DE3823189A1 - Verfahren und vorrichtung 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 (Zusatz zu Patentanmeldung P 37 25 932.6).

Bei bekannten Verfahren dieser Art werden Kunst­ stoff-Massenartikel, wie Schalen zum Abpacken von Fleisch, Eierverkackungen, Becher und Teller aus einer zuvor in einer Heizstrecke erwärmten Kunststoffolie in einer Formpresse mittels spezieller Werkzeuge durch Vakuum- oder Preßluft-Tiefziehen hergestellt. In dieser Fertigungsphase sind die tiefgezogenen Kunststoffteile, nachfolgend kurz Formling genannt, noch an ihren Rändern zu einer Formlingseinheit miteinander verbunden. Die Trennung der Formlinge erfolgt mittels einer Stanz­ presse. Zwischen Formpresse und Stanzpresse können noch verschiedene Bearbeitungseinheiten, wie eine Bedruckungseinheit, eine Lochstation, eine Perforier­ einrichtung oder eine Einlegeeinrichtung sowie nach der Stanzpresse eine Stapelvorrichtung angeordnet sein. Die Transportvorrichtung für den Transport der Folie, der Formlingseinheit und der Formlinge von Bearbeitungs­ einheit zu Bearbeitungseinheit besteht in aller Regel aus einem die beiden Ränder der Folie untergreifenden, intermittierend angetriebenen, speziellen Kettenför­ derer. Während dieser Transportwege ist die Formlings­ einheit einerseits aufgrund des Abkühlungsprozesses einer Größenänderung durch Schrumpfung und andererseits durch Verschiebung innerhalb jeden Arbeitstaktes auf­ grund der sich summierenden Bewegungsspiele in den Gelenken der einzelnen Kettenglieder unterworfen. Die dadurch schon innerhalb eines Arbeitstaktes entstehen­ de Abweichung des Positions-Ist-Wertes der Formlings­ einheit von ihrem Positions-Soll-Wert wird umso größer, je weiter der Abstand zwischen zwei benach­ barten Bearbeitungseinheiten ist. Gewünschte Form und Stanzergebnis weisen bei den bekannten Verfahren daher sehr oft große Diskrepanzen auf.

Gegenstand der Hauptanmeldung ist daher ein Verfahren, bei dem der Formvorgang und der Trennvorgang in ein und derselben Station stattfinden. Der Trennvorgang setzt bereits dann ein, wenn das verformte, noch warme Teil noch in der Form liegt. Hierdurch ist es gewährleistet, daß die Formlinge exakt entlang den gewünschten Umfangslinien aus dem Formlingsverband herausgetrennt werden. Zur Trennung werden Bandstähle mit Schneiden verwendet, die die Umrisse des Formlings bilden. Speziell bei der Vakuumverformung muß der Form­ raum gegen die Atmosphäre abgedichtet werden können. Hierzu diente ein spezieller Spannrahmen, mit dessen Hilfe die Kunststoffolie gegen das Formwerkzeug bzw. eine Stanzplatte angedrückt wurde. Durch den Spannrahmen ging jedoch eine relativ große Formfläche verloren. Will man auf den Spannrahmen verzichten, so kann zur Abdichtung des Formraums auch der Bandstahl dienen, der mit einer Gegenfläche, einer Stanzplatte zusammen­ wirkt. Dabei besteht jedoch die Gefahr, daß der Band­ stahl die Folie schon durchtrennt, ehe das Vakuum im Formraum hergestellt ist. Eine Vakuumverformung kann somit nicht stattfinden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so zu führen, daß in jedem Fall eine Abdichtung des Formraumes zur Her­ stellung eines Vakuums in demselben gewährleistet ist.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit Hilfe der Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 sowie mit den Merkmalen des Anspruchs 2. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Dadurch, daß beim Schließen des Formraums das Flachpro­ fil die Kunststoffolie auf die Gegenfläche, z. B. die Stanzplatte preßt, ist der Formraum gegen die Atmosphäre abgedichtet. Der Formraum wird gebildet durch das am Bandstahl befestigte Flachprofil, der Oberfläche eines Positivwerkzeuges und einer von dem Flachprofil um­ gebenen waagerecht angeordneten Metallplatte. Beim Schließen der Form wird der Bandstahl mitsamt dem Flachprofil und der Metallplatte auf das Positivwerk­ zeug zuverfahren. Dabei klemmt das Flachprofil die zwischen der Oberfläche der Metallplatte und der Ober­ fläche des Positivwerkzeuges befindliche Kunststoff­ folie gegen die Stanzplatte. In diesem Stadium drücken sich auch die Schneiden der Bandstähle leicht in die erwärmte Kunststoffolie. Dann wird die Luft aus dem Formraum abgesaugt, was mit Hilfe einer Vakuumpumpe geschieht. Dabei zieht sich die erwärmte Folie auf die Kontur des Positivwerkzeugs. Nach der erfolgten Verformung senken sich die Bandstahlschneiden so weit auf die Stanzplatte herab, daß die Kunststoffolie an den Umrissen der Formlinge durchstoßen wird.

Mit Hilfe dieses Verfahrens können alle bekannten Kunststoffolien zu Formlingen tiefgezogen werden. Durch das vorliegende Verfahren ist es jedoch erstmals möglich, HDPE (High Density Polyethylen)-Folien zu verformen und zu stanzen.

Ein weiterer Vorteil des Verfahrens ist es, daß bei Undichtigkeiten einzelner Formen in der Formenmatrix die restlichen Formen der Formenmatrix nicht betroffen sind, da mit Hilfe des Flachprofils jede einzelne Form evakuiert wird.

Obwohl, wie oben schon ausgeführt, die Gegenfläche, gegen die das Flachprofil die Folie preßt eine Stanz­ platte sein kann, ist es ebenfalls möglich, als Gegen­ fläche die schmale Kante eines weiteren Bandstahles zu verwenden, welcher mit dem schneidenden Bandstahl fluchtet. Das hat den Vorteil, daß keine teuer herzu­ stellende Stanzplatte benötigt wird, welche an die Bearbeitungspräzision hohe Anforderungen stellt. So muß die Stanzplatte absolut eben sein und zusätzlich muß deren Oberfläche gehärtet werden.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung gemäß Anspruch 5 weist das Positivwerkzeug eine Aus­ sparung auf. Diese Aussparung ist im Bodenrandbereich mit einer Ringschulter versehen, auf der eine Prägungs­ platte ruht. Diese Prägungsplatte hat die Aufgabe, in die Formlinge bestimmte Schriftzüge, Zeichen bzw. Konturen einzuprägen. Die Prägeplatte weist jedoch auch eine Vielzahl von durchgehenden Bohrungen auf, welche über den durch den unterhalb der Prägeplatte liegenden Raum mit einer zentralen Bohrung im Positiv­ werkzeug verbunden sind. Diese Bohrung steht mit einer Vakuumpumpe in Verbindung. Ist der Formraum geschlos­ sen und liegt zwischen der Oberfläche des Positivwerk­ zeugs bzw. der Prägeplatte und der darüber befindlichen Metallplatte die Kunststoffolie, wird über die Bohrungen in der Prägeplatte und die zentrale Bohrung im Positiv­ werkzeug die Luft aus dem Formraum abgezogen. Dadurch zieht sich die Folie über die Kontur des Positivwerk­ zeugs. Nach dem Trennvorgang kann der Formling aus der Form herausgeblasen werden. Die Bohrungen in der Prägeplatte dienen dann als Druckluftkanäle für den Auswurf des fertigen Formlings. Die Metallplatte hat neben ihrer formraum-bildenden Eigenschaft noch die Aufgabe zur Kalibrierung des Formlings. Durch den Abstand zwischen Metallplatte und Gegenfläche ist die Höhe der Formlinge bestimmt. Durch den festen Abstand der unteren Kante des Flachprofils bis zur Gegenfläche im geschlossenen Zustand der Form ist auch die Rand­ dicke des Formlings kalibriert. Während die Metall­ platte vorteilhafterweise aus Kupfer oder Aluminium besteht, kann das Flachprofil aus Kunststoff, ein Band­ stahl oder ein Flacheisen sein.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung dargestellt und näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt im Schnitt und in abgebrochener Dar­ stellung die wesentlichen Teile einer Verformungs- und Trennvorrichtung. Sie ist allgemein mit dem Bezugs­ zeichen (1) versehen. Dieser Verformungs- und Trennvor­ richtung (1) wird eine Kunststoffolie (2) mit Hilfe eines nicht dargestellten Förderers zugeführt, nachdem sie in einer ebenfalls nicht dargestellten Aufheizvor­ richtung erwärmt worden ist. Die Verformungs- und Trennvorrichtung (1) besteht im wesentlichen aus einer Stanzplatte (3), auf der ein Positivwerkzeug (4) an­ geordnet ist. Mit der Stanzplatte (3) wirkt ein Band­ stahl (5) zusammen, der an seinem zur Stanzplatte (3) weisenden Ende eine Schneide (6) aufweist. Der Band­ stahl (5) umgibt das Positivwerkzeug (4) und bildet dabei den Umriß des aus der Kunststoffolie (2) zu formenden Formlings. An der zum Positivwerkzeug (4) weisenden Seite des Bandstahls (5) ist ein Flachprofil (7) befestigt, der das Positivwerkzeug (4) ebenfalls umgibt. Oberhalb des Positivwerkzeugs (4) befindet sich eine Metallplatte (8), die von dem Flachprofil (7) umgeben wird. Das Flachprofil (7) endet in einem Abstand (a) von der Stanzplatte (3). Das Positivwerkzeug (4) ist an seiner Oberfläche mit einer Aussparung (9) ver­ sehen. Die Aussparung (9) weist in ihrem Bodenrandbe­ reich eine Ringschulter (10) auf, auf der in der Aus­ sparung (9) eine Prägeplatte (11) ruht. Durch die Ring­ schulter (10) befindet sich unterhalb der Prägeplatte (11) ein Hohlraum (12), in den Bohrungen (13) in der Prägeplatte (11) münden. Der Hohlraum (12) ist über eine zentrale Bohrung (14) im Positivwerkzeug (4) und der Stanzplatte (3) mit einer nicht dargestellten Vakuumpumpe verbunden. Wie in der Zeichnung darge­ stellt, ist auch in der Metallplatte (8) eine Aus­ sparung (15) vorgesehen, in der ebenfalls eine Prägung (16) angeordnet ist.

Das Verfahren zur Herstellung eines Kunststofformlings geht dabei folgendermaßen vor sich: Die zuvor aufge­ wärmte Kunststoffolie wird bei geöffneter Form auf das Positivwerkzeug gelegt. Dann wird die Metallplatte (8) und der Bandstahl (5) mitsamt dem Flachprofil (7) auf die Stanzplatte (3) zuverfahren. Dabei wird die Kunststoff­ folie (2) zwischen dem Flachprofil (7) und der Stanz­ platte eingeklemmt. Dabei drückt die Schneide (6) des Bandstahls (5) die Umrißkontur in die Kunststoffolie (2). In dieser Stellung ist der Forminnenraum gegen die Atmosphäre abgedichtet. Mit Hilfe der Vakuumpumpe wird aus dem Forminnenraum über die Bohrungen (13), den Hohl­ raum (12) und die Zentralbohrung (14) die Luft abge­ saugt. Dabei zieht sich die erwärmte Folie auf die Kontur des Positivwerkzeugs. Die glatte Oberfläche der Metallplatte (8) sorgt für einen vollkommen ebenen Formlingsboden, während die Prägeplatten (16 und 11) z. B. Firmenzeichen oder dgl. in die Oberfläche des Formlings einprägen. Nach erfolgter Verformung senkt sich der Bandstahl (5) weiter und schneidet den fer­ tigen Formling aus der Kunststoffolie aus. Danach fährt die Metallplatte (8) mit dem Bandstahl (5) und dem Flachprofil (7) wieder nach oben. Durch Beaufschla­ gung der Bohrungen (13, 14) und des Hohlraumes (12) mit Preßluft kann sodann der fertige Formling aus der Form herausgeblasen werden.

Claims (5)

1. Verfahren zur Herstellung von Kunststoff­ teilen, die aus einer erwärmten Kunststoff­ folie in einer Verformungsvorrichtung zu Formlingen tiefgezogen und die Formlinge sodann mit Hilfe einer Trennvorrichtung aus dem Formlingsverband herausgetrennt werden und mit Hilfe einer Tranportvor­ richtung zu nachfolgenden Bearbeitungs­ stationen, wie einer Bedruckungseinheit oder einer Stapelvorrichtung gefördert werden, wobei die Verformung und die Trennung der einzelnen Formlinge aus der noch warmen Folie in einer Station direkt aufeinander­ folgend durchgeführt wird, wobei zuerst die Verformung stattfindet und dann die Trennung durch Bandstahlabschnitt erfolgt, während die Form noch im geschlossenen Zustand verweilt (nach Patent .. .. ..... Patentanmeldung P 37 25 932.6), dadurch gekennzeichnet, daß beim Formen und Trennen die Kunststoffolie (2) mit Hilfe eines an den zum jeweiligen Forminnenraum wei­ senden Seiten der Bandstähle (5) befestig­ ten Flachprofiles (7) auf eine mit den Bandstählen (5) zusammenwirkende Gegen­ fläche (3) gepreßt wird, wodurch der Forminnenraum gegen die Atmosphäre abge­ dichtet und durch Absaugen der Luft aus diesem Raum ein Vakuum gebildet wird, wodurch die Kunststoffolie (2) auf das Formwerkzeug (4) gezogen wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend im wesentlichen aus einer Verformungs- und Trennvorrichtung für die Formlinge, dadurch gekennzeichnet, daß die Verformungsvorrichtung (1) im wesent­ lichen aus einem Positivwerkzeug (4) besteht, dessen Oberfläche zusammen mit einer waage­ rechten, ebenen Metallplatte (8) den Formraum bildet, der seitlich durch einen mit einer Gegenfläche (3) zusammenwirkenden, die Um­ risse des Formlings bildenden Bandstahl (5) mit Schneide (6) und durch ein zwischen dem Bandstahl (5) und der Metallplatte (8) befestigtes Flachprofil (7) abdichtbar ist, wobei die zur Gegenfläche (3) zeigende untere Stirnseite des Flachprofils (7) bei geschlos­ sener Form einen Abstand (a) zur Gegenfläche (3) aufweist, die in etwa der Foliendicke entspricht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Gegenfläche (3) eine Stanz­ platte ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Gegenfläche (3) durch die Stirnseite eines weiteren Bandstahles ge­ bildet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Positiv­ werkzeug (4) eine Aussparung (9) vorgesehen ist, die am Bodenrand eine Ringschulter (10) aufweist, auf der eine Prägungsplatte (11) ruht, die in die Aussparung (9) einge­ lassen ist, wobei in der Prägungsplatte (11) durchgehende Bohrungen (13) angeordnet sind, die Vakuumkanäle bilden, die über den durch die Ringschulter (10) und die Unterseite der Prägungsplatte (11) gebildeten Raum (12) mit einer zentral im Positivwerk­ zeug (4) angeordneten Bohrung (14) verbunden sind, die wiederum mit einer Vakuumpumpe in Verbindung steht.