DE2627379A1

DE2627379A1 - Verfahren und vorrichtung zum halten des gesamten randes eines tiefzuziehenden, thermoplastischen folienstuecks

Info

Publication number: DE2627379A1
Application number: DE19762627379
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Rissen Maschinenfabrik GmbH
Current assignee: Rissen Maschinenfabrik GmbH
Priority date: 1976-06-18
Filing date: 1976-06-18
Publication date: 1977-12-22
Also published as: FR2354870B1; SE423503B; FR2354870A1; SE7704595L

Description

p bü2O/7b D/P

Maschinenfabrik Hissen GmUIi, 2üOU Hamburg-Rissen

Verfahren und Vorrichtung zum Hai Leu des gesamten Karnies eines tieizuzienenden, thermoplastischen Poiietistüeks

Zusatz zu Patent

(Patentanmeldung P 25 ΊΊ

Die Erfindung bezieht sieh auf ein Verfuhren und eine Vorrichtung zum Halten des gesamten Randes eines tiefzuziehenden, thermoplastischen Foiienstiicks, zumindest wahrend seiner Erwärmung und gegebenenfalls in weiteren Stationen einer Tiefziehmaschine, insbesondere zum Auskleiden von Behaltern, wie Papierbechern.

Bei der Einzelformung von Gegenstanden durch Tiefziehen eines Foiienstiicks wird dieses in der Tau!zielstation am gesamten Umfang von einem Spannrahmen gehalten. Er sichert die Folie in der Ausgangsstellung über der Tiefziehform und verhindert, daß der Rand des Foiienstiicks wahrend des Tiefziehens in die

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BANK: DRESDNER BANK, HAMBURG. 4 030 448 (BLZ 200 800 00) · POSTSCHECK: HAMBURG 147607-200 · TELEGRAMM: SPECHT2IES

Form hineingezogen wxitl. Er kann auch zum Halten des Foiienstücks in der ileisis taLion benutzt werden. Jedoch ist diese Anwendung auf Maschinen zum Hers teilen großer Ei. .<gLs Lücke (beispielsweise Badewannen) oder Serien mit geringen Stückzahlen beschränkt, bei denen die zum offnen und Schließen des Spannrahmens erforderlichen Rüstzeiten nicht ins Gewicht i'alleu.

Das Ilauptpatent hat geiaäi3 nuspruch 1 und 2 eine Maschine zum Gegenstand, bei der die FolienstücKe durch in den Folienrand eingreifende Nadein gehalten werden, wobei zur Wärmeübertragung Heizluit vorgesehen ist. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die Verwendung von Nadeln als Haltemittel unabhängig von dem verwende ten Wärmeübertragungsmittel ist.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren der eingangs genannten Art, daß der Rand der zu erhitzenden Folienstücke auf eine geschlossene Reihe von Nadeln aufgespießt wird. Eine vorteilhafte Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß die Folieustücke in der ileizstation und gegebenenfalls in folgenden Stationen mittels eines Rahmens gehalten werden, der eine geschlossene Reihe von den Rand der Folieristücke aufspießenden Nadeln aufweist.

Die Erfindung bildet den Gegenstand iioy Ilauptpatents im Sinne einer Verallgemeinerung weiter und steht daher in Verhältnis der Überordnung zu diesem (Schulte: PatG, S. 110, 2. Zeile).

Ein Vorteil der Erfindung besteht in der ungewöhnlichen Einfachheit des Verfahrens und der zu seiner Durchführung benötigten Einrichtungen. Dies gestattet die Anwendung vornehmlich in Maschinen zur Massenproduktion gleichartiger Güter, wie beispielsweise kleiner Kunststoffbehälter und Papierbecherauskleidungen. Heim Ausschneiden der einzelnen Folienstücke, bei ihrer Übergabe auf ueti Nadelrahuiea und schließlich . im Entfernen der geformten Gegenstände von

*) das dadurch gekennzeichnet ist, *** -*

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den Nadeln ist hohe Präzision der Teile und ihrer Führungen nicht erforderlich, dall sehr hohe Tuktzuhlen erreicht werden können.

Ein sehr wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daü sie aucii zur Verarbeitung extrem dünner Folien bei verhältnismäßig hohen Tiefziehtemperatureu geeignet ist. Solche Folien zeigen im allgemeinen eine erhebliehe Neigung zur Schrumpfung und Faltenbildung. Bei bekannten Maschinen kann es vorkommen, dali sich ihre Räuder aus Klemmhaiterungeu herausziehen. Sehr häufig tritt die Schwierigkeit hinzu, daß nur ein enges Ervv eichungsintervall zur Verfügung steht, in weichen die Folien zwar nocli nicht flüssig aber bereits klebrig werden und daher an Klemineinrichtuugen ankleben und diese verschmutzen würden oder eine ungleichmäßige Randform an den fertigen Gefäßen hervorrufen. Diese Schwierigkeiten sind slbstverstandiich besonders hoch, wenn Dünnheit und schwierige Verarbeitbarkeit aufgrund eines engen Erweichungsintervalis zusammentreffen, wie dies bei der Auskleidung von Papierbecheru oder anderen i.s.-i'äUen der Fall ist, zumal wenn diese auf derjenigen Seite, die mit den auszukleidenden Gefäß in Berührung kommt mit einem

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Kiebmittel versehen sind, das bei der Tiefziehtemperatur klebrig wird. Die Verwendung eines solchen Klebmittels an deu Folien schließt die Verwendung von Klemiuhal terungeu in der Uegel aus, weil man meist nicht verhindern kann, daß diese in der Heizstation auf eine Temperatur komineu, bei der das Klebmittei bereits klebrig ist.

Zwar ist es bekannt, die Rander von tiefzuziehendeu Folien mittels Nadeln zu halten; das gilt aber nur für die Seitenhalterung unendlich langer Tiefziehfolien an Forderketten. Die Anwendung von Nadeln.*.für die Halterung einzelner Folienstücke lag nicht nahe, weil die bekannten, mit Nadeln ausgerüsteten κ . ttenforderer den Spannrahmen für die innerhalb des Folienbaudes tiefzuziehenden Bereiche nicht ersetzen. Man konnte also nicht erwarten, daß sie bei der Einzeiformung

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oder sogar schon vor dem Erreichen

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an die Stelle dor ο its lang i.blichen Spannrahmen treten können. Außerdem ließ es sich nicht voraussehen, UaIi sie sieh i"ür die Halterung von Einzelstückeu in der schnellen Massenfertigung eignen wurden, nachdem sie bislang nur Tür die vergleichsweise langsam fortschreitende: Haiteruug der Seiten von Folieubäudern benutzt worden waren, deren Verarbeitung auf dem Prinzip der gleichzeitigen Formung einer gröüeroii Zahl vuii Teilen innerhalb des Foiieuverbaudes beruht.

Überraschenderweise eignet sicli die erfiudungsgemaße Nadeihalterung insbesondere fur soiciie Anweridimgsfälle, in denen die Wiirnieuber tragung nicht auf ilen tief zuziehenden Bereich des Folienstüeks konzentriert werden kanu, Dies sind vor allem die Heißluft— und Strahlungserwarmurig. Ijabei läßt es sicli nicht vermeiden, dau auch der von den Nadein gehaltene Hand des Foliens tiielcs ei'iiitzt wird. Beim Erhitzen der Folie wird deren eingefrorene Schrumpfspannung frei und sie sucht sich zusammenzuziehen. Mau mußte erwarten, daß die weichen liandbereiche der Folie nicht in der Lcxge sein wurden, diesen Schrumpfspannungen zu widerstehen, und daß der weiche Folienrand an den Nadein ausreißen würde. Die erf indungsgeiiiäße Nadel hai terung muß daner wesentlich weniger geeignet erscheinen als Klemmhalterungeu, die doch den Folienrand zu einem erheblichen Teil vor der Wärmeeinwirkung schützen. Tatsächlich zeigte sich in der Praxis, daß sich der weiche Folienrand unter der Schrumpfspannung zwischen den Nadeln arkadeuförmig einzieht; überx'aseh; Verweise reißt aber der Folieuraud au den Nadein nicht aus. Diese*· Effekt it,., darauf zurückzuführen, daß die Nadeln aufgrund ihrer wärmeabfuhr zu dem sie haltenden Maschinenteil in der Regel eine etwiis geringere Temperatur als die erweichte Folie hüben. Dadurcn ergiut sicii ein lemperatur—

lie IiI

gradient von dem erweichten Hand zu den Nadein beuaclibarteil Folienrandteiieu, der mit einer Zunahme der Festigkeit der Folienteiie verbunden ist. Dadurch stellt sich eine ideale Kraftübertragung von den weichen Folieubereiciuru zu den unmittelbar mit den Nadein zusammenwirkenden, festeren FoL!enteilen ein. Außerdem führt die Schrumpfung dex· Folie sowie das Einziehen des Foiienrands zwischen den Nadeln dazu, daß

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das zunächst weiter außerhalb der Nadeln befindliche Folienmaterial nalnir an die Nadeln Herangezogen wird und sicli an diesen kragen- oder strang! öriuig anhault. dadurch wird die Foiieniestigkeit im Bereich der Nadeln weiler ernoht. Schließlich ergiut sieh eine Materialverdiekuuj. auch mi den Rändern der zwischen den Nadeln beiindiionen, arkadeuioruiigen Linschnurungen, so dali auch diese gegen Einreißen gesichert sind. Aul' diese Weise lassen sich selbst sehr dunue und bei Tieiziehteitiperatur stark schrumpiende und weiche oder klebrige Folien, IUr die die bislang bekannten Haltemittel sich als ungeeignet erwiesen haben, sicher und problemlos halten.

Die Nadeln sind zweekmäßigerweise parallel zueinander und quer zur Ebene der Folienstucke an dem Rahmen angeordnet, damit sich

den Folienstiicken
die inue^.wohnende Spaunuug nicht au! ihre Lage an den Nadeln auswirkeu kann. In der Regel brauchen keine besonderen Vorkehrungen getroffen zu werdeu, um die Nadein auf eine etwas geringeren Temperatur als der Tieiziehtemperatur der Folien zu halten, weil sie außer der Ileizstation auch noch andere Stationen durchlaufen, in denen sie sich wieder abkühlen. Jedoch wird es oft vorteilhaft sein, sie gut wärmeleitend au dem Rahmen auzu~ bringen , der seinerseits aus metallischem Werkstoff mit guter Wärmeleitfähigkeit besteht. Beispielsweise können sie in einem Aluininiumrahmen mit unmittelbarem Wärmeleitkontakt eingesetzt sein. Die Wärmeabfuhr von denjenigen Nadelbereichen, an denen die Folie zu sitzen pflegt, kann durch entsprechende Wahl .der Warmelei ti*äuigkei t der Nadeln, die Nadeidicke und den Abstand dieser Bereiiiie von der Nadeiverankeruug im Rahmen beeinflußt werden.

Der Abstand der Nadeln voneinander soll quer zur Uauptschrumpfuugsriehtung der Folienstucke nicht über I^ mm liegen. Zweekmäßigerweise liegt er zwischen 5 und I^ rum im Bereich von 10 min. Die Nadelabstände können in denjenigen Bereichen, in denen eine starke Schrupfwirkung der Folie nicht zu erwarten ist, gegebenenfalls großer gehalten werden.

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Vorteiihaiterweise weist der ltauiueu zwiscueu deu Nadeiu Ausschtiitte für den Durchtritt eines Abstreifers auf, der beispielsweise kammartig auf die zwisciieu deu Nadeiu befindlichen Folienbereiche auf trifft, um deu Foliearand von den Nadein herunterzuziehen.

Die Erfindung wird iin folgenden uaiier unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert, die ein Auslüüruugsbeispiei verausciiaulicht. Darin zeigen: Fig. 1 tine perspektivische Ansieht eines llahuietis mit

aufgespannter Folie und
Fig. 2 die Verformungsverhaltnis=>e am Fuiieuraud im Bereich zweier Nadeln und

Fig. 3 eine Vorrichtung zum Aufsetzen der Foiienstücke auf die Nadel u

Fig. 1 veranschaulicht einen rechteckigen Uahuieii 1, der beispielsweise aus Aluminium besteht und mit den Förderorganen einer Tiefziehmasciiine verbundeu sein kann, mit denen er die verscniedenen Verarbeitungsstationeu durchläuft, beispielsweise eine Station zum Einführen von Folienstüchen und Aufsetzen auf die Nadeln 2 des Rahmens, eine Station zum Aufheizen der Folienstücke auf Tiefziehrr temperatur, eine Tiefziehstatiou, in der die Foiienstücke in Papierbecher als innere Auskleidung eingezogen werden und in der die Folienränder von dem tiefgezogenen Teil abgeschnitten werden, sowie schlielilich einer Station zum Auswerfen der Folienreste.

In deu Rahmen sind im Preüsitz in geeigneten Bohrungen Stahl— nadeln 2 eingesetzt, die nach Material und Grölie Grammophonnadeln gleichen können und 10 bis Vj mm von der Rahmenoberfläche vorstehen. Sie sind parallel und haben einen Abstand von etwa lü mm voneinander.

Im Bereich der Rahmenseiten 3 und k ist der inuenrand ,des Ilahnsens geradlinig begrenzt. Demgegenüber veranschaulichen die Rahmenseiten 5 und 6 eine andere Ausführungsmöglichkeit, bei der die Nadeln auf inneren Vorsprüngeu / sitzen , zwischen

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denen jeweils ein Ausschnitt ö verbleibt, durch den ein Auswerf erkaium hindurchti*eteri kann, um den Folienrand von den Nadeln abzustreuen.

Anhand von Fig. 2 sei veranschaulicht, wie bicu em Folien— rand verhält, der auf die Nadeln 2 aufgespießt ist und der quer zu einer starken SchrupfSpannungsrichtung verLauft, die durch den pfeil y angedeutet ist. Die ursprungliche Lage des Foiienrandes ist bei 10 strichpunktiert angedeutet. Diese Lage behält der Folienrand, bis infolge der Erwärmung die Schrumpfspannungen freizuwerden beginnen. Da der Folienrand in derselben Weise erwärmt wird wie die übrige Folienfläche, er sich aber im Gegensatz zu dem inneren Bereich des Folien— Stücks frei verformen kann, beginnt zunächst der Folienrand sioh einwärts zu ziehen und gegebenenfalls zu krümmen. Dadurch nähert er sich den Nadein 2. Bei weiterer Temperaturerhöhung beginnt aucli die Schrumpfspannung im inneren Bereich des Folienstücks zu wirken und den Folienrand zwischen den Folien 2 bogenförmig nacn innen zu ziehen. Dabei legen sich die nadeinaheri Bereiche des Folienrauds in Form eines Kragens 11 an die Nadeln an. Dieser Kragen erstreckt sich auch noch in dem Arkadenbereich zwischen den Nadein und verstärkt diesen. Außerdem erkennt man bei der Betrachtung eines beliebigen Stücks des Arkadeubereichs zwischen den Nadeln, dall die Spannungen in unmittelbarer Haudnähe nur randparaLlel verlaufen Können; quer zum Hand gleichen sich die Schrumpf Spannungen durcti Dickenvergroüerung aus. Dies führt zu einer Verstärkung des Hand auch in diesen Bereichen, so dall weder in Nadeinuhe noch zwischen den Nadein ein Einreißen der Folie befurchtet werden muß, zumal die nadeinaaen Bereiche zumeist eine etwas geringere Temperatur und damit höhere Festigkeit haben.

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Fig. 3 veranschaulicht eine Vorrichtung, die Tür die rasche Übergabe der in bahnförmigem Zusammenhang herangeführten Polienstücke auf die Rahmen 1 dienen kann. Die nahmen 1 sitzen an einem Förderer, der in dem dargestellten Beispiel als endlose Kette 13 angedeutet ist. Stattdessen könnte auch ein Drehtisch Verwendung finden. Mittels nicht gezeigter Führungen wird die Kette Ij utii einen Drehtisch 14 konzentrisch geführt, der acht in gleichem Winkelabstand radial ausgerichtete Führungen 15 trägt, an deren Enden Halter lü für die Folienstücke sitzen, die zum Festhalten der Folienstücke beispielsweise mit zeitlieh gesteuerten Saugern ausgerüstet sind. Die radiale Stellung der Halter ist an den Führungeu 15 derart gesteuert, daß sie etwa in dem in der Zeichnung unten erscheinenden Bereich des Drehtischs in ihrer radial ianersten Stellung befinden, während sie im oberen Bereich zunächst ausgefahren werden, dann in ihrer radial äußersten Stellung die Rahmen 1 erreichen und schließlich wieder radial nach innen geführt werden. In diesem Zusammenhang bedeutet der Ausruck "radial" nicht, daß die Bewegung genau einem Radius folgen muß.

In ihrer radial innersten Stellung schließen die Halter 16 in Umfangsriehtung im wesentlichen aneinander an. In dieser Stellung wird auf sie die strichpunktiert angedeutete Folienbahn 17 aufgeführt, an deu Haltern beispielsweise durch Saugkraft fixiert und, solange sich diese noch in der radial inneren. Stellung befinden, mittels einer bei lt> durch Pfeil angedeuteten Vorrichtung voneinander getrennt.

In ihrer radiaL äußeren Stellung stimmt die Teilung der Halter mit derjenigen der Rahmen 1 am Förderer Ij überein. Auch ihre Umfangsgeschwindigkeit stimmt iiüerein. Die Folienstücke können daher in alier Ruhe von den Haltern auf die Rahmen 1 übergeben werden, wobei dank kontinuierlicher Arbeitsweise eine hohe Taktzahl erreicht werden kann, die im Zusammenhang der Erfindung wegen der Einzelformung im Rahmen einer Massenproduktion von besonders hoher Bedeutung ist.

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Die Breite der Fo liens i'ueue ( jlu Den au^srieiiLuii^ J luuij.1 von dem Teilunasaustuud der Halter ΐυ in mrer radial innereu
Stellung üb, der wiederum vun dein Radius auuan^c. Sie Kanu dauer dureu unterschiedliche hiusteliun^, der radial inneren Stellung der Halter verändert werden. Die Halter Können
zur AUjjassun^ au unterschiedliche üreiten der Folieiis tiicKe ausfcuuscabar sein.

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Leerseife

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Hai Leu des gesamten Raudes eines tief zu— ziehendeu, therinupias Lischen Foiieustücks zumindest wuurend seiner Erwärmung, dadurcli gekennzeichnet, daß der Rand auf eine geschlossene Reihe von Nadein aufgespießt wird.

2. Vorrichtung zum Halten lies gesainten Randes eines tieizu— ziehenden, theriiiopias tischen Folienstücks, insbesondere zum Auskleiden von Behältern wie Papierbechern, in einer Heizstation fur die tiefzuzieh«. nden Po liens tücke und gegebenenfalls in folgenden Stationen mit einem die Folien-Stucke am gesamten Umfang haltenden Rahmen, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dall der Rahmen (l) eine geschlossene Reihe von den Rand (10) der Folieustücke aufspießenden Nadeln (2) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadeln (2) starr und im wesentlichen parallel und quer zur Ebene der Folienstüeke an dem Rahmen (1) angeordnet sind,

¹I. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurcli gekennzeichnet, daß die Nadein (2) wärmeabfuhrend mit dem metallischen Rantuen (l) verbunden siud.

i>. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekenuzeichuet, daü der Abstand der Naueln (2) quer zur Hauptschrumpf richtung (^l_j) der Folienstücke nicht über 15 mm liegt.

b. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5_f dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (i) zwischen den Nadeln (2) Ausschnitte (o) für den Durchtritt eines Abstreifers hat.

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ORIGINAL INSPECTED

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Heiblult und/oder Wärmestrahlung zur Wärmeübertragung in der Heizs ttifcion dienen.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-7,.dadurch gekennzeichnet, dal5 sie zur übergabe der Folienstücke an die an einem lcontiriuieriicn bewegten Forderer (13) mit Abstand voneinander gehaltenen Rahmen (1) ein Über— gaberad (1^) aufweist, das an sternförmig,radial beweglich angeordneten Fuhrungen (15) Halter (16) für je ein Foiienstück aufweist, wobei die Halter in einer radial inneren Stellung in UmLängsrichtung aneinander anschließen und in einer radial äulieren Ubergabestelluug dieselbe Teilung wie die Rahmen an dem Förderer aufweisen, und dall die FolieustucKe in geschlossener Bahn (17) auf die in dor inneren Stellung befindlichen Halter aufführbar * und voneinander treunbar sind.

9. Vorrichtung nacii Anspruch ^, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittenabstau ι der HuLter (lo) in deren radial inneren Stellung verstellbar ist.

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BAD ORlGfNAL