DE2547814C3 - Tiefziehmaschine zum Auskleiden von Papierbechern mit thermoplastischer Kunststoffolie - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Tiefziehmaschine zum Auskleiden von Papierbechern mil thermoplastischer Kunststoffolie, die bei Erwärmung zu Schrumpfung neigt, mit einem Haltemittel für Folienstücke, das an einem Förderer nacheinander eine Station zum Verbinden der Folie mit dem Haltemittel, wenigstens eine Heizstation und eine Tief/.iehstation durchläuft, in welcher es einem Träger für einen oder mehrere auszukleidende Becher gegenübersteht.

Bei einer Maschine dieser Art (IDE-OS 2123 91b) werden die tiefzuziehenden Folienslücke in der Tiefziehstalion von einem Spannrahmen gehalten, der den Rand der Folicnstücke einklemmt. In den vorhergehenden Stationen, insbesondere auch in der Hei/station. wird das Folienstück durch einen Teil dieses Spannrahmens gehalten. Eine solche Möglichkeit besteht nur bei verhältnismäßig steifen Folien, in denen beim Erwärmen keine besonders starken Sehrumpfkräfte frei werden und bei denen nuch keine Gefahr des Anklcbcns des Folienrands an der Halterung besteht. Diese Voraussetzungen sind bei dünnen Folien mit starker Schrunipfungsncigung nicht erfüllt. Wegen seiner Weichheit muß jedes Folienstück an seinem Rand in genau vorbestimmbarer Lage gehalten sein, jedoch scheidet die Verwendung herkömmlicher, fest klemmender Spannrahmen aus. Zwecks gleichmäßiger Erwärmung der Folie müssen nämlich Heiztechniken gewählt werden (z. B. Erwärmung durch Heißluft), die eine Miterwärmung des Randes und der Halterung nicht ausschließen können, so daß der Rand der Folie weich wird und an einem Spannrahmen ankleben könnte. Da der Folienrand weich ist, muß aber eine Halterungslechnik gefunden werden, bei der das weiche und deshalb empfindliche Material des Folienrands vor örtlicher Überbeanspruchung und damit vor der Gefahr des Ausreißens sicher ist.

Die Verwendung anderer Heiztechniken (z. B. Kontakt- oder Strahlungsheizung), bei denen die Miterwärmung des Randes und der Halterung vermieden werden kann, ist jedoch bei sehr dünnen Folien problematisch. Wegen der geringen Wärmekapazität dünner Folien ist bei dieser Art der Erwärmung die Erhitzungsdauer gering, so daß ein Ausgleich von Temperaturdifferenzen innerhalb der Folie nicht erwartet werden kann. Ein solcher Ausgleich ist aber erforderlich, weil gerade dünne Folien bei der Erhitzung zu Wellenbildung neigen, die sowohl eine gleichmäßige Kontakterhitzung ausschließt als auch bei Strahlungserwärmung eine gleichmäßige Temperaturerhöhung erschwert. Dies ist ein weiterer Grund, warum extrem dünne Folien bislang nicht für die Auskleidung von Papierbechern verwendet werden können, insbesondere wenn sie aus weichem Material bestehen.

Als extrem dünn werden in diesem Zusammenhang Folien bezeichnet, die im ursprünglichen Zustand höchstens 0,2 mm dick sind. Angestrebt wird eine

to Größenordnung von 0,1 mm. Gerade bei solchen Folien ist aber eine gleichmäßige Erwärmung von besonders großer Bedeutung, weil ungleichmäßige Temperatur Anlaß zu örtlich überhöhten Ziehspannungen geben kann, die wesentlich leichter zu Schäden führen als bei dickeren Folien.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Tiefziehmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, die die Verarbeitung sehr dünner Folien mit starker Schrumpfungsneigung gestattet.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß zur Verarbeitung sehr dünner Folien das Haltemittel eine rings um den tiefzuziehenden Bereich geschlossene Reihe von den Rand des Folienstücks durchstoßenden Dornen ist, die das Folienstück frei auf ihnen hängend durch alle Fertigungsstationen tragen.

Der erste Effekt, der bei der erfindungsgemäßen Tiefziehmaschine auftritt, besteht darin, daß dank der Dünnheit der Folie die bei Beginn des Tiefziehvorgangs mit dem Formrand oder dem Becherrand in Berührung kommende Ringfläche sich so rasch abkühlt, daß sie der tiefziehenden Kraft nicht mehr ohne werteres nachzugeben vermag, so daß die Dehnung der Folie unter den liefzichenden Einflüssen (Vorziehstcmpcl. Differcnzdruck) auf den innerhalb dieses Ringstreifens befindlichen Folienbcrcich im wesentlichen beschränkt bleibt. Mit anderen Worten übernimmt dieser Ringsireifen einen Teil der Hallekräfte gegenüber den liefzichenden Kryflcn, die anderenfalls von der Halterung des Folienstücks aufgenommen werden müßte. Diesem Umstand ist es zu verdanken, daß die empfindliche Folie von den als Halterung verwendeten Dornen nicht abreißt.

Der zweite Effekt besteht darin, daß bei der Erwärmung des von der Dornenreihe durchstoßenen Randes dieser unter der Schrumpfwirkung des außerhalb der Nadclreihe befindlichen Folienbereichs und unier der Dehnung aufgrund der Schrumpfwirkung des von der Dornenreihe umschlossenen f-olienbereiehs sich slrangartig an die Nadeln oder Dornen anlegt. Fs kommt dadurch an dieser hoch beanspruchten Stelle, an der man bei kalter Folie ein Ausreißen befürchten müßte, zu einer slrangarligen Materialanhäufung. wodurch die an einem Punkl des Umfangs der gehaltenen Fläche angreifende Kraft verteilt wird auf eine größere Strecke des Umfangs.

In den Folienrand eingreifende Dornen sind zwar an sich bekannt, und zwar im Zusammenhang mit solchen Maschinen, bei denen breite Folienbahnen beidrandig an Förderketlen gehalten durch die verschiedenen Bearbeitungsstalionen geführ! werden. Während dort aber in der Ticfziehslation zusätzlich zu den an den Ketten angeordneten Haltedornen ein Spannrahmen vorgesehen ist, begnügt sich die Erfindung ausschließlich mit diesen Dornen zum Halten der Folie auch in der Tiefziehslation. Es ist erstaunlich, daß eine solche Oornenhalterung in dem erfindungsgemäßen Zusammenhang verwendbar ist, weil der Folienrand vor der Erwärmung nicht geschützt werden kann und also auch

erweicht wird. Trotzdem wird, auch ohne einen in der Ticfziehstalion angeordneten Spannrahmen, wie erwähnt, die Dichte und genaue Anlage der Folie in der Tiefziehstation bewirkt

Die Erfindung wird im folgenden näher unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert, die ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Darin zeigt

F i g. 1 eine schematische, perspektivische Gesamtansicht von zwei Drehtischen einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Tiefziehmaschine;

F i g. 2 eine Teilansicht des ersten Drehtisches mi) der Tiefziehstation und den beiden angrenzenden Stationen sowie mit dem zweiten Drehtisch;

F i g. 3 eine schematische Schnittdarstellung durch die Anordnung in der Tiefziehstation.

Der erste Drehlisch 1 der Tiefziehmaschine läuft um eine vertikale Achse 2 schrittweise um. Um eine horizontale Achse 3, die parallel zu einer Tangente an den Tisch 1 in der Tiefziehstation liegt, ist der zweite Drehtisch 4 ebenfalls schrittweise drehbar, wobei die Taktzeiten beider Tische derart Obereinstimmen, daß jeweils ein am Tisch 1 gehaltenes Folienstück in der Tiefziehstation der am Drehtisch 4 vorgesehenen Form gegenübersteht.

Die Halter 5 für die Folienstücke bestehen aus starren Rahmen 6, die in einer vertikalen Ebene tangential zum Drehtisch 1 starr an diesem angeordnet sind und eine dem zu haltenden Folienstück entsprechende Form haben. Sie sind ringsum mit parallel nach außen gewendeten Dornen oder Nadeln 7 bestückt, dere:f Abstand beispielsweise 7 bis 20 mm beträgt.

In der Einführungsstation 8 werden aus der Folienbahn 9, die von einer Rolle 10 abläuft, Folicnslücke 11 mittels einer Matrize 12 und einer Patrize 13 ausgestanzt und im Verlaufe der Stanzbewegung auf die Dornen 7 des Rahmens 6 ausgespießt.

In den folgenden I lei/.siationcn 14. von denen die letzte in Fig. 2 im größeren Maßstab erscheint, sind Heißluftdüsen 15 angeordnet, die die heiße Luft in der durch Pfeile bezeichneten Weise gegen das Folienstück 11 bläst und dadurch erhitzt. Ggfs. kann die verbrauchte Heißluft durch eine Saugdüse 16 abgesaugt werden.

Selbstverständlich ist eine so große Zahl von Hei/.slationcn vorgesehen, daß deren gesamte Heizzeil ausreicht, um die Folienstücke auf Tiefziehleinpcralur zu bringen.

Nach den Heizstationen 14 gelangt das Folienstuck in die Tiefziehstation 17, in der es einer Becherhalterung 18 mit darin enthaltene Papierbecher 19 in der in F i g. 2 schematisch dargestellten Weise gegenübersteht. Die Halterung 18 ist Teil des Drehtisches 4.

Der Tiefziehvorgang vollzieht sich in der Weise, daß zunächst ein Vorziehstempel 20 in Pfeilrichtung in die Form bzw. Becherhalterung eindringt und dabei die Folie in der in Fig.3 dargestellten Weise zur Anlage bringt an dem Rand 21 der Becherhalterung oder des Bechers. Die mit diesem Rand in Berührung kommende Ringfläche 22 der Folie 11 kühlt sich rasch ab. Bei der weiteren Bewegung des Vorziehsternpels 20 setzt die im Bereich 22 auftretende starke Reibung die Übertragung der in der Folie wirkenden Kräfte zu den den Folienrand halteirden Dornen 7 derart herab, daß diese die auftretenden Kräfte aufzunehmen vermögen, ohne daß die Folie ausreißt. Wenn die Folie auf der dem Becher zugewendeten Seite klebfähig beschichtet ist, wirkt im Bereich 22 nicht nur die normale Folienreibung, sondern darüber hinaus die dort einsetzende Verklebung.

Nach Beendigung des Tiefziehvorgangs wird der Rahmen 6 mit seinen Dornen 7 durch entsprechende Relativbewegung des Rahmens zu der Becherhalterung oder durch einen besonderen Abstreifer vom Foüenrand getrennt. Wenn die Tische nun weiterschalten, wird der Becher mit der darin enthaltenen Folie am Drehtisch 4 verbleiben. Er gelangt dann in eine Station 23, in der der überstehende Folienrand abgeschnitten wird, beispielsweise durch das Zusammenwirken zweier Walzen 24, die um die zu ihrer Drehachse senkrecht stehende Welle 25 gedreht werden, mit der scharfen Kante 26 der Becherhalterung.

Der Drehtisch 4 besitzt noch zwei weitere, nicht dargestellte Stationen, die zum Auswerfen der ausgekleideten Becher und zum Einsetzen auszukleidender Becher dienen.

Es hat sich gezeigt, daß mit einer solchen Vorrichtung Folien aus Polypropylen, Polyamiden, modifiziertem Polyäthylen und ABS-Polyslyrol mit einer Dicke von weniger als 0.1 mm ausgezeichnet verarbeitet werden können. Die Erhitzung mittels Warmluft führt zu ausgezeichnet gleichmäßiger Temperaturverteilung. Dadurch können die Fo'ien verhältnismäßig niedrig temperiert werden, was die Gefahr von Schaden verringert.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Tiefziehmaschine zum Auskleiden von Papierbechern mit thermoplastischer Kunststoffolie, die bei Erwärmung zu Schrumpfung neigt, mit einem Haltemittel für Folienstücke, das an einem Förderer nacheinander eine Station zum Verbinden der Folie mit dem Haltemittel, wenigstens eine Heizstation und eine Tiefziehstation durchläuft, in welcher es einem Träger für einen oder mehrere auszukleidende Becher gegenübersteht, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verarbeitung sehr dünner Folien das Haltemittel eine rings um den tiefzuziehenden Bereich geschlossene Reihe von den Rand des Folienstücks (11) durchstoßenden Dornen (7) ist, die das Folienstück frei auf ihnen hängend durch alle Fertigungsstationen tragen.