DE3109415C1 - Formwerkzeug zur Herstellung von Bechern aus erwaermter thermoplastischer Kunststoffolie - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Formwerkzeug zur Herstellung von Bechern aus erwärmter thermoplastischer Kunststoffolie durch Tiefziehen. Es besteht aus einem Oberteil, wobei beide relativ zueinander verschiebbar sind. Das Unterteil weist dabei die eigentlichen Formen für die Becher auf, das Oberteil die Matrize und gefederte Niederhalter. Ein solches Formwerkzeug wird in die Formstation einer Thermoformmaschine eingebaut. Die Verfahrensabläufe eines solchen Werkzeuges werden als bekannt vorausgesetzt und sind z. B. in der DE-OS 21 45 250 näher beschrieben.

Zur Erhöhung der Taktzahl ist es bekannt, Teile des Oberteiles des Formwerkzeuges zu kühlen, um damit durch Wärmeleitung auch eine Kühlung des Niederhalters und ..damit des Becherrandes zu erreichen. Der Becherrand weist am Becher die größte Materialstärke auf, folglich dauert seine Abkühlung am längsten und ist entscheidend mitbestimmend für die Taktzahl der Thermoformmaschine. Die GB-PS 15 46 369 lehrt die Kühlung einer Platte, die den oberen Bereich der Niederhalter umgibt. Eine solche Kühlung ist nicht sehr intensiv, da der Abstand zu der Stirnfläche der Niederhalter zu groß ist. Die Anmelderin selbst hat Formwerkzeuge, wie sie die DE-OS 21 45 250 zeigt, mit Kühlungen in der Matrize versehen, was zwar bessere Erfolge brachte, aber noch verbesserungswürdig ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Kühlung der Niederhalter entscheidend zu verbessern. Der Aufwand hierzu sollte gering sein, eine dynamische Beanspruchung von Dichtelementen sollte vermieden werden, da solche Dichtungen in Kürze verschleißen würden.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß man in jeder, einem Formnest gegenüberliegenden Matrizenbohrung, eine Buchse anordnet und daß zwischen Außenwand der Buchse und Bohrungsoberfläehe eine ringförmige Kammer gebildet wird, in die Bohrungen zur Zufuhr und Abfuhr von Kühlmitteln münden. An der Innenfläche der Buchse gleitet der Niederhalter entlang, zwischen Kammer und Innenfläche verbleibt eine dünne Wandung.

Durch diese Ausführungsform wird noch ein weiterer Vorteil erzielt, der sich in der Praxis günstig ausgewirkt hat. Da der Niederhalter in der gekühlten Buchse gleitet und sich in der Produktion bei Erwärmung ausdehnt, legt er sich enger an die Buchseninnenfläche an. Dadurch erfolgt eine intensivere Kühlung als bei kaltem Niederhalter und größerem Spalt. Das heißt, es tritt ein Regeleffekt ein, der bewirkt, daß die Kühlwirkung mit zunehmender Temperatur zunimmt und deshalb die Temperatur des Niederhalters in einem engen Bereich konstant gehalten werden kann, was gleichförmige Formbedingungen und gleichmäßige Produkte zur Folge hat.

Eine Möglichkeit zur Erzielung eines guten Wärmeüberganges zwischen Buchse und Niederhalter besteht auch darin, den Niederhalter am Umfang zu schlitzen und so unter geringer Vorspannung in der Buchse zu führen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist anhand der schematischen Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt F i g. 1 einen Querschnitt durch das gesamte Formwerzeug;

F i g. 2 eine Draufsicht;

F i g. 3 eine vergrößerte Darstellung eines Bereiches des Formwerkzeuges gemäß F i g. 1;
F i g. 4 den Bereich gemäß F i g. 3 bei einer konstruktiv anderen Ausführungsform der Erfindung.

Das Formwerkzeug besteht aus einem Oberteil 1 und einem Unterteil 2, die relativ zueinander verschiebbar sind und im Zusammenwirken eine Folie 3 zu einem Becher 4 tiefziehen und diesen ausstanzen. Hierzu weist das Unterteil 2 auf den eigentlichen Formeinsatz 5 mit einer Schnittkante 6, den Abstreifer 7, die Aufnahme 8 und die Grundplatte 9 sowie je Formnest einen höhenbeweglichen Formboden 10. Das Oberteil 1 setzt sich zusammen aus der Matrize 11, dem Niederhalter 12, der Kopfplatte 13 und der Zwischenplatte 15 und einem Streckhelfer 14 pro Formnest. Wie F i g. 2 zeigt, sind Produktionswerkzeuge mit mehreren Formnestern in einer Reihe ausgestattet (im Beispiel 3 Formnester), auch ist eine mehrreihige Anordnung solcher Formnester möglich.

In jede Bohrung 31 in der Matrize 11 ist eine Büchse 16 eingebracht, sie weist oben eine Schulter 17 als Anschlag auf. Sie ist versehen mit einer ringsum verlaufenden Kammer 18, die sich vorwiegend in Axialrichtung erstreckt sowie mit 2 Nuten 19 für Dichtungen 20. Die Tiefe der Kammer 18 ist so gewählt, daß nur eine dünne Wandung 21 stehenbleibt, an der der Niederhalter 12 entlang gleitet. Je dünner die Wandung 21 ist, um so besser ist die Kühlwirkung.

Bohrungen 22, 23 durchziehen die Matrize 11, von dort aus führen Querbohrungen 24 zu jeder Kammer 18. Auf diese Weise kann eine gute Umspülung und

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Kühlung der Buchsen 16 erzielt werden.

In besonderer Ausbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, den Niederhalter 12 örtlich am Umfang in Axialrichtung mit Schlitzen 25 zu versehen, die jedoch nicht bis zur Stirnfläche 26 reichen sollten, da sie sonst Eindrücke im Becherrand hinterlassen würden. Auf diese Weise ist es möglich, den Niederhalter 12 mit geringer Vorspannung in der Büchse 16 gleiten zu lassen und so einen besonders guten Wärmeübergang zwischen diesen Teilen zu erzielen.

Die Bohrungen 31 in der Matrize 11 zur Aufnahme der Buchsen 16 können bei einer Ausführung gemäß Fig.3 ohne Absätze ausgeführt werden, was eine besonders einfache Fertigung bedeutet Auch die Niederhalter 12 selbst können bei dieser Bauweise ohne große Abstufungen ausgeführt werden. Da die Buchsen 16 einfache Drehteile sind, ist auch ihre Herstellung recht einfach.

In der Zwischenplatte 15 ist die Zufuhr der Formluft vorgesehen. Über Leitungen 27 erfolgt diese Zufuhr in den Ringraum 28, von dort aus durch Bohrungen 29 in das Forminnere. Eine Dichtung 30 ist eingebaut

Es ist von Vorteil, die Buchsen 16 und die Niederhalter 12 aus wärmeleitfähigem Material herzustellen, das zudem eine gute Gleiteigenschaft aufweist Hierfür sind an sich bekannte Kupferbronzeh besonders geeignet

Gemäß Fig.4 kann die Kammer 18 auch dadurch gebildet werden, daß man diese in die Matrize 11 einformt und dann durch eine glatte dünnwandige Buchse 32 abschließt In diesem Fall können Dichtungen 33 in Nuten 34 die Abdichtung bewirken; es ist aber genauso möglich, die Buchsen 16 mit Flüssigdichtmitteln einzukleben und dabei abzudichten. In diesem Fall ist allerdings die Tauschbarkeit erschwert

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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Claims (5)

Patentansprüche:

1. Formwerkzeug zur Herstellung von Bechern aus erwärmter thermoplastischer Kunststoffolie durch Tiefziehen, bestehend aus einem Oberteil mit einer Kopfplatte, einer Zwischenplatte, einer Matrize mit einzelnen Bohrungen, in denen je ein in Axialrichtung verschiebbarer, gekühlter Niederhalter angeordnet ist, und einem Unterteil mit den endgültigen Formen für die Becher, gekennzeichnet durch eine in jeder Bohrung (31) der Matrize (11) starr angeordnete Buchse (16), eine zwischen der Außenfläche der Buchse (16) und der Oberfläche der Bohrung (31) gebildete ringförmige, allseits abgedichtete Kammer (18) und durch radiale Bohrungen (22,23,24) durch die Matrize (11) zur Zu- und Ableitung von Kühlmitteln zu bzw. von der Kammer (18).

2. Formwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (18) in die Außenfläche der Buchse (16) eingeformt und die Oberfläche der Bohrung (31) zylindrisch ausgeführt ist, wobei eine Schulter (17) am oberen Ende der Buchse (16) angeformt sein kann.

3. Formwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (18) in die Oberfläche der Bohrung (31) eingeformt und die Außenfläche der Buchse (16) zylindrisch ausgeführt ist.

4. Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß die Niederhalter (12) am Umfang mehrere axial verlaufende Schlitze (25) aufweisen und unter leichter Vorspannung in der Buchse (16) gleiten.

5. Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 2 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß Nuten (19, 34) und Dichtungen (20,33) oder Flüssigdichtstoffe verwendet werden.