DE3821921A1 - Verfahren zur herstellung von kunststoffteilen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kunststoffteilen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Bei bekannten Verfahren zur Herstellung von Kunststoff­ teilen insbesondere Kunststofformlingen werden Kunst­ stoffmassenartikel, wie Schalen zum Abpacken von Fleisch, Eierverpackungen, Becher und Teller aus einer zuvor in einer Heizstrecke erwärmten Kunst­ stoffolie, z. B. aus Polystyrol, Polyvenylchlorid oder Polyäthylen, in einer Formpresse mittels spezieller Werkzeuge durch Vakuum-/ oder Preßluft-Tiefziehen her­ gestellt. In dieser Fertigungsphase sind die tiefge­ zogenen Kunststoffteile, nachfolgend kurz Formlinge genannt, noch an ihren Rändern zu einer Formlingsein­ heit miteinander verbunden. Die Trennung der Formlinge erfolgt mittels einer Stanzpresse. Zwischen Formpresse und Stanzpresse können noch verschiedene Bearbeitungs­ einheiten, wie eine Bedruckungseinheit, eine Lochstation, eine Perforiereinrichtung oder eine Einlegeeinrichtung, sowie nach der Stanzpresse eine Stapelvorrichtung angeordnet sein. Die Transportvor­ richtung für den Transport der Folie, der Formlings­ einheit und der Formlinge von Bearbeitungseinheit zu Bearbeitungseinheit besteht in aller Regel aus einem die beiden Ränder der Folie untergreifenden, inter­ mittierend angetriebenen, speziellen Kettenförderer.

Während dieser Transportwege ist die Formlingseinheit einerseits aufgrund des Abkühlungsprozesses einer Größenänderung durch Schrumpfung und andererseits einer Verschiebung innerhalb jeden Arbeitstaktes aufgrund der sich summierenden Bewegungsspiele in den Gelenken der einzelnen Kettenglieder unterworfen. Die dadurch schon innerhalb eines Arbeitstaktes ent­ stehende Abweichung des Positions-Ist-Wertes der Formlingseinheit von ihrem Positions-Soll-Wert wird umso größer, je weiter der Abstand zwischen zwei benachbarten Bearbeitungseinheiten ist.

Der Nachteil bei dieser Art von Verfahren ist jedoch, daß zur Vermeidung von Ungleichmäßigkeiten bei jeder Bearbeitungseinheit ein Ausrichtungsvorgang stattfinden muß. Dieser Ausrichtungsvorgang kann dadurch erfolgen, daß sich entweder die Formlinge infolge ihrer besonders konischen Form oder, wenn dies nicht der Fall ist, mittels besonderer im Folienband mit eingeformter Zentrierkonen beim Schließen des jeweiligen Bearbei­ tungswerkzeuges im betreffenden Werkzeug selbst zentrieren.

Äußerst problematisch wird diese Art der Ausrichtung bei sehr flachen Kunststoffteilen mit einem sehr niedrigen Seitenwandkonus oder insbesondere dann, wenn kein ausreichender Platz im Formlingsverband für separate Zentrierkonen vorhanden ist. Dies führt bei den einzelnen Bearbeitungseinheiten unweigerlich zu Unregelmäßigkeiten und beim Trennen der Formlinge an der Stanzpresse gar zu ungleich verlaufenden Schnitt­ kanten, kurzum zu einer höheren Ausschußrate, was sich wiederum in den Gesamtkosten niederschlägt.

Bei einem in der DE-OS 28 52 697 vorgeschlagenen Ver­ fahren, erfolgt die Korrektur der Unregelmäßigkeiten durch eine elektromotorische Stanzverstellung der Stanzstation gegenüber der Formstation. Die Korrektur­ steuerung arbeitet mit Hilfe von Fotozellen, die in der Formstation in die Formlinge eingestanzte Lochmarken abtasten und die Stanzstation entsprechend positiv oder auch negativ in Folienlaufrichtung korrigieren.

Die Korrekturgenauigkeit weist jedoch trotz wesent­ licher Verbesserung noch erhebliche Mängel auf, so wird z. B. eine hundertprozentige Übereinstimmung der Ränder zwischen Formkontur und Stanzkontur immer noch nicht erreicht. Weiterhin bedingt das durch die Fotozellen bewirkte Verstellen der Stanze einen gewissen Zeit­ verlust, welcher die Kapazität der Maschine negativ beeinflußt. Da beim Vorschub aus der Formstation und Einschub in die Stanzstation die Folie erkaltet, werden die Formlinge durch Schrumpfung defomiert und somit auch bei exakter Korrektur der Stanzstation unregel­ mäßig ausgestanzt. Durch die Abkühlung der Formlinge sind darüberhinaus wesentlich höhere Stanzkräfte erforderlich. Ein weitere Nachteil ist die große Gesamt­ länge der Maschine durch die getrennt Anordnung von Formstation und Stanzstation. Auch der Energieverbrauch ist relativ hoch, bedingt durch den Einsatz von Zu­ sätzlichen Antrieben, wie dem separaten Antrieb der Formstation, dem separaten Antrieb der Lochstation, dem separaten Antrieb des Verfahrweges der Stanz­ korrektur sowie durch höhere Reibungskräfte und dadurch bedingte höhere Motorleistung im Folienvorschub. Weiter ist bei dem bekannten Verfahren mit hohen Werk­ zeugkosten durch die Verwendung separater Form- und Stanzwerkzeuge zu rechnen. Das bedingt auch erhebliche Umrüstzeiten bei Umstellung der Maschine auf andere Artikel.

Es ist daher bereits in der nicht vorveröffentlichten P 37 21 780.1 ein Verfahren vorgeschlagen worden, bei dem die Verformung und der Trennvorgang in ein und derselben Station vor sich gehen, wobei der Trenn­ vorgang bereits dann einsetzt, wenn das verformte, noch warme Teil noch zwischen den beiden Formhälften, der Prägung und der Formtasse eingeschlossen ist. Die Trennung der Formlinge aus dem Formlingsverband erfolgt dabei durch Bandstahlabschnitt. Die Band­ stähle weisen eine Schneide auf und bilden die Außen­ umrisse der Formwerkzeuge und somit der herzustellen­ den Formlinge. Dadurch ist es gewährleistet, daß die Formlinge exakt entlang den gewünschten Umfangslinien aus dem Formlingsverband herausgetrennt werden. Auch Formlinge aus Kompaktfolien, weisen eine hundertpro­ zentige Exaktheit ihrer Umfangslinien auf. Diese hundertprozentige Exaktheit ist nicht nur in ästetischer Hinsicht von Bedeutung, sondern auch im Hinblick auf eine automatische Verpackung und Entstapelung im Verpackungsautomat eine Notwendigkeit. Da die Folie zwischen dem Verformungsvorgang und dem Trennvorgang keiner Temperaturänderung unterworfen ist, somit auch keine Schrumpfungen eintreten können, ist ein exaktes Trennen an den dafür vorgesehenen Konturen gewährleistet.

Obwohl die Ergebnisse, die mit Hilfe dieses Verfahrens erzielt werden, durchaus zufriedenstellend sind, weist das vorbekannte Verfahren noch einige Nachteile auf. So wirken die mit der Schneide versehenen Bandstähle mit einer Stanzplatte zusammen, wobei zwischen Stanz­ platte und Schneide die Kunststoffolie angeordnet ist. Die Stanzplatte muß absolut eben sein. Zu diesem Zweck werden an die Bearbeitung der Stanzplatte hohe Anforderungen gestellt. Hinzukommt, daß die Stanzplatte eine besonders gehärtete Oberfläche auf­ weisen muß. Speziell bei der Vakuumverformung ist ein Rahmen erforderlich, der zur Abdichtung der Form dient. Das bringt es mit sich, daß der Platzbedarf durch diesen zusätzlichen Rahmen vergrößert wird, so daß an den Formlingen im Formlingsverband ein für die Formung ungenutzter Raum verbleibt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so zu führen, daß auf den Rahmen zum Abdichten und die Stanzplatte verzichtet werden kann.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit Hilfe der Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1. Der Anspruch 6 schlägt eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens vor.

Der mit der Schneide versehene Bandstahl wirkt mit einem weiteren Bandstahl zusammen, der die Aufgabe der Stanzplatte übernimmt. Gleichzeitig ersetzen die beiden zusammenwirkenden Bandstähle den zusätzlichen Rahmen zum Abdichten der Form. Die Herstellung der kombinierten Verformungs- und Trennvorrichtung wird somit erleichtert. Die Werkzeugkosten reduzieren sich erheblich. Durch den Verzicht auf den Spannrahmen folgt eine nicht unwesentliche Platzeinsparung rund um das Werkzeug, so daß eine größere Formfläche zur Verfügung steht.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß auch hinter­ schnittene Formlinge hergestellt werden können. Bei derartigen Formlingen liegen die Schnittkanten auf verschiedenen Ebenen. Als Beispiel für einen derartigen Formling sind Schalen zu nennen, die einen integrierten Deckelteil aufweisen, wie z. B. Schalen zur Verpackung von Hamburgern. Bei der Verwendung eines Formwerk­ zeuges bestehend aus einer Prägung und einer komp­ lementären Formtasse kann die Verformung auch ohne Vakuum bzw. Preßluft vor sich gehen. Dadurch wird der maschinelle Aufwand noch weiter reduziert.

Durch die Merkmale der Ansprüche 2 und 3 ist es mög­ lich, die Form der Schnittkanten der Formlinge zu modifizieren. Ist die Schneide des Bandstahls so gerichtet, daß sie vom Bodenbereich des Formlings wegweist, ergibt sich Zwar ein exakter Schnittrand, welcher jedoch konisch nach außen gerichtet und somit scharfkantig ist. Ist die Schneide des Bandstahls hingegen zum Bodenbereich des Formlings gerichtet, wird beim Formvorgang der Rand des Formlings durch den vorbeistreichenden schneidenden Bandstahl etwas nach innen verformt, so daß sich eine etwas abgerun­ dete Kante ergibt.

Durch die Verwendung der Bandstähle ist es möglich, den Rand des Formlings auch zu verschweißen, wenn die Formlinge mit kaltem Schnitt aus der noch warmen Folie herausgetrennt werden.

Darüberhinaus ist es jedoch möglich, den Verschweiß­ vorgang dadurch zu erleichtern, daß die Bandstähle fremd geheizt werden. Dadurch können die Stanzkräfte weiter verringert werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen dargestellt und näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 die schematische Seitenansicht auf die kombi­ nierte Verformungs-Trennstation,

Fig. 2 im Ausschnitt einen Querschnitt durch die Form- und Trennvorrichtung mit zusammenwirken­ den Bandstählen,

Fig. 3 in abgebrochener Darstellung die Bandstahl­ schneide in einer ersten Anordnung,

Fig. 4 in abgebrochener Darstellung die Bandstahl­ schneide in einer zweiten Anordnung.

In der Fig. 1 ist eine Thermoverformungs- und eine Trennvorrichtung insgesamt mit dem Bezugszeichen (1) versehen. Bei der Vorrichtung (1) ist eine Heizstrecke (3) zur Erwärmung der Kunststoffolie (4) auf z. B. 120 Grad angeordnet. Im vorliegenden Fall trägt der Hubtisch (5) eine Formtasse (6), wohingegen der untere Hubtisch (7) eine Prägung (8) trägt, wobei jedoch zwischen unterem Hubtisch (7) und der Prägung (8) noch eine Kühlplatte (9) angeordnet sind. Zwischen der Formtasse und dem oberen Hubtisch (5) ist eine unab­ hängige von der Formtasse heb- und senkbare obere Stanzplatte (11), sowie eine oberhalb der Stanzplatte (11) angeordnete weitere obere Kühlplatte vorgesehen. Nicht dargestellt sind die Zuführungen für das Kühlmedium bzw. für die Druckluft zur Druckluftver­ formung bzw. zum Ausstoßen des Formlings. Ebenfalls nicht dargestellt ist die Vakuumerzeugung für die alternativ mögliche Vakuumverformung. Lediglich die Kanäle (12), durch die die Luft aus dem Formraum abge­ zogen werden kann, sind dargestellt. Anzufügen ist noch, daß die Formtasse auch am unteren Hubtisch und die Prägung am oberen Hubtisch angeordnet sein können. In der Formtasse (6) sind in Richtung der Hubbewegung Aussparungen vorgesehen, die die Ausformungen der Formtasse (6) entsprechend den gewünschten Randabmes­ sungen der Formlinge umgeben. In diesen Aussparungen sind Bandstähle (13) geführt, die an der oberen Stanzplatte (11) befestigt sind. An ihrem freien Ende weisen die Bandstähle Schneiden (14) auf, die im Durchmesser kleiner sind als der restliche Bandstahl. Ausgelöst wird sowohl die Hubbewegung für den Verfor­ mungsvorgang als auch für den Trennvorgang von einem einzigen Druckmittelzylinder, welcher in der Zeichnung nicht dargestellt ist.

Unterhalb der Folienbahn (4) verläuft ein spezieller Kettenförderer (16), dessen Kettenglieder (17) zu ihrer Schwenkbeweglichkeit mit einem gewissen Spiel behaftet sind. Dieser im dargestellten Fall unterhalb der Folie (4) verlaufende Kettenförderer (16) transpor­ tiert die Folie (4) aus der Heizstrecke (3) in die Verform-Trennvorrichtung (1), in der über einen Längen­ abschnitt (A) eine bestimmte Anzahl zu einer Formlings­ einheit (17) verbundene Formlinge (18) mittels Vakuum oder Preßluft tiefgezogen werden. Aus der Vorrichtung (1) werden die Formlinge (18) sodann von dem Ketten­ förderer (16) zu weiteren Bearbeitungsstationen transportiert. Da die Kunststoffolie (4) unmittelbar nach Verlassen der Heizstrecke (3) einem Abkühlprozeß unterworfen ist, ist sie und auch die in der Vorrich­ tung (1) geformte Formlingseinheit (17) einer stetigen Schrumpfung unterworfen. Dadurch, daß die Formlinge (18) direkt im Anschluß an die Verformung in derselben Station bei noch geschlossener Form aus der Formlings­ einheit (17) herausgetrennt werden, ist ein exaktes Arbeiten bzw. die exakte Trennung der einzelnen Form­ linge entlang den gewünschten Umfangslinien gewähr­ leistet. Die besondere Ausgestaltung der Bandstahl­ schneiden (14) bringt es dabei mit sich, daß beim Durchtrennen der Folienbahn dieselbe zwischen der Schneide des Bandstahls (13) und dem Bandstahl (13′) eingeklemmt wird. In diesem Zustand werden die Ränder der Formlinge verschweißt. Der Ablauf des Herstellungs­ verfahrens der Formlinge ist wie folgt: Die in die geöffnete Vorrichtung (1) eingelegte Folienbahn (4), die in der vorgeschalteten Heizstrecke (3) erwärmt worden ist, wird durch Schließen der Vorrichtung (1), d. h. durch eine relative Aufeinanderzubewegung von Prägung und Formtasse oder der Herstellung ent­ weder eines Vakuums oder durch Druckbeaufschlagung unter Verzicht auf die Prägung verformt. Zu diesem Zweck führt der nicht dargestellte Druckmittelzylinder einen pneumatischen Eilhub aus. Dann findet im Druck­ mittelzylinder die Umschaltung von pneumatischem auf hydraulischen Betrieb statt. Der Druckmittelzylinder führt einen hydraulischen Krafthub aus, der die Bandstähle mit ihren Schneiden durch die Folie auf den unteren Bandstahl (13′) drückt. Dabei werden die noch "eingespannten" Formlinge aus dem Formlingsverband herausgetrennt. Gleichzeitig werden durch die be­ sondere Formgebung der Schneiden (14) bzw. durch die aufgeheizten Bandstähle die Formlingsränder verschweißt. Über die Bohrungen (12) werden die aus­ gestanzten Formlinge mit Hilfe von Druckluft aus­ geworfen und über den Kettenförderer (16) aus der Vorrichtung (1) herausgefördert.

In der Fig. 3 ist schematisch der Trennvorgang dar­ gestellt, bei dem die Schneide des Bandstahls (13) vom Boden des Formlings weg nach unten am Rand des Formlings vorbeistreicht. Somit ergibt sich eine schräg nach außen verlaufende Kontur mit einer scharfen Schnittkante. Demgegenüber ist in der Fig. 4 ein Trennvorgang dargestellt, bei dem die Schneide des Bandstahls (13) in Richtung auf den Boden des Form­ lings am Rand des Formlings vorbeistreicht, wobei die Schneide das Formlingsmaterial nach oben zieht. Somit ergibt sich ein etwas nach innen gerichteter, abgerundeter Rand des Formlings.

Claims (6)

1. Verfahren zur Herstellung von Kunststoff­ teilen, insbesondere von Kunststofformlingen, wie z. B. Kunststoffschalen, die aus min­ destens einer erwärmten Kunststoffolie in einer Station sowohl verformt als auch aus dem Formlingsverband der noch warmen Folie herausgetrennt werden, wobei zuerst die Verformung stattfindet und dann die Trennung durch Bandstahlabschnitt, während die Form noch im geschlossenen Zustand verweilt, dadurch gekennzeichnet, daß beim Formen und Trennen jeweils ein mit einer Schneide (14) versehener Bandstahl (13) mit einem diesem gegenüber angeordneten, mit dem mit der Schneide (14) versehenen Bandstahl (13) fluchtenden Bandstahl (13′) zusammenwirkt, wobei die zusammenwirkenden Bandstähle (13, 13′) die Außenkonturen der Formwerkzeuge (6) bilden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der mit der Schneide (14) versehene Bandstahl (13) eine Relativbewegung entgegen der Verformungsrichtung ausführt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der mit der Schneide (14) versehene Bandstahl (13) eine Relativbewegung in Richtung der Verformung ausführt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Trennung durch Bandstahlabschnitt die Kanten der Form­ linge (18) verschweißt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandstähle (13, 13′) fremdgeheizt werden.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 5, bestehend im wesentlichen aus einer kombinierten Verfor­ mungs- und Trennvorrichtung für die Form­ linge (18), wobei die Verformungseinrichtung im wesentlichen aus einer Prägung und/oder einer zu dieser komplementären Formtasse (6) und die Trenneinrichtung aus Bandstählen (13, 13′) besteht, dadurch gekennzeichnet, daß in der Trenneinrichtung jeweils zwei miteinander zusammenwirkende und gegenein­ ander bewegbare Bandstähle (13, 13′) entlang den Außenkonturen der Formwerkzeuge (6) an­ geordnet sind, von denen einer mit einer Schneide (14) versehen ist.