DE3929664A1

DE3929664A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von behaeltern mit einem anschlusselement, wie zum beispiel einem fuell- und/oder entnahmestutzen

Info

Publication number: DE3929664A1
Application number: DE19893929664
Authority: DE
Inventors: Bernd Schenk
Original assignee: Schenk Helga
Current assignee: Schenk Helga
Priority date: 1989-09-07
Filing date: 1989-09-07
Publication date: 1991-03-14
Also published as: JPH03151230A; JP3078568B2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Ver fahren zur Herstellung von flexiblen dünnwandigen Behältern, die mindestens ein formstabiles Anschluß element aufweisen, nach dem Oberbegriff des Patent anspruchs 1, sowie auf eine Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens.

Flexible Kunststoff-Behälter mit formstabilen Anschluß elementen wie zum Beispiel Füll- und/oder Entnahme stutzen, oder auch einstückigen Tandemgarnituren mit integriertem Füll- und Entnahmestutzen sind zum Teil lange bekannt und sie haben sich als sogenannte Flüs sigkeitsverpackungen auch gut bewährt. Behälter der genannten und bekannten Art gibt es in unterschied lichsten geometrischen Ausführungen. Bezüglich der Herstellungsverfahren unterscheidet man nach dem Stand der Technik sogenannte Flachfolienbehältnisse und Behältnisse, die aus verformtem Folienmaterial beste hen, wobei letzteres Verfahren als sogenanntes Vakuum- Tiefzieh-Verfahren von Flachfolienbahnen, oder in Form des Extrusions-Blas-Verfahrens von Folienschlauch material ausgeht.

Zum Befüllen mit flüssigem oder zumindest fließ- oder rieselfähigem Medium oder/und auch zum Entnehmen dieses Mediums weisen die bekannten Behälter sogenannte An schlußelemente auf, über die gewissermaßen der Innen raum des Behälters mit dem Außenraum kommunizieren kann.

Bei den genannten Flachfolienbehältern werden die Anschlußelemente nach der Herstellung des Behälters flächig auf eine Folienhälfte aufgeschweißt; bei den aus verformter Folie hergestellten dreidimensional verformten Behältern werden die Anschlußelemente form- und kraftschlüssig in einer Öffnung des geformten Behälters fixiert.

Den bekannten Behältern ist somit gemein, daß die Verbindung der Behälter mit den jeweiligen Anschluß elementen stets nach der Herstellung der Behälter erfolgt und zwar unabhängig von der Behälterfertigung an sich. Die Anbringung der Anschlußelemente erfolgt also stets nach dem Formen und Verschweißen der Folien in einem getrennten Montageschritt.

In Verbindung mit dem genannten Extrusions-Blas-Ver fahren ist es zwar bereits bekannt, die Anschlußele mente auf dem Blasdorn in der Trennebene des Formwerk zeugs zu positionieren und über den Innnendruck im Formwerkzeug nach Art einer Preßschweißung mit der Folie zu verschweißen. Diese Verfahrensweise ist jedoch nur in Verbindung mit einem diskontinuierlichen Betrieb der Maschine anwendbar, so daß relativ lange Zyklus zeiten resultieren; darüberhinaus ist dieses Verfahren von der Fertigungsqualität her nicht ganz unproblema tisch.

In Verbindung mit dem genannten Vakuum-Tiefzieh-Ver fahren war trotz dessen Wirtschaftlichkeit und ökolo gischer Vorteile aufgrund der möglichen Dünnwandigkeit der Behälter bisher davon abgesehen worden, die An schlußelemente unmittelbar nach der Extrusion des Folienmaterials mit diesem zu verbinden. Als besonders problematisch wurde dabei angesehen, daß die Flach folienbänder beim endgültigen Schließen der Formhälften der Tiefziehform aufgrund der in der Folie vorhandenen Wärmemenge auch am Anschlußelement, d.h. längs dessen Außenseite verschweißen und verkleben, so daß dadurch Ausschuß entstehen würde. Dieses Problem des Anklebens bzw. Anschweißens gilt auch in Bezug auf die Anlage fläche zwischen Folienband und Tiefziehform.

Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Auf gabe besteht letztlich darin, ein Verfahren der gat tungsgemäßen Art anzugeben mit dem die Anschlußelemente quasi gleichzeitig mit der Verschweißung der Behälter hälften in der Trennebene der Behälterhälften positio niert sind und eingeschweißt werden können und zwar so, daß das beim Zusammenfahren der Tiefziehform das Anschlußelement umgebende Folienmaterial vor dem Öffnen der Tiefziehform sicher abgekühlt ist, damit dieses Folienmaterial nicht am Anschlußelement und auch nicht an der Tiefziehform "ankleben" kann. Die Aufgabe besteht weiter darin, eine Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens anzugeben.

Diese Aufgbe wird - verfahrensmäßig - dadurch gelöst, daß das Anschlußelement vor dem Zusammenfahren der Tiefziehform zwischen den Flachfolienbändern relativ zur Tiefziehform so positioniert wird, daß beim Schließen der Tiefziehform sowohl eine umfangsseitige Verschweißung der Flachfolienbänder, als auch eine Verschweißung der Flachfolienbänder mit dem Anschluß element erfolgt, und daß der dem Behälter gegenüber nach außen abstehende Teil des Anschlußelements relativ zur Tiefziehform insoweit frei liegt, daß das Folien material formstabil abkühlen kann.

Die Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß eine synchron mit dem Fertigungstakt gesteuerte Einrichtung zur Positio nierung der Anschlußelemente vorgesehen ist, die diese Anschlußelemente einerseits aus einem Magazin aufnimmt und andererseits relativ zur Tiefziehform zwischen den Flachfolienbändern positioniert. Dabei ist - gemäß Anspruch 3 - vorgesehen, daß die Tiefziehform kor respondierend zur Position und Größe der Anschlußele mente eine komplementäre Hinterschneidung aufweist, so daß die Anschlußelemente beim Schließen der Tief ziehform mit den Flachfolienbändern nur im Bereich der Schweißnaht in Berührung kommen, und im übrigen frei liegen. Gemäß Anspruch 4 kann die Tiefziehform auch so ausgebildet sein, daß beim Zusammenfahren der Formhälften einerseits der Behälter und anderer seits ein das Anschlußelement einhüllender umlaufender Wulst gebildet werden, wobei die Behälterhälften mit dem Anschlußelement dem Wulst gegenüber durch eine Trennkante und dieser den Flachfolienbändern gegenüber durch eine Quetschkante separiert sind.

Charakteristisch für die Verfahrensweise ist letztlich, daß zwischen den zwei Folienbahnen eine Zuführ- oder Positioniervorrichtung vorgesehen ist, mit der die Anschlußelemente relativ zur Tiefziehform und damit zum fertigen Behälter exakt positioniert werden. Beim Zusammenfahren der mit Vakuumleitungen verbundenen Tiefziehform-Hälften werden dabei die zwei Behälter hälften ausgeformt und beim (endgültigen) Schließen der Tiefziehform erfolgt dann durch die in der Folie enthaltene Wärmemenge eine Verschweißung sowohl der Behälterhälften miteinander, als auch mit dem einge legten beziehungsweise eingeführten Anschlußelement. Durch die Anordnung der Anschlußelemente in der Trenn ebene wird eine stets gleichmäßige Schweißkraft zwischen der Folie und dem jeweiligen Anschlußelement aufgebracht, wobei durch die genannten Hinterschnei dungen sichergestellt ist, daß das Folienmaterial vor dem Öffnen der Tiefziehform insoweit formstabil abgekühlt ist, daß beim Öffnen der Form die Folie problemlos "abhebt".

Die erfindungsgemäße Verfahrensweise, sowie die Vor richtung zur Ausführung dieses Verfahrens, werden im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in Fig. 1 sechs Arbeitsphasen der Behälter herstellung in Schemadarstellung quer zur Ausstoßrich tung der Folienbänder betrachtet, und zwar

1. die geöffnete Tiefziehform mit dazwischen durchge führten Folienbändern;
2. die geöffnete Tiefziehform mit positioniertem Anschlußelement;
3. die sich schließende Tiefziehform mit verformten Folienbändern;
4. die geschlossene Tiefziehform mit fixiertem An schlußelement;
5. die wieder geöffnete Tiefziehform mit einem fertigen Behälter;
6. einen aus der Trägerfolie ausgetrennten fertigen Behälter;

Fig. 2 eine Prinzipdarstellung der Behälterfertigung in einer Ansicht quer zur Ausstoßrichtung und in der Trennebene der Formhälften in der Tiefziehform.

Ausgangspunkt des Verfahrens und der Vorrichtung ist - vergleiche DE-PS 35 13 399 - eine (nicht dargestell te) Strangpresse, die geschmolzenen Kunststoff über ein Doppelmundstück in Form von zwei getrennten Folien bändern 1, 2 ausstößt. Die Öffnungen des Doppelmund stücks sind im Abstand zueinander angeordnet, so daß die Folienbänder 1, 2 ebenfalls im Abstand zueinander ausgepreßt werden.

Die Folienbänder 1, 2 werden dann - in gehörigem Ab stand von der Strangpresse - längs ihrer seitlichen Längskanten mittels eines Abziehmechanismus abgeführt. Letztendlich wird dann ein fertiger Behälter 3 aus den Rest-Folienbändern ausgetrennt. Die Ausstoß richtung der Folienbänder 1, 2 ist mit X gekennzeich net.

Das eigentliche Funktionselement des Verfahrens, sowie der Vorrichtung ist eine aus zwei Formhälften 4, 5 bestehende Tiefziehform, in der der Behälter 3 gebildet wird. Die Formhälften 4, 5 weisen je eine gestrichelt gezeichnete Kavität 6, 7 auf, an die von außen her Vakuum angelegt wird, wodurch der Teil des Folienbandes 1 beziehungsweise 2, der gerade vor der Kavität 6 beziehungsweise 7 der entsprechenden Formhälfte 4, 5 zu liegen kommt, in diese Kavität 6, 7 hineingezogen und zu einer Behälterhälfte verformt wird. Durch gleichzeitiges Zusammenpressen der Formhälften 4, 5 wird sodann das noch plastische Material der Folien bänder 1, 2 längs einer Kante um die Kavität 6, 7 miteinander verschweißt.

Nach Ablauf einer vom Material der zu formenden Behäl ter 3 abhängigen Kühlzeit wird die Form dann wieder geöffnet und der fertige Behälter 3 kann schließlich aus dem restlichen als Trägerfolie dienenden Folienband ausgetrennt werden.

Die einzelnen Verfahrensschritte werden nun anhand der Stufen 1 ... 6 erläutert:

In Stufe 1 befinden sich die Formhälften 4, 5 in ihrer Ausgangsstellung, der sogenannten Zusammenfahrstellung, unterhalb der Strangpresse. Die Formhälften 4, 5 sind geöffnet und zwischen ihnen werden die Folienbänder 1, 2 hindurchgeführt, und zwar mit einer vorgegebenen Ausstoßgeschwindigkeit.

Die beiden Formhälften 4, 5 weisen an ihren den Folien bändern 1, 2 zugewandten Seiten je eine halbkreis förmige zur Außenseite hin erweiterte Hinterschneidung 8, 9 auf. Der kleinere Radius dieser Hinterschneidungen 8, 9 entspricht dem Durchmesser eines runden Anschluß elements; der größere Radius der Hinterscheidung 8, 9 bildet zwischen dem den Kavitäten 6, 7 benachbarten kleineren Radius und der Außenseite der Formhälften 4, 5 einen Freiraum 10, 11, der letztlich dazu dient, eine Anlage des Folienmaterials rings um das einge setzte und einzuschweißende bzw. eingeschweißte Anschlußelement an diesem zu verhindern und eine ge zielte Abkühlung des Folienmaterials zu ermöglichen. Gemäß der Darstellung nach Stufe 2 wird zwischen die beabstandeten Folienbänder 1, 2 bei geöffneten Form hälften 4, 5 mittels einer Positioniereinrichtung 12 nach Art eines Handhabungsgeräts ein Anschlußelement 13 eingeführt. Diese Positioniereinrichtung 12 nimmt das genannte Anschlußelement 13 über einen Haltedorn aus einem entsprechenden Magazin und führt es lage gerecht zwischen die Folienbänder 1, 2 und damit zwischen die Formhälften 4, 5.

Gemäß der Stufe 3 wird nunmehr an die Kavitäten 6, 7 der Formhälften 4, 5 Vakuum angelegt und die Folien bänder 1, 2 verformen sich (vergleiche Bezugszeichen 1′, 2′), d.h. sie legen sich letztlich flächig an die Wände der Kavitäten 6, 7 an.

Gleichzeitig werden die Formhälften 4, 5 zusammenge fahren, bis schließlich - vergleiche Stufe 4 - die Tiefziehform als Ganzes geschlossen und ein fertiger Behälter 3 in den komplementären Kavitäten 6, 7 einge schlossen sind. Beim Schließen der Formhälften 4, 5 ist das Anschlußelement 13 richtig positioniert und es wird beim Zusammenfahren der Hinterschneidungen 8, 9 gegen deren kleineren Durchmesser gedrückt und verschweißt. Nunmehr ist also in einem einheitlichen Arbeitsschritt ein Behälter 3 mit einem verschweißten Anschlußelement 13 fertig, wobei der vom Behälter 3 abstehende Teil des Anschlußelements 13 frei liegt und somit das benachbart liegende Folienmaterial aus- bzw. formstabil abkühlen kann.

In Stufe 5 wird die Tiefziehform geöffnet, d.h. es werden die Formhälften 4, 5 auseinander gefahren. Das dem Anschlußelement benachbarte Folienmaterial ist hinreichend formstabil, so daß dieses Auseinander fahren problemlos möglich ist. Der Behälter 3 hängt nunmehr wie in einem Gitter an den kontinuierlich ab laufenden Folienrändern und wird von der Tiefziehform wegtransportiert - während diese (vergleiche DE-PS 35 13 399) zurückgefahren wird.

Gemäß der Darstellung nach Stufe 6 wird sodann der fertige und abgekühlte Behälter 3 mit seinem Anschluß element aus der Trägerfolie 14 ausgetrennt.

Fig. 2 zeigt die Behälterherstellung in einer Schnitt ebene, die der Trennebene der Tiefziehform und damit der Behälterhälften entspricht.

Ein Folienband 1, 2 der Breite A wird aus einem ange deuteten Doppelmundstück 20 einer Düse einer Strang presse ausgestoßen und der Tiefziehform zugeführt. An dieser weisen die Folienbänder 1, 2 eine Folien breite B auf.

Die Tiefziehform besteht im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 aus zwei nebeneinander angeordneten Formen, so daß mit jedem Arbeitsgang zwei Behälter 3 ausgeformt werden können. Die Formhälften 4, 5 der Tiefziehform werden dabei senkrecht zur Zeichenebene bewegt.

Entsprechend der Darstellung nach Fig. 1 weisen die Formhälften 4, 5 für die Aufnahme je eines Anschlußele ments 13 eine kugelkalotten-förmige Hinterschneidung als Freiraum 10, 11 auf, der so geformt ist, daß am Übergangsbereich zur Kavität 6, 7 hin ein dem Durch messer des Anschlußelements 13 entsprechender umlaufen der Schweißsteg (Hinterschneidung 8 mit dem kleineren Durchmesser) entsteht, der sich tulpenförmig zur Außen seite der Formhälfte 4, 5 hin verbreitert (Hinterschnei dung 9 mit dem größeren Durchmesser). Beim Zusammen fahren der Formhälften 4, 5 bildet sich so der genannte Freiraum 10, 11 aus, der die im Abstand zueinander der Tiefziehform zugeführten Folienbänder 1, 2 aufnimmt und deren Abkühlung ermöglicht. Um die Anschlußelemente herum bilden sich blasenförmige Schutzhüllen. Die Zuführung der Anschlußelemente 13 erfolgt - analog zur Darstellung nach Fig. 1 - über eine Positionierein richtung 12, die der dargestellten Konfiguration ent sprechend aus zwei Magazinen 21, 22 gleichzeitig zwei Anschlußelemente 13 aufnimmt und an den entsprechenden Positionen zwischen den Formhälften 4, 5 positioniert. Die genannte Positioniereinrichtung 12 ist dazu höhen- und seitenverstellbar und zeitlich so gesteuert, daß beim Schließen der Formhälften die Anschlußelemente 13 jeweils in richtiger Zuordnung zu den Formhälften 4, 5 stehen.

In der Darstellung nach Fig. 2 ist der weitere Ver fahrensablauf der Behälterfertigung insoweit angedeutet, als die fertig geformten Behälter von der Strangpresse wegtransportiert beziehungsweise gezogen werden, und zwar über einen Abzugmechanismus 23, 24, der zu beiden Seiten des Behälter-Paares kraftschlüssig am verbleiben den Rand der Folienbänder 1, 2 angreift und diese ab zieht. Sind die Formhälften 4, 5 nach der Herstellung des Behälterpaars wieder geöffnet, so werden die Be hälter 3 von der Tiefziehform wegbewegt und letztlich aus dem durch den nicht verformten Teil der Folien bänder 1, 2 als Tragegitter dienenden Teil ausgetrennt.

Um Material einzusparen, können - wie in Fig. 2 darge stellt - die Formhälften 4, 5 auch an der Unterseite eine mit der Position der Anschlußelemente 13 korrespon dierende Ausnehmung 25 aufweisen. Damit lassen sich die Abstände der nacheinander gefertigten Behälter insoweit minimieren, als ein gerade gefertigter und aus der Form herausgeführter Behälter 3 mit seinem Anschlußele ment 13 beim Schließen der Form zur Bildung des nächsten Behälters quasi in die Form eintauchen kann.

Was die Zuführeinrichtung für die Anschlußelemente 13 angeht, so kann diese - wie dargestellt - im Bereich un terhalb der Strangpresse, d.h. dem Doppelmundstück der Düse, angeordnet sein; zur Aufnahme und Zuführung der Anschlußelemente 13 muß die Positioniereinrichtung 12 dabei aus- und eingefahren werden. Denkbar ist diesbe züglich auch eine Lösung, bei der die Positionierein richtung in Entformungsrichtung der Formhälften ange ordnet und somit quasi als Verlängerung eines linearen Stangenmagazins ausgebildet ist.

Anhand des zeichnerisch dargestellten Ausführungsbei spiels war - zwecks formstabiler Abkühlung des dem An schlußelement benachbarten Folienbandes - von einer Hinterschneidung beziehungsweise einem Freiraum in den Formhälften ausgegangen worden. Dieser genannte Zweck kann durch eine Modifikation der Formhälften auch dadurch erreicht werden, daß anschließend an die Kavi täten für die Behälterformung eine umlaufende zweite Kavität zur Bildung einer Wulst vorgesehen ist, die sodann das Anschlußelement eines Behälters umhüllt und schützt. Dabei ist der Bereich zwischen dem Behälter und der Wulst durch eine Trennkante separiert; am Über gang von der Wulst zum restlichen Folienband ist eine Quetschkante ausgebildet.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von flexiblen dünnwandi gen Behältern, die mindestens ein formstabiles Anschlußelement aufweisen, über das der Behälter mit einem flüssigen oder fließfähigen Medium gefüllt oder dieses Medium entnommen wird, und wobei der Behälter in einer mehrteiligen Tiefzieh form aus zwei aus einer Strangpresse nebeneinander ausgepressten Flachfolienbändern aus thermoplasti schem Kunststoff durch Vakuumtiefziehen geformt und durch Zusammenfahren der Tiefziehform ringsum verschweißt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußelement vor dem Zusammenfahren der Tiefziehform zwischen den Flachfolienbändern relativ zur Tiefziehform so positioniert wird, daß beim Schließen der Tiefziehform sowohl eine umfangsseitige Verschweißung der Flachfolienbänder, als auch eine Verschweißung der Flachfolienbänder mit dem Anschlußelement erfolgt, und daß der dem Behälter gegenüber nach außen abstehen de Teil des Anschlußelements relativ zur Tiefzieh form insoweit frei liegt, daß das Folienmaterial in der Umgebung des Anschlußelementes formstabil abkühlen kann.

2. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine synchron mit dem Fertigungstakt gesteuerte Einrichtung zur Positionierung der Anschlußelemente vorgesehen ist, die die Anschlußelemente einerseits aus einem Magazin aufnimmt und andererseits relativ zur Tiefziehform zwischen den Flachfolienbändern positioniert.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefziehform korrespondierend zur Position und Größe der Anschlußelemente eine komplementäre Hinterschneidung aufweist, so daß die Anschlußele mente beim Schließen der Tiefziehform mit den Flachfolienbändern nur im Bereich der Schweißnaht in Berührung kommen und im übrigen frei liegen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefziehform so ausgebildet ist, daß beim Zusammenfahren der Formhälften einerseits der Behälter und andererseits ein das Anschlußele ment umhüllender umlaufender Wulst gebildet werden, wobei die Behälterhälften mit dem Anschlußelement dem Wulst gegenüber durch eine Trennkante und dieser den Flachfolienbändern gegenüber durch eine Quetschkante separiert sind.