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BESCRLBUJ
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verformen von Behältnissen
aus einer Folie mittels eines Formstempels, wobei die erwärmte Folie an wenigstens
zwei Seiten eingespannt ist, der Formstempel mit einem einen Mittenbereich umschlie;3enden
und über diesen zur Folie hin hervorstehenden Randbereich auf die Folie aufsetzt
und die Folie durch Bewegen des Formstempels im wesentlichen senkrecht zur Folie
verformt wird.
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Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens.
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Ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art ist bekannt.
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Bei diesem wird eine zu verformende Folie, die vorher auf ihre Verformungstemperatur
erwärmt ist, mit einem Formstempel beaufschlagt und verformt. Der Formstempel weist
an seiner der Folie zugewandten Unterseite und an den an die Unterseite angrenzenden
Seitenwänden vorzugsweise abgerundete Ränder und Kanten auf. Der Formstempel wird
zum Verformen auf die vorerwärmte Folie aufgesetzt und im wesentlichen senkrecht
gegen diese zum Formen eines Behältnisses bewegt. Die Bereiche der Folie, die zuerst
mit dem Formstempel in Berührungskontakt kommen, kühlen sich durch Wärmeabgabe an
dem Formstempel ab, so daß die übrigen Bereiche besonders stark gereckt werden.
Die größte Ausdehnung erfolgt dabei jeweils an den zu bildenden Rändern und insbesondere
in den zu bildenden Ecken des Behältnisses. Es ist bekannt, auf der Unterseite des
Formstempels eine Ausnehmung vorzusehen, über der lediglich der Randbereich des
Formstempels, der die Außenabmessungen des zu bildenden Behältnisses aufweist, erhaben
hervorsteht. Dabei tritt der Nachteil auf, daß zu jedem Zeitpunkt der Folienbereich,
der angrenzt an die auf dem erhabenen Randbereich befindlichen Folienteile, welche
durch den Berührungskontakt bereits etwas abgekühlt sind, besonders stark gestreckt
wird. Das hat zur Folge, daß gerade die am meisten beanspruchten Teile wie Ecken
und Ränder des fertigen Behältnisses besonders dünn sind.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs beschriebenen
Art zu schaffen, mit dem ein Behälter formbar ist, welcher möglichst stabile Ecken
und Kanten besitzt.
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Ferner soll eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens angegeben
werden. Die Verstreckung soll über die aanze Wandung einschließlich Ecken und Kanten
gleichmäßig erfolgen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs beschriebenen
Art gelöst, welches gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß der angrenzend
an den Randbereich befindliche Folienteil während des Verformens mit Luft beaufschlagt
wird.
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Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens weist einen Formstempel,
der auf seiner Unterseite einen Randbereich und einen von diesem umgebenen und gegenüber
dem Randbereich versenkt ausgebildeten Mittenbereich aufweist, auf und ist gemä
der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der Formstempel in dem dem Randbereich
benachbarten Teil mit einer Luftzufuhrquelle verbundene Bohrungen zum Herausblasen
von Luft und eine gegenüber den genannten Bohrungen zur Mitte des Mittenbereiches
hin versetzte Bohrung zur Luftableitung aufweist.
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Weitere-Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus
der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Verpackungsmaschine, bei der das Verfahren
Anwendung findet; Fig. 2 einen Schnitt durch eine Formstation einer in Fig. 1 gezeigten
Verszkungsmaschine mit einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens; Fig. 3
eine perspektivische Ansicht eines Formstem~els mit mittels diediesem geformten
Behältnis; Fig. 4 einen Schnitt wie in Fig. 2 durch eine abgewandelte Ausführungsform;
Fig. 5 einen Formstempel für die in Fig. 4 gezeigte Ausfühuungsform; und Fig. 6
einen Ausschnitt einer Darstellung wie in Fig. 5 von einer anderen A:sführungsform.
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In Figur 1 ist eine Vakuumverpackungsmaschine 1 schematisch dargestellt,
die in bekannter Weise nacheinander eine Formstation 2, eine Versiegelungsstation
3 und eine Trennstation 4 aufweist, die jeweils an einem nichtgezeigten Rahmen der
Maschine befestigt sind. In der Formstation 2 werden aus einer von einer Rolle 5
her abgezogenen Folienbahn 6 Behältnisse 7 geformt. Diese werden dann gefüllt und
mit einer Oberfolienbahn in der Versiegelungsstation verschlossen.
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In der Trennstation werden die einzelnen aneinanderhängenden Packungen
dann voneinander getrennt.
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In Figur 2 ist die in Figur 1 nur schematisch angedeutete Formstation
2 im Schnitt gezeigt. Diese weist ein mit dem nichtgezeigten Maschinenrahmen festverbundenes
Oberteil 8 und ein über eine angedeutete Kolben-Zylindereinrichtung 9, die mit dem
Maschinenrahmen verbunden ist, relativ zum Oberteil in Richtung des Pfeiles 10 auf-
und abbewegbares Unterteil 11 auf.
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Das Unterteil 11 weist einen Innenraum 12 auf, in den je nach der
Form der zu formenden Behältnisse Formeinsätze 13 eingesetzt sind. Ober Bohrungen
14, 15 in den Formeinsätzen für das zu bildende Behältnis , insbesondere in den
Randbereichen und den Ecken und damit verbundene, zu Vakuumpumpen führende Anschlüsse
16, 17 ist der Innenraum 12 mit einer Vakuumpumpe verbunden.
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Das Oberteil weist einen Formstempel 18 auf, der über eine an dem
Gehäuse 19 des Oberteiles befestigte Kolben-Zylindereinrichtung 20 in den Innenraum
12 des Unterteils hinein und aus diesem in eine zurückgezogene Stellung heraus auf-und
abbewegbar ist. Der Formstempel weist, wie insbesondere aus Figur 3 ersichtlich
ist, auf seiner Unterseite einen Mittenbereich 21 und einen diesen ringsherum umgebenden
und über dem Mittenbereich erhaben hervorstehenden Randbereich 22 auf. Der Randbereich
entspricht den Abmessungen, die die mit-
tels des Formstempels tiefgezogene
Form aufweisen soll. Der Mittenbereich 21 ist um soviel gegenüber dem Randbereich
versenkt ausgebildet, daß die Folie beim Formvorgang nicht mit der Oberfläche des
Formstempels in diesem Bereich in Kontakt kommt.
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In dem mittleren Bereich sind insbesondere-in den Ecken des mittleren
Bereiches Bohrungen 23, 24, 25, 26 vorgesehen, die in der am besten aus Figur 2
ersichtlichen Weise über an der Oberseite der Formstempel vorgesehene Anschlußstücke
27, 28 mit einer nichtgezeigten Druckluftguelle verbunden sind.
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In der Mitte des Mittenbereiches 21 ist eine in die freie Umgebung
führende Belüftungsbohrung 29 in dem Formstempel vorgesehen. Die Anschlußstücke
27, 28 sind durch Öffnungen 30, 31 in dem Gehäuse frei hin- und herbewegbar und
auch die über die Belüftungsbohrung 21 heraustretende Luft kann durch diese Öffnungen
in die Umgebung entweichen.
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In Figur 3 sind die Bohrungen 23 bis 26 in der Nähe der Ecken 32,
33, 34, 35 vorgesehen. Bevorz-ugt sind diese wie in Figur 2 gezeigt, möglichst nahe
an dem den Mittenbereich 21 umgebenden Innenrand 36 in den Ecken angeordnet.
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Wie aus der in Figur 2 gezeigten Darstellung ersichtlich ist, sind
die Außenabmessungen des Formstempels 18 etwas kleiner gewählt als die Abmessungen
des aus dem Formeinsatz 13 und den Seitenwänden des Unterteiles gebildeten Hohlraumes.
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Die Vorrichtung arbeitet wie folgt: Zunächst wird das Unterteil 11
mittels der Kolben-Zylindereinrichtung 9 nach unten bewegt, so daß ein im vorhergehenden
Arbeittakt geformtes Behältnis aus der Formstation 2 herausbewegbar ist. Gleicherwärmtes
zeitig wird ein neues nichtverformtes/Folienstück 37 in die Formstation eingeführt.
Der Formstempel befindet sich dabei
in seiner zurückgezogenen Stellung,
so daß er das Folien-Stück 37 noch nicht berührt. Anschließend wird das Unterteil
11 mittels der Kolben-Zylindereinrichtung 9 in die in Figur 2 gezeigte geschlossene
Stellung zu dem Oberteil hin bewegt, wodurch das Folienstück 37 an seinen vier Seiten
zwischen Unter- und Oberteil eingeklemmt wird. Das Folienstück 37 war in dem vorhergehenden
Arbei@takt in einem anderen Teil der Formstation oder einer eigenen Erwärmungsstation
auf die Verformungstemperatur vorerwärmt worden. Nach dem Einklemmen der Folie wird
der Formstempel 18 mittels der Kolben-Zylindereinrichtung 20 in Richtung des Pfeiles
38 auf die folie hin und gegen diese in das Unterteil 11 hineinbewegt. Dabei trifft
der Formstempel 18 zunächst mit seinem Randbereich 22 auf die vorerwärmte Folie.
Der Formstempel ist beispielsweise aus einem Hartgewebe, wie es unter dem Markennamen
FERROCELL erhältlich ist, gebildet. Durch den Kontakt mit dem Formstempel geben
die auf diesem aufliegenden Bereiche unmittelbar Wärme ab. Das hat zur Folge, daß
sich diese etwas abgekühlten Bereiche weniger stark verformen als die über dem versenkt
ausgebildeten Mittenbereich 21. Beim weiteren Herunterdrücken des Formstempels strecken
sich die abgekühlten Bereiche weniger, und es würde eine besonders starke Streckung
der Folie über dem Mittenbereich unmittelbar in der Nahe der Ecken 32, 33, 34, 35
erfolgen.
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Gemäß der Erfindung wird beim Niederdrücken des Formstempels 18 über
die Bohrungen 23, 24, 25, 26 in den Ecken des Mittenbereiches Luft auf die Folie
geblasen. Diese strömt von den Ecken aus zur Mitte des Mittenbereiches hin und entweicht
schließlich über die Beiüftungsbohrung 29. Dadurch wird eine Abkühlung der Folie
über dem Mittenbereich angrenzend an den bereits durch den Kontakt mit dem Formstempel
abgekühlten Folienbereich bewirkt. Die bisher scharfe Grenze zwischen abgekühlter
Folie und erwärmter Folie wird fließend. Am stärksten ist die Abkühlung in den Ecken
des Mittenbereiches
selbst. Sie nimmt zur Mitte der Mittenfläche
hin ab. Dadurch wird erreicht, daß beim weiteren Hineinfahren des Formstempels in
die Unterform hinein bis in die Endstellung zwar der grösste Teil der Streckung
aus der Folie über den Mittenbereich erfolgt, daß aber gerade die ohne diese Abkühlung
besonders stark gestreckten Eckenbereiche durch die stärkste Abkühlung nicht mehr
stärker als die übrigen Bereiche gestreckt werden.
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Die Temperatur der zugeführten Luft und der Druck dieser zuzuführenden
Luft werden so eingestellt, daß die Abkühlung gerade in dem Maße erfolgt, daß die
Ecken die gleiche Wandstärke bekommen wie die übrigen Wandbereiche des Behältnisses.
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Ist der Formstempel bis in seine Endstellung in das Unterteil hineinbewegt,
dann liegt das tiefgezogene Folienstück 37 nahezu an dem Formeinsatz 13 an, hat
aber noch etwas kleinere Abmessungen als die Endform. Zu diesem Zweck wird mittels
Einschaltens einer Vakuumpumpe und Erzeugen eines Vakuums über die Anschlüsse 16,
17 und die Bohrungen 15, 14 die Folie an die Wandungen des Unterteils auf die Endabmessungen
angesaugt. Das Behältnis hat dann eine im wesentlichen stabilisierte Form. Der Formstempel
wird in das Oberteil zurückgezogen. Anschließend wird das Unterteil nach unten wegbewegt,
woraufhin der nächste Arbeitstakt beqinnt, wobei vorher belüftet wird.
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Bei der in den Figuren 4 und 5 gezeigten Ausführungsforin sind jeweils
mit der oben beschriebenen Ausführungstorm übereinstimmende Merkmale mit den gleichen
Ziffern bezeichnet. Die in den Figuren 4 und 5 gezeigte Ausführungsform unterscheidet
sich gegenüber der oben beschriebenen Ausführungsform dadurch, daß die Mündungen
der Bohrungen 23, 24, 25, 26 aus dem Mittenbereich 21 so zu den Ecken 39, 40, 41,
42 des Formstempels 18 hin verlegt sind, da diese zwischen den Ecken 32, 33, 34,
35 des Mittenbereiches 21 und den genannten Ecken des Formstempels liegen, wie dies
insbesondere in Figur 5 zu sehen ist. Ferner ist die dem
Folienstück
37 zugewandte Oberfläche mit einer Filzummantelung 43 bedeckt. Die Form der Filzwumantelung
43 ist der äußeren Form des Formstempels angepa'3t. In der in den Figuren 4 und
5 gezeigten AusJührungsform weist auch die Filzummantelung 43 an den den Austritten
der Bohrungen 23 bis 26 entsprechenden Stellen Löcher 44, 45, 46, 47 auf, so daß
über die Anschlußstücke und die Bohrungen zugeführte Luft aus dem Filz austreten
kann. Ferner weist die Filzummantelung 43 an der der Belüftungsbohrung 29 entsprechenden
Stelle eine Öffnung 48 auf, so daß Luft aus dem Mittenbereich frei durch die Belüftungsbohrung
29 nach außen treten kann.
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Der Betrieb der Vorrichtung zum Tiefziehen einer Folie erfolgt in
der gleichen Weise wie oben beschrieben. Die aus den Löchern 44 bis 47 austretende
Luft tritt noch näher als bei dem oben beschriebenen AusfAhrungsbeisiDiel an den
Ecken 39 bis 42 des Formstempels 18 aus und gelangt zwischen Filzummantelung 43
und Folienstück zum Mittenbereich 21 und von dort durch die Öffnung 48 und die Belüftungsbohrung
29 nach außen. Dadurch wird wiederum erreicht, daß eine graduelle Abkühlung der
nach und nach tiefzuziehenden Folie von den Ecken zum Mittenbereich hin abnehmend
erfolgt. Sobald die Folie zu den Ecken gelangt, ist sie so stark abgekühlt, daß
die Reckung nicht stärker ist als in anderen Bereichen. Die Filzummantelung bewirkt
einerseits, daß die Folie beim lIinaberziehen über die Austrittsöffnungen 44 bis
47 nicht verletzt wird, und andererseits, daß durch die Porösität des Filzes eine
gewisse Verteilung der eingeblasenen Luft erfolgt.
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In Figur 6 ist nur der untere Teil des Formstempels 18 in der in Figur
4 gezeigten Schnittdarstellung wiedergegeben.
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Der Formstempel 18 stimmt mit der in den Figuren 4 und 5 gezeigten
Ausführungsform überein. Lediglich die Filzummantelung 43' unterscheidet sich gegenüber
der vorherbeschriebenen Lilzumniantelung dadurch, daß die Löcher 44
bis
47 nicht vorgesehen sind. Die durch die Bohrungen 23 bis 26 hindurchgeführte Luft
wird durch die Filzummantelung hindurchgepreßt. Dadurch wird erreicht, daß die Luft
nicht nur punktförmig sondern um die Bohrungen 23 bis 26 herum verteilt jeweils
bereichsförmig aus der Filzummantelung austritt. Wie bei dem vorher beschriebenen
Ausführungsbeispiel gelangt die Luft wieder im wesentlichen zum Mittenbereich 21
und tritt durch die Öffnung 48 und die Belüftungsbohrung 29 nach außen.
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In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Ummantelung
43 aus Filz gebildet. Die Dicke des Filzes ist dabei so gewahlt, daß die Filzummantelung
einerseits eine ausreichende Stabilität besitzt und andererseits die hindurchgeblasene
Luft gerade so hindurchläßt bzw. verteilt, daß die Eckenbereiche ausreichend abgekühlt
werden. Die Filzummantelung kann beispielsweise mittels Verklebens mit dem Formstempel
verbunden sein. Anstelle des Filzmaterials kann die Ummantelung auch aus einem anderen
Material gebildet sein, welches entsprechende Eigenschaften wie Filz aufweist.
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In obigem Ausführungsbeispiel wird zur Kühlung Luft verwendet.
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Es kann natürlich auch ein anderes geeignetes Fluid bzw. Uas verwendet
werden.