fertigen Behälter in Form eines Bechers mit der Seitenwand 26, einer Rippung 27 zur Versteifung des Siockels und besonderen Rillen 25 zur Verstärkung seines Oberteils, der nach oben eine vorbestimmte Abschrägung und einen Wulst mit vollem Querschnitt aufweist, die im wesentlichen mit den entsprechenden Teilen in F i g. 6 identisch sind. Der von dem Kreis Pumschriebene Ausschnitt ist in den Fig. 8 bis 12 in verschiedenen Ausführungsformen wiedergegeben, wobei die Ausbildung der Ränder 28,29,30,31,32 offensichtlich unmittelbar von der jeweiligen Form des

als Stauchwerkzeug verwendbaren Messers 22' abhängt, wobei die verschiedenen Formen in der Abbildung nicht jicizeigt, aber dem Fachmann gelaufig sind, da sie leicht von der endgültigen Form des Wulstes ableitbar sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Anformen eines umlaufenden Wulstes am Rand eines oben offenen Behälters während der Formung desselben aus einer thermoplastischen Folie, wobei ein beidseitiger Druck auf den oberen Wandbereich des Behälters ausgeübt wird und das dadurch ausgequetschte thermoplastische Material in einem umlaufenden freien Raum zur Bildung einer Verdickung der Folie aufgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß durch Abwärtsbewegen des oberen Formteils mit seiner nach unten offenen Wölbung ein Druck gegen das nach oben ausgequetschte plastische Folienmaterial ausgeübt wird, so daß die Folie am äußeren Rand der Verdickung frei nach unten gezogen und sie dann an dieser Stelle in gedehntem Zustand durchschnitten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdickung in ihrem unteren Teil nach dem Durchschneiden in die endgültige Form des Wulstes gestaucht wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen unteren Formteil (22), für die Außenseite der oberen Behälterwand, einen gegen den unteren Formteil verschiebbaren oberen Formteil (14) für die Innenseite der oberen Behälterwand, wobei der obere Formteil (14) eine den oberen Rand (20) des unteren Formteils (22) überwölbende, nach unten offene Wölbung (16) aufweist, an der Außenseite des unteren Formteils ein festes Messer (22') mit einer Schneidkante (21) und an der Außenseite des oberen Formteils ein auf und ab bewegliches Messer (13) mit einer Schneidkante (13') angeordnet ist, wobei die Schneidkante (21) des Messers (22') und der äußere Rand (21') der Wölbung des oberen Formteils (14) in ihrer aneinander angenähertsten Stellung eine die Folie erfassende Schneidöffnung bilden.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Schneidöffnung (21, 2Γ) und dem oberhalb des feststehenden Messers (22') gelegenen, etwa lotrecht verlaufenden Abschnitt der Außenfläche des unteren Formteils (22) in der aneinander angenähertsten Stellung des feststehenden Messers (22') und des oberen Formteils (14) eine Kammer gebildet wird, deren radiale Abmessung größer ist als die Dicke der Folie (18).

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das feststehende Messer (22') nach dem Durchschneiden der Folie (18) in axialer Richtung verschiebbar ist und daß seine an die Schneidkante (21) angrenzende Oberseite als Stauchwerkzeuge ausgebildet ist.

6. Vorrichtung n&ch einem der Ansprüche 3 bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß die an der Innenseite der oberen Becherwand anliegende Fläche (17) des oberen Formteils (14) am unleren Ende dieses Wandbereiches nach innen gebogen ist.

7. Aus einer thermoplastischen Kunststoffolie hergestellter, nach oben offener, drehsymmetrischer Behälter, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Wandbereich desselben konstante Dicke besitzt und am oberen Ende einen sich nach außen und unten erstreckenden Wulst (28-32) mit vollem Querschnitt trägt, dessen Dicke größer ist als die Dicke der zur Herstellung verwendeten Folie (18).

8. Behälter nach Anspruch 7. gekennzeichnet durch eine ringförmige Verdickung (18") am unteren Ende des den Wulst (28-32) tragenden oberen Wandbereichs.