DE2313501C3

DE2313501C3 - Vorformstempel zum Herstellen von dünnwandigen becherförmigen Hohlkörpern

Info

Publication number: DE2313501C3
Application number: DE2313501A
Authority: DE
Inventors: Thomas Carolus Delft Tomey
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 1972-03-21
Filing date: 1973-03-19
Publication date: 1984-02-23
Also published as: AU5346973A; NL174916C; FR2176872A1; US3859028A; DE2313501A1; DK154015C; NL174916B; SE398614B; AU468452B2; GB1378945A; DK154015B; JPS531790B2; BE796600A; CH551265A; BR7301933D0; FR2176872B1; NL7303780A; ZA731907B; DE2313501B2; IT984423B

Description

Die Erfindung betrifft einen Vorformstempel zum Herstellen von dünnwandigen, becherförmigen Hohlkörpern mit ebenem Boden und ungefähr rechteckigem, quadratischem oder vieleckigem Querschnitt aus Folie aus Polypropylen nach dem Streckformverfahren mit mechanischer Warm-Vorstreckung einer eben gehaltenen Folie und Überdruck-Nachstreckung bei einer unterhalb der Schmelztemperatur der Folie liegenden Festphaser Temperatur in eine Formmatrize.

Aus thermoplastischen Folien aus Polyäthylen niedriger Dichte, Polyvinylchlorid Acrylnitril-Butadien-Styrol und Polystyrol werden nach dem Streckformverfahren mit mechanischer Warm-Vorstrekkung und Überdruck-Nachstreckung bei einer oberhalb der Erweichungs- oder Schmelztemperatur der Folie Hegenden Schmelzphasen-Temperatur dünne Verpackungsbehälter od. dgl. großtechnisch mit ho-,her Ausstoßrate hergestellt. Es ist jedoch bisher auf diese Weise nicht gelungen, ausreichend dünne Folien aus Polypropylen und Polyäthylen hoher Dichter zufriedenstellend großtechnisch zu Behältern für Verpackungszwecke, ₍ z. B. für Quark, Fleischsalat od. dgi., zu verarbeiten, da diese Folien im Gegensatz zu den zuvor genannten anderen Folien kristallin oder weitgehend kristallin sind und sich beim Verformen nicht so wie die anderen Folien verhalten, so daß dünne, ausreichend stabile Behälter, insbesondere Einweg-Verpackungsbehälter, mit gleichmäßiger Wandstärke nicht erzielbar sind.

Die Herstellung von Behältern mit etwa ebenem Boden und mit gleichmäßiger Wardstärke ist besonders schwierig bei solchen mit geringer Wandstärke. Es ist das Bemühen der Konstrukteure von Streckformvorrichiungen, dem Voriornisicnipc! eine an die Gestait der Vorformmatrize angepaßte Formgebung zu geben, die möglichst gleichmäßige Wandstärken und einen niedrigen Druckluftverbrauch gewährleisten.

Die im allgemeinen unterschiedliche Wandstärke ist vielfach auf eine ungleichmäßige Dehnung der Fo-He beim Vorformen zurückzuführen. 3ine ungleichmäßige Wandstärke, die insbesondere bei Behältern mit sich schneidenden Wandflächen bzw. Ecken festzustellen ist, ist aus einer Reihe von Gründen nachtei-Hg. Sie führt zu ungleichmäßiger Festigkeit und Starrheit und beeinträchtigt ein einwandfreies Stapeln der Gegenstände. Ferner erfordert das Bedrucken von Seitenwänden der Behälter enge Dickentoleranzen. Bei Verwendung eines durchsichtigen Werkstoffs werden Wandstärkeunterschiede als uneinheitliche Transparenz der Wandflächen sichtbar.

Die ungleichmäßige Dehnung der Folie beim Verformen ist auch dadurch bedingt, daß beim Eindrükken des Vorformstempels in die Formmatrize die sich an den Vorformstempel anlegenden Folienabschnitte einer geringeren Dehnungsspannung ausgesetzt sind als die nicht anliegenden Folienabschnitte.

Für die Herstellung von Verpackungsbehältern mit etwa rechteckigem Querschnitt und ebenem Boden

π aus thermoplastischen Folien bei über deren Schmelztemperatur liegenden Temperaturen (Schmelzphase} ist zur Erzielung einer möglichst gleichmäßigen Wandstärke ein Vorformstempel mit zur Stempelachse hin eingezogenen Bereichen bekannt, der nach einem pneumatischen Vorstrecken zur Wirkung kommt (US-PS 3 568 254). Die Folienabschnitte, weiche die eingezogenen Bereiche überspannen, sind wegen fehlender Anhaftung am Vorformstempel in erhöhtem Maße fließfähig. Daher wird eine gleichmäßigere Foliendehnung und gleichmäßigere Wandstärke erzielt. Die eingezogenen Bereiche erstrecken sich jedoch über die gesamte wirksame Länge des Vorformstempeis, wobei die eingezogenen Ste npelwandflächen im wesentlichen senkrecht auf die beim Eindrücken des Vorformstempels vcrdere Stirnfläche des Stempels auftreffen. Die ebene Stirnfläche des Stempels, die am Rsnd etwas abgerundet ist, trifft bereits zu Beginn der mechanischen Vorformung auf die thermoplastische Folie auf, da diese vom Inneren der

Formmatrize her zunächst mit Überdruck pneumatisch vorgesi—ckt wird und sich ballonartig auswölbt, so daß der ««(sprechende zentrale FoHenabschnitt, welcher der Ausbildung des Bodens des herzusiellenden Hohlkörpers dient, nur geringer gedehnt wird. Mit diesem Vorformstempel lassen sich Folien aus PoIypropylen nicht einwandfrei vsrarbtiten.

Es ist auch bereits ein Vorfonnstempel für die Herstellung von im Querschnitt kreisförmigen Behältern mit ebenem Boden und am Bodenrand sehr stark abgerundeter Kante nach dem Vakuum-Streckformver fahren mit mechanischer Vorstreckung und Vakuum-Nachstreckung bekannt, der anstelle einer vorderen ebenen Stirnfläche ein vorderes halbkugdförmiges Ende aufweist, an das sich ein kreiszylindrischer hinterer StempHabschnitt anschließt (A.Thiel, Grundzüge der Vakuum-Verformung, Rudolf Zechner Verlag, Speyer/Rhein, 1957, Seite 72-77). Dieser ^vorformstempel weist keinerlei eingezogene Bereiche im zylindrischen Teil auf. Mit diesem Vorformstempel lassen sich keine becherförmigen Hohlkörper mit rechteckigem, quadratischem oder ähnlichem Querschnitt mil aii&eiis gleichmäßiger Wandstärke hersieilen.

Ein solcher zylindrischer Vorformstempel mit konvex geformter Stirnfläche läßt sich für die Herstellung von becherförmigen Hohlkörpern mit kreisförmigem Querschnitt verwenden, wenn eine Polypropylenfolie mit einem Schmelzindex yon über 0,7 nur bis unterhalb ihres Schmelzpunktes erwärmt und nach dem

Vorstrecken mit einem Druck von mindestens 5,5 bar nachgestreckt wird. Die Herstellung derartiger dünnwandiger becherförmiger Polypropylen-Hohl körper ist nicht Gegenstand des Patents.

3 4

Der Erfindung Hegt die Aufgabe zugrunde, einen Millimeter über dem Boden der Formhöhlung 11

Vorformstempel zum Herstellen von dünnwandigen steht. Sodann wird durch im Vorformstempe! ausge-

becherförmigen Hohlkörpern mit ebenem Boden und bildete Luftkanäle 16 Druckluft eingeblasen, um die

ungefähr rechteckigem, quadratischem oder vielecki- vom Vorformstempel in die Formhöhlung gedehnte

gem Querschnitt aus Polypropylenfolie nach dem 5 Folie an die Innenwand der Fonnmatrize anzupressen,

Streckformverfahren mit mechanischer Warm-Vor- wobei die zwischen der Folie und den Wänden befind-

streckung und Überdruck-Nachstreckung bei einer liehe Luft durch die Luftbohrungen 12 ausgestoßen

unterhalb der Schmelztemperatur der Folie liegenden wird. Einzelheiten des Aufbaus, wie z. B. die Antriebe

Fesiphasen-Teniperatur zu schaffen, mit der sich die für den Vorformstempel und den Klemmring sowie

Hohlkörper r-it im wesentlichen gleichmäßiger io Heizkanäle oder Heizelemente für Stempel und

Wandstärke, insbesondere auch im Bereich der Be- Formmatrize, sind allgemein· bekannt. Die erfin-

hälterecken, großtechnisch schnell herstellen lassen. dungsgemäße Ausbildung des Vorformstempels 15 ist

Zur Lösung dieser Aufgabe wird die Kombination in den Fig. 2 und 3 dargestellt,

der kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs Der Vorformstempel 15 weist eine Stempelplatte

vorgeschlagen. 15 16', eine Randformplatte 17 und einen Stempelkörper

Bei dem Vorformstempe'i nach der F,ffirr-'ng sind 18 auf. Dieser Stempelkörper 18 ist der Teil des Vordie eingezogenen Stempelseitenwändc mc'.'.t einem formstempels 15, der in die Formhöhlung 11 einvon Einziehungen freien' konvexen vorderen Stem- dringt. Der weitere Abschnitt des Stempelkörpers 18 pelende ausgebildet. Beim Eindr. _sn des Stempels hat im Querschnitt die in Fig. 3 gezeichnete Gestalt, in die Folie bzw. die Formntftru*: iegt sich die Folie, 20 Sie ist bestimmt durch abgerundete Ecken 19 und einwie bekannt, zunächst mit i."«<"r stark verringerten gewölbte Seitenflächen oder Einziehungen 20. Beim Berührungsfläche am Vorfonnstempei an, so daß die dargestellten Beispiel erstreckt sich die Einziehung 20 Reibungsberiihrung zwischen der Folie und dem über 100% der Umfangsbreite der S^mpelwandflä-Stempel zunächst gering ist. Während der Vorfor- ehe. Der dem Boden der Fonnmatrize zugewandte mung kann sich die Folie über weitere Bereiche als 25 vordere Abschnitt der Länge des Stempels ist ν jn eibei Verwendung der bekannten Vorformstempel, nem sich konvex verjüngenden Stempelende gebildet, gleichmäßig dehnen, was zu Behälterwänden von im das im waagerechten Schnitt eine Kreis- und im senkwesentlichen gleichmäßiger Wandstärke führt. Insbe- rechten Schnitt eine Parabel-Gestalt aufweist. Die sondere werden aber die Ecken und Kanten am ferti- Spitze des Stempels ist voll abgerundet,
gen Behälter weniger dünn als bisher, was deswegen 30 Wird die Folie mit dem Stempel in die Formhöhlung besonders bedeutsam ist, weil die Festigkeit der her- gezogen oder vorgestreckt, so hat sie mit der oberen gestellten Hohlkörper oder Behälter überwiegend Hälfte des Stempels nur an den vier Ecken 19 Beriihdurch die Ecken und Kanten bestimmt wird, die auch rung. Daher läßt sich die Folie zwischen den Ecken beim Stapeln von gefüllten Behältern im Sinne von gleichmäßig sowohl in waagerechter als auch senk-Stapelstützen wirken. Die erstrebte Verlagerung des 35 rechter Richtung dehnen. Die parabolische Gestalt thermoplastischen Kunststoffs am Boden zu den Sei- des unteren Stempelendes verkleinert ebenfalls die tenwänden des Behälters wird begünstigt, wenn das Berührungsfläche zwischen Folie und Stempel und konvexe Stempelende eine ziemlich scharfe Spitze bil- begünstigt dadurch eine gleichmäßigere Dehnung des det, die natürlich abgerundet ist. Das »spitze« bzw. Folienmittelstücks.
lange Stempelende verringert nämlich die Beruh- 40

rungsfläche nit der Folie während eines Teils der Beispiel
Vorformphase. Ebenfalls werden gute Ergebnisse er- . Der in Fig. 4 dargestellte Behälter wurde erfinzielt, wenn die Einziehungen am hinteren Stempelab- dungsgemäß aus einer 0,7 mm dicken Polypropylenschnitt sich über 70% bis nahe 100% der Umfangs- Folie bei einer Temperatur von 150° C geformt. Der breite der Stempelwandflächen erstrecken. 45 Schmelzpunkt des Polypropylens lag bei 163° C. Die

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist n?^hst£- Breite des Behälters betrug oben SO Kim, am Boden

hend anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigt 63 mm und die Tiefe 65 mm. Sein Rauminhalt war

Fig. 1 eine schematisierte Darstellt« ig einer Form- 250 cm³. Zum Formen des Behälters wurde der in

matrize zum Herstellen quadratischer Behälter mit Fig. 2 und 3 dargestellte Stempel verwendet und auf

ebenem Boden, 50 140 bis 145° C erwärmt. Die Dicke der Behälterwand

Fig. 2 eine Seitenansicht des in der in Fig. 1 darge- wurde sowohl in der Mitte einer Seitenwand als auch

stellten Vorrichtung verwendeten Vorformstempels, in einer Ecke, jeweils vom unteren Behälterrand aus

Fig. 3 einen Schnitt lä.igs der Linie III-III durch mit jeweils I cm Abstand nach oben gehend gemes-

den in Fig. 2 dargestellten Vorfonnstempei und sen. Die Meßwerte sind in der nachfolgenden Tabelle

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines mit dem 55 aufgeiührt.
Vorformstempel nach der Erfindung hergestellten

Fig. 1 zeigt im senkrechten Querschnitt eine Formmatrize HO mit einer offenen Formhohlung 11 und
mit im Boden ausgebildeten Luftbohrungen 12. Über 60 oberer Rand
die Formhöhlung 11 ist eine erhitzte Polypropylenfolie 13 gelegt, weiche mit einem Klemmring 14 gegen
die Formmatrize geklemmt ist. Die Gestalt der Formhöhlung entspricht der des in Fig. 4 dargestellten und
in der Form zu erzeugenden Behälters. Ein in senk- 65
rechter Richtung auf- und abbewegbarer. Vorformstempel 115 läßt sich so wei' " die eingeklemmte Folie Der gleiche Behälter wurde unter ähnlichen Bedin-13 absenken, bis das untere nnde des Stempels wenige gungen, jedoch unter Verwendung eines - nicht erfin-

	V'anddicke	in mm
	Seitenwand	Ecke
oberer Rand	050	0,57
	0,30	0,30
	0,30	0,30
	0,40	0,40
	0,50	0,50
	0,50	0,5a
unterer Rand	0,?0	0,30

dungsgemäß — vollständig als Paraboloid gestalteten Stempels geformt. Die in diesem Fall gemessenen Wanddicken sind der nachfolgenden Tabelle zu entnehmen.

Wanddicke in mm

Seitenwand Ecke

oberer Rand

0,40
0,30

0,50 0,40 Wanddicke in mm

Seitenwand Ecke

unterer Rand

0,30
0,35
0,45
0,35
0,25

0,30 0,25 0,30 0,25 0,10

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Vorformstempel zum Herstellen von dünnwandigen, becherförmigen Hohlkörpern mit ebenem Boden und ungefähr rechteckigem, quadratischem oder vieleckigem Querschnitt aus Folie aus Polypropylen nach dem Streckformverfahren mit mechanischer Warm-Vorstreckung einer eben gehaltenen Foüe und Oberdruck-Nachstreckung bei einer unterhalb der Schmelztemperatur der Folie liegenden Festphasen-Temperatur in eine Formmatrize, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorformstempel (15) über seine Länge sich konvex verjüngend ausgebildet ist und über einen hinteren Abschnitt seiner Länge in ebenen Wandflächen der Formmatrize (10) gegenüberliegenden Bereichen eine zur Sternpelachse hin eingezogene Querschnittskontur (19,20) aufweist