DE60010976T2

DE60010976T2 - Verfahren zum Herstellen von Gefässen durch Warmumformen und Vorrichtung dazu

Info

Publication number: DE60010976T2
Application number: DE60010976T
Authority: DE
Inventors: Etienne Lemouzy
Original assignee: Erca Formseal SA
Current assignee: Erca Formseal SA
Priority date: 1999-07-09
Filing date: 2000-07-05
Publication date: 2005-06-23
Anticipated expiration: 2020-07-06
Also published as: ES2222163T3; EP1066950A1; EP1066950B1; ATE267687T1; FR2796039A1; DE60010976D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein die Herstellung von Gefäßen aus Kunststoff und insbesondere ein Verfahren zur Thermoformung von solchen Gefäßen, bei dem eine zuvor erhitzte Kunststofffolie gezogen wird mittels eines Stempels, dann in Form gebracht wird durch Platzieren gegen die Matrize einer Form.
Die durch Thermoformung erhaltenen Gefäße sind dazu bestimmt flüssige oder teigförmige Produkte, wie essbare Waren, Milchprodukte, Fruchtsäfte, usw. ... oder nicht essbare Waren, beispielsweise Pflegeprodukte, Shampoos, Waschmittel, usw. zu enthalten.
Derzeit wird das Verfahren zur Thermoformung normalerweise eingesetzt bei sog. „form-fillseal"-Maschinen, bei denen die Gefäße aus einer Kunststofffolie gebildet werden, die zwischen eine Form mit einer (oder mehreren) Matrize(n) und eine Gegenform geklemmt wird, in der sich (ein) Stempel zur Formung bewegt/en, der/die in einem Takt von 30 Gefäßen pro Minute und pro Thermoformungsmatrize gefüllt und geschlossen werden.
Diese Maschinen weisen, obwohl sie weitläufig verwendet werden und im Allgemeinen genügen, einige Nachteile auf, durch die ihre Leistung nicht optimiert werden kann. Insbesondere wird bei der Formung von Gefäßen nicht die gesamte Kapazität an Ziehen der Kunststofffolie ausgeschöpft, wodurch mehr Material verwendet werden muss, als dies tatsächlich notwendig ist, um jedes Gefäß zu formen. Daraus ergibt sich eine Schwierigkeit die Herstellungs-, Transportkosten und die Schäden aufgrund der Behandlung von unbrauchbaren Gefäßen, zu reduzieren.
Außerdem ist die verfügbare Zeit für den Vorgang der Formung sehr kurz aufgrund der Zeiten, die für den Transfer des Kunststoffs, das Schließen der Gegenform auf der Form mit Einklemmen des Kunststoffs, zum Öffnen der Form und Herausnehmen des geformten und abgekühlten Gefäßes notwendig sind. Wenn die Maschine beispielsweise mit 30 Einheiten pro Minute funktioniert, ist die für das Ziehen des Kunststoffs und Formung des Gefäßes gewährte Zeit im Bereich von 0,8 Sekunden.
Die Patentanmeldung JP 11 147251 offenbart ein Verfahren zur Thermoformung von Gefäßen, bei dem die Gefäße erhalten werden durch Ziehen einer Kunststofffolie mittels Stempeln, die gleitend in einer Gegenform und in der Matrize einer Form befestigt sind, dann Platzieren gegen die Wände der Matrize, wobei die Kunststofffolie in ein Haltemodul geklemmt wird, das unabhängig von der Form ist und wenigstens eine Öffnung aufweist, dann vorerhitzt wird, wobei das Erhitzen des Materials durch Heizeisen erfolgt, die Ausstülpungen aufweisen, die zum teilweise Einführen in die Öffnungen des Haltemoduls bestimmt sind, um mit dem in die Öffnungen angeordneten Kunststoff, der geformt werden soll, in Kontakt gebracht zu werden.
Das Patent FR 1 427 784 offenbart ein Verfahren, das eine Vorrichtung verwendet, bei der der Stempel durch eine Platine getragen wird, die ins Haltemodul zwischen die beiden Elemente eintritt, von denen die Kunststofffolie eingeklemmt ist. Im Gegensatz zum Verfahren JP 11 147251 , ermöglicht dasjenige von FR 1 427 784 , dass das Ziehen vor dem Schließen der Form beginnt. Jedoch beginnt bei der FR 1 427 784 die Formung nur, wenn diese Form gegen die Platine geschlossen ist, die den Stempel trägt, wobei letztere sich deshalb innerhalb des Haltemoduls bewegen muss, bis sie mit der Form in Kontakt kommt.
Die Formung kann somit erst beginnen, sobald die Platine, die den Stempel trägt, sich auf einem relativ weiten Kurs bewegt hat, derart dass die für die Formung verfügbare Zeit sehr kurz ist.
Außerdem ist der Materialverlust enorm.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, ein Verfahren zur Thermoformung von Gefäßen aus Kunststoff zu offenbaren mit verbesserten Leistungsfähigkeiten bezüglich dem derzeit verwendeten Verfahren, indem versucht wird, sich von der Belastung aufgrund der geringen Zeit zum Ziehen und Formen, die in dem Herstellungszyklus verfügbar ist, maximal freizumachen und durch die Möglichkeit, dass die Formung früher beginnt als bei den bekannten Verfahren, insbesondere um die geringe Zeit zu berücksichtigen, die für das Ablassen der Luft bei der Formung der Matrize verfügbar ist.
Zu diesem Zweck schlägt die Erfindung vor, das Wesentliche des Ziehvorgangs des Kunststoffs vor dem Schließen der Form durchzuführen, das nur notwendig wird, um die Formung des oder der Gefäße(s) zu beenden.
Genauer gesagt schlägt die Erfindung die Verbesserung des aus der JP 11 147251 bekannten Verfahrens vor, aufgrund der Tatsache, dass das Haltemodul unabhängig ist von der Gegenform, dass die Gegenform dem Haltemodul angenähert wird, während die Form im Abstand zum Haltemodul gelassen wird, dass das Ziehen des Materials beginnt, bevor die Form gegen das Haltemodul geschlossen wird, um die Formung des Kunststoffs durchzuführen, dass die Formung beginnt, wenn die Gegenform platziert ist, im Druck auf das Haltemodul und bevor die Form auf das Haltemodul drückt, und dass Luft ins Innere der durch Verschieben des Stempels geschaffenen Kunststofftasche geschickt wird, um bei der Durchführung des Ziehens des Materials zu helfen.
Wenn das Ziehen so durchgeführt wird, bevor die Form gegen das Haltemodul drückt, d.h. indem das Material in die Umgebungsluft gedrückt wird, bewahrt das Material länger seine Ausgangstemperatur aufgrund der Tatsache, dass es nicht abgekühlt wird durch Konvektion durch die kalte Wand der Form, wodurch ein gleichmäßigeres Ziehen durchgeführt werden kann und somit nur die Menge an Kunststoff verwendet wird, die für das herzustellende Gefäß notwendig ist, ohne zusätzliches Material vorsehen zu müssen, wie dies aktuell der Falle ist, um Fehlern beim Ziehen vorzubeugen. So kann man die verwendete Kunststoffmenge reduzieren und folglich das Gewicht der Gefäße, was gleichzeitig eine Ersparnis bei den Material- und Transportkosten mit sich bringt.
Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zur Thermoformung von Gefäßen durch Ziehen einer Kunststofffolie gemäß Anspruch 1 definiert.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist auch insofern bemerkenswert, dass

– das Erhitzen durch Heizeisen erfolgt, die durch Blöcke gebildet sind, die Heizmittel enthalten,
– die Heizeisen einen Druck auf den Kunststoff ausüben, derart, dass die Dicke des Materials in einigen Bereichen modifiziert wird, in Abhängigkeit des Ziehens, dem diese Bereiche ausgesetzt werden,
– das verwendete Material eine Vorform ist, d.h. ein Stück Kunststoff, dessen Kontur die Form des Endes des Randes des zu erhaltenden Gefäßes aufweist und dessen Dicke so bestimmt ist, dass die Kunststoffmenge geliefert wird, die für die Herstellung des gewünschten Gefäßes notwendig ist.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Erfindungsgemäß ist diese Vorrichtung zur Thermoformung von Gefäßen durch Ziehen einer Kunststofffolie gemäß Anspruch 6 definiert.
Die Vorrichtung ist noch insofern erwähnenswert, dass:

– das Haltemodul zwei Teile aufweist, die so ausgebildet sind, dass sie die Kunststofffolie auf dem äußeren Umfang der Öffnungen fest einklemmen,
– die Heizeisen durch Blöcke mit hohlen Wänden gebildet sind, in denen eine Heizflüssigkeit zirkuliert,
– die beiden Teile des Haltemoduls so ausgebildet sind, dass sie mittels einer Bajonett-Montage aufeinander befestigt werden können,
– eines der beiden Teile des Haltemoduls geeignet ist, sich in eine zentrale Öffnung des anderen Teils des Haltemoduls einzuführen und dort in Position blockiert zu werden, wobei der Kunststoff, der das Gefäß bilden soll, eingeklemmt wird,
– der in Richtung der Form gerichtete Abschnitt der Öffnung des Haltemoduls so ausgebildet ist, dass er einen Teil der Formungsmatrize des Gefäßes bildet,
– das Haltemodul aus zwei Halbteilen besteht, die entlang einer diametralen Ebene verbunden sind, derart, dass die Formung eines Gefäßes ermöglicht wird, das einen oberen Abschnitt mit einem diametralen Raumbedarf aufweist, der geringer ist als der Rest des Gefäßes.

Die Erfindung wird besser verstanden durch die folgende Beschreibung, die als nicht einschränkendes Beispiel unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen gegeben ist, in denen:
die 1 schematisch die verschiedenen Stufen der Thermoformung von Gefäßen aus Kunststoff gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung darstellt,
die 2 schematisch die verschiedenen Stufen der Thermoformung von Gefäßen aus Kunststoff gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung darstellt,
die 3 eine Ansicht im Schnitt eines Ausführungsbeispiels des Haltemoduls ist, das zum Einsatz von Vorformen aus Kunststoff geeignet ist, in ihrer Einklemmposition einer Vorform.
In 1 sind die Stufen a bis f der Formung von Gefäßen aus einer Kunststofffolie 7 dargestellt.
Bei dem dargestellten Beispiel führt man die Formung und das Ziehen von mehreren Gefäßen im Laufe eines Herstellungszyklus aus, wie dies üblicherweise gemacht wird, wobei selbstverständlich der Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht verlassen wird, wenn nur ein einziges Gefäß bei jedem Herstellungszyklus gebildet wird.
In an sich bekannter Weise weist die Form 30 wenigstens eine, vorzugsweise mehrere Matrizen 32 auf, die jeweils für die Herstellung eines Gefäßes bestimmt sind, und die Gegenform 40 weist Bohrungen 42 auf, in denen Stempel 43 gleitend befestigt sind, die in einer Linie mit den Matrizen 32 der Form 30 ausgerichtet werden.
Die eingesetzte Vorrichtung weist ein Haltemodul 100 auf, das zwischen der Gegenform und der Form angeordnet ist und aus zwei Teilen 10, 11 gebildet ist, die jeweils gegenüber der Gegenform 40 und gegenüber der Form 30 angeordnet sind. Das Haltemodul 100 ist unabhängig von der Form 30 und auch unabhängig von der Gegenform 40, wie in der Zeichnung dargestellt.
Bei der Stufe a des in 1 schematisierten Verfahrens sind die beiden Teile 10, 11 des Haltemoduls 100 beiderseits der Kunststofffolie 7 angeordnet und werden dieser angenähert bis diese Folie in der Stufe b eingeklemmt wird. Die beiden Teile 10, 11 des Haltemoduls 100 weisen wenigstens eine, normalerweise mehrere Öffnungen 12 auf, deren Anzahl und Verteilung der Anzahl und Verteilung der Matrizen 32 der Form 30 entspricht, die beim weiteren Formungsverfahren eingesetzt wird.
Wie in 1 nicht dargestellt, wie aber später im Bezug mit dem Ausführungsbeispiel der 3 erläutert wird, sind die beiden Teile 10, 11 des Haltemoduls, die auch Halteplatten genannt werden, so ausgebildet, dass die Kunststofffolie fest auf dem äußeren Umfang der Öffnungen 12, auf einer vorzugsweise sehr kleinen Fläche, eingeklemmt werden.
In der Stufe c wird die Kunststofffolie erhitzt. Erfindungsgemäß erfolgt dieses Erhitzen durch Heizeisen 20, 21, die durch beispielsweise metallische Blöcke gebildet sind, die beiderseits des Haltemoduls angeordnet sind. Das Erhitzen der Blöcke kann beispielsweise auf an sich bekannte Weise mittels elektrischer Widerstände erfolgen. Vorzugsweise haben diese Blöcke hohle Wände, in denen eine Heizflüssigkeit zirkuliert, deren Temperatur gemäß einem an sich bekannten Verfahren gesteuert wird, wobei eine solche Anordnung ein wesentlich gleichmäßigeres Erhitzen der Heizeisen ermöglicht. Die Heizeisen 20, 21 weisen wenigstens eine Ausstülpung auf, in der Realität weisen sie eine Anzahl von Ausstülpungen auf, die gleich der Anzahl von Öffnungen 12 des Haltemoduls und der Matrizenanzahl der Form ist. Die Ausstülpungen 22 sind dazu bestimmt, teilweise in die Öffnungen 12 der Platten 10, 11 des Haltemoduls 100 eingeführt zu werden, damit ihre Vorderseite mit dem in den Öffnungen 12 angeordneten Kunststoff in Kontakt gebracht wird, d.h. mit dem Material, das geformt werden soll.
Die Ausstülpungen der Heizeisen können vorteilhafterweise eine Spannung auf den Kunststoff ausüben, derart, dass die Dicke des Materials in einigen Bereichen in Abhängigkeit des Ziehens, dem diese Bereiche unterzogen werden, verändert wird.
Eines der Heizeisen oder die Ausstülpungen von diesem sind so montiert, dass sie oszillieren können, um eventuelle Falschausrichtungen mit den Öffnungen des Haltemoduls zu beseitigen.
Nach dem Erhitzen wird die Gegenform 40 dem auf ihrer Seite liegenden Teil 10 des Haltemoduls 100 angenähert, während die Form im Abstand zum Teil 11 des Haltemoduls 100 gelassen wird, und die Formung des Kunststoffs durch die Stempel 43 beginnt, bevor die Form 30 platziert ist, d.h. geschlossen gegen die Fläche des Haltemoduls. Die Formung kann beginnen, wenn die Gegenform 40 platziert ist, sich abstützend auf dem Teil 10 des Haltemoduls 100, oder vorteilhafterweise, bevor die Gegenform mit dem Haltemodul 100 in Kontakt ist.
Die Bewegung des Stempels wird beispielsweise mittels mechanischer Nocken oder Schrittmotoren gesteuert, die mit der Annäherungsbewegung der Gegenform und der Form in Richtung des Haltemoduls verbunden sind.
Wenn die Formung nach dem Andrücken der Gegenform 40 gegen das Haltemodul 100 beginnt, ist es interessant, Luft ins Innere der Kunststofftasche 13 zu schicken, die durch die Bewegung des Stempels geschaffen wird, um bei der Durchführung des Ziehens des Materials zu helfen.
Vorzugsweise hat die in die Tasche geschickte Luft einen niedrigen Druck und wird erhitzt, um das Material nicht abzukühlen. Hierzu zirkuliert die Luft in einer Schlange, die in heiße Flüssigkeit getaucht wurde. Die Luft kann in die Tasche 13 mittels einer Pumpe mit kontrolliertem Ausstoß oder einer Kolbenpumpe geschickt werden, deren Bewegung durch eine Nocke gesteuert wird. Es ist beispielsweise möglich, die Stange des Stempels als Kolben für die Pumpe zu benutzen, die Luft in die Tasche 13 injiziert.
Wenn man die Formung beginnt, bevor die Gegenform gegen das Haltemodul 100 drückt, macht man sich von Problemen frei, die davon rühren, dass die Vertiefung 42, in der sich der Stempel 43 bewegt, in Unterdruck gebracht wird, da die Luft direkt in die Tasche 13 aus Material gelangt, die gebildet wird durch das Fortschreiten des Stempels von der Oberseite des Teils 10 des Haltemoduls 100.
Das Ziehen des Materials wird so in Umgebungsluft durchgeführt, wodurch die Temperatur der Kunststofffolie, die nicht durch Konvektion durch die kalten Wände der Form gekühlt wird, besser gehalten werden kann und somit ein wesentlich regelmäßigeres Ziehen von dieser durchgeführt werden kann.
Vorteilhafterweise sieht man vor, einen Bereich mit warmer Atmosphäre um die Ziehvorrichtung zu schaffen.
Außerdem ermöglicht die Tatsache, dass die Formung beginnt, bevor die Form zugeführt wird, Probleme zu beseitigen, die sich normalerweise beim Formen in der Matrize der Form ergeben, und die daraus resultiert, dass die Matrize der Form voll mit Luft ist, die einerseits den Kunststoff gegen den Stempel plattieren will und, andererseits, während dem Niedergehen des Stempels, herausgeführt werden muss.
Normalerweise weist die Form Kanäle für das Abführen der in jeder Matrize enthaltenen Luft auf, es ist aber praktisch unmöglich, ausreichend große Kanäle zu bilden, um ein quasi instantanes Entfernen der Luft zu ermöglichen, da die Öffnungen, durch die diese Kanäle in der Matrize enden, das Gefäß während der Herstellung markieren. Dies hat zur Folge, dass die Kanäle für das Abführen der Luft aus der Matrize immer sehr klein sind.
Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform wird die Form 30 erst in Stufe f angenähert, d.h. wenn der Stempel praktisch das gesamte Ziehen des Kunststoffs durchgeführt hat. Die in der Matrize enthaltene Luft wird dann durch die Oberseite der Form entfernt, in Abhängigkeit der Annäherung der Form und somit dem Einfügen der Tasche 13 aus durch die Stempel 43 in der Matrize vorgeformtem Material.
Wenn die Form 30 zum Andrücken gegen das Teil 11 des Haltemoduls 100 kommt, kann der Stempel 43 seinen Formungslauf beendet haben oder am Ende des Laufes sein. Er wird dann in die Gegenform zurückgestellt, gegebenenfalls nachdem er seinen Lauf beendet hat, wie durch den Pfeil dargestellt, während Luft unter Druck ins Innere der Tasche 13 geschickt wird, um sie gegen die Matrize 32 der Form 30 zu platzieren und das Gefäß zu bilden.
Das Volumen der in der Matrize verbleibenden Luft beim Platzieren der Form 30 gegen das Teil 11 des Haltemoduls 100 ist sehr gering, diese wird daher leicht und schnell durch die Abführkanäle der Form entfernt, wodurch ein Abkühlen des Kunststoffs erhalten wird, das gleichzeitig schneller und von besserer Qualität ist.
Die Luft unter Druck wird vorzugsweise in die Tasche 13 durch die Bohrung geschickt, in der sich der Stempel bewegt und ihr Fließen wird vorteilhafterweise gestört, beispielsweise durch Hindernisse, damit sie nicht direkt auf dem gezogenen Kunststoff auftrifft, was Folge hätte, das dieser zu schnell abkühlt.
Öffnungen zum Abgang der Luft sind in der gesamten Tasche 13 vorgesehen, um die Luft zirkulieren zu lassen, was das Platzieren des Kunststoffs gegen die Matrize der Form gewährleistet und um so ein Abkühlen von guter Qualität von diesem sowie eine Gasabgabe zu sichern, die es ermöglicht, die von dem erhitzten Kunststoff freigesetzten Dämpfe zu beseitigen.
Die Ausgangsöffnungen der Luft können durch ständig offene, kalibrierte Löcher oder durch Öffnungen gebildet sein, die mit austarierten Ventilen ausgestattet sind.
Die Tatsache, dass die Formung des Kunststoffs beginnt bevor die Form sich gegen das Haltemodul 100 andrückt, ermöglicht es, den Takt der Formung zu vergrößern, da das Ziehen während der Verschiebung der Gegenform und der Form durchgeführt wird und das Platzieren schneller von Statten geht, da praktisch keine Luft mehr in der Matrize ist.
Außerdem, da die Luft zum großen Teil während der Annäherung der Form aus der Matrize evakuiert wird, ist es praktisch sicher, dass der Kunststoff während dem Blasen gegen die Wände der Matrize angemessen plattiert und somit gut abgekühlt wird, während bei dem normalerweise eingesetzten Verfahren, während dem der Kolben in der Matrize der Form abgesenkt wird, Luftblasen zwischen dem Kunststoff und der Matrize bleiben können.
2 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung, in der die Kunststofffolie vorteilhafterweise durch Vorformen 70 ersetzt wird. Eine Vorform ist ein Kunststoffteil, dessen Umfang die Form des Endes des Rands des zu erhaltenden Gefäßes aufweist, und dessen Dicke so bestimmt ist, dass die Menge an Kunststoff geliefert wird, die für die Bildung des gewünschten Gefäßes notwendig ist.
Eine solche Vorform kann durch Schneiden einer extrudierten Platte oder durch Injektionsformen erhalten werden.
Im Falle einer geschnittenen Vorform kann der Rand einer Endbearbeitung unterzogen werden, derart, dass er nicht scharfkantig ist, wenn er mit den Lippen des Benutzers in Kontakt kommen soll, beispielsweise wenn das Gefäß für ein Getränk bestimmt ist.
Wenn die Vorform durch Formen erhalten wird, ist es möglich, deren Rand jede gewünschte Form zu geben, so dass man sie für ihre spätere Verwendung anpasst. Man kann beispielsweise einen Gewindegang vorsehen, so dass das spätere Platzieren eines Korkens, eines Ausgießschnabels, ... möglich ist.
Die gegossenen Vorformen können auch Bereiche mit verschiedenen Dicken aufweisen, in Abhängigkeit des Ziehens, dem das Material dieser Bereiche unterzogen werden muss.
Die Verwendung von Vorformen ermöglicht die Reduzierung der Menge an verwendetem Material und verhindert das Wegwerfen der Materialabfälle, die die in Form gebrachten Bereiche eines Streifens trennt.
Wie in der Zeichnung zu sehen, bedient sich die Thermoformung von Gefäßen aus Vorformen derselben Herstellungsstufen wie die Thermoformung, die von einer Kunststofffolie ausgeht, nur eine Vorstufe A1 wird zugefügt. Während dieser Stufe A1 werden die vorab beispielsweise im Stapel, in einer nicht dargestellten Maschine, angeordneten Vorformen 70 in den Öffnungen 12 eines der Teile des Haltemoduls 100 positioniert, dem Teil 11, das bei dem in der Zeichnung dargestellten Beispiel der Form 30 gegenüberliegt.
In 2 sind elastische Mittel 200 vorgesehen, die den Druck des Heizeisens 20 auf die Vorform 70 mit Vorspannung gewährleisten.
In der Stufe e ist das Ziehen so dargestellt, dass es beginnt, bevor die Gegenform 40 gegen das Teil 10 des Haltemoduls 100 drückt, während, gemäß der Erfindung, die Thermoformung beginnt, wenn die Gegenform 40 gegen das Haltemodul drückt.
Gemäß einer in der Zeichnung nicht dargestellten Ausführungsvariante kann das Haltemodul 100 vorteilhafterweise durch an sich bekannte Mittel erhitzt und auf einer Temperatur im Bereich von 50°C gehalten werden, damit der Kunststoff durch die das Haltemodul bildende Metallmasse nicht zu schnell abkühlt. Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Haltemoduls wird jetzt unter Bezug auf 3 beschrieben.
Das Haltemodul 100 ist aus zwei Teilen 10, 11 hergestellt, die miteinander durch jedes an sich bekannte mechanische Mittel, wie Sperrklinken, Magnete, Drehverschlüsse, ... verbunden sein können.
Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel sind die beiden Teile 10, 11 des Haltemoduls 100 so ausgebildet, dass sie aufeinander mittels einer Bajonett-Montage befestigt werden.
Das Teil 10 des Haltemoduls 100 ist dafür geeignet, in eine zentrale Öffnung des Teils 11 des Haltemoduls 100 eingefügt und dort in Position blockiert zu werden, indem der Kunststoff, der das Gefäß bilden soll, eingeklemmt wird.
Die in 2 dargestellte Ausführungsform ist für die Verwendung von Vorformen 70 aus Kunststoff geeignet.
Das Teil 11 des Haltemoduls 100 ist durch eine untere Platte 50 gebildet, auf der ein insgesamt zylindrischer Ring 51 befestigt, der Ausstülpungen 52, beispielsweise drei an der Zahl, auf seiner Innenwand aufweist. Die Platte 50 und der Ring 51 werden miteinander verbunden, beispielsweise durch Schrauben 53. Die untere Platte wird von einer zentralen Bohrung durchquert, die der Bohrung 12 der 1 und 2 entspricht, die Innenwand der Bohrung weist eine Schulter 61 auf, die einen Abschnitt 60 der zentralen Bohrung einfasst. Der Querschnitt der Bohrung 60 entspricht der Form der Vorform 70, die in dem Haltemodul positioniert werden muss, die Schulter 61 ist in einem Abstand zu der oberen Wand der Platte 50, der im Wesentlichen gleich der Dicke des Randes der Vorform 70 ist, angeordnet.
Das Teil 10 des Haltemoduls 100 weist auch eine innere Bohrung auf, die der Bohrung 12 der 1 und 2 entspricht und hat zwei gegeneinander bewegliche Teile.
Das äußere Teil ist aus einer Platte 55 mit U-förmigem Querschnitt, die Ausstülpungen 550, beispielsweise drei an der Zahl, auf seiner Außenwand aufweist und einer oberen, ebenen Platte 56 zusammengesetzt, die oben auf der Umfangswand der Platte 55 befestigt ist, deren Wand dicker ist als diejenige der Umfangswand und zum Inneren von dieser hinausragt. Die Platten 55 und 56 sind aufeinander befestigt, beispielsweise mittels von Schrauben 57.
Der innere Teil weist einen Abschnitt 54 mit Ω-förmigem Querschnitt auf, dessen untere Wand 540 zwischen den Platten 55 und 56 des äußeren Teils angeordnet ist, in deren Innerem eine Druckplatte 58 positioniert ist, die eine ringförmige Ausstülpung aufweist, die in die zentrale Bohrung der Platte 55 eingreift, die in einem Stützwulst 62 endet, der gegenüber der Schulter 61 angeordnet werden soll. Der Abschnitt 54 mit Ω-förmigem Querschnitt und die Stützplatte drücken gegeneinander durch eine torusförmige Verbindung 59.
Die Schulter 61 und die Stützwulst 62 weisen vorzugsweise eine Umfangsverstärkung mit spitzlaufendem Querschnitt auf, die das Festhalten der Vorform 70 gewährleistet, damit diese nicht rutscht.
Wenn die Vorform 70 in der Bohrung 60 des Teils 10 des Haltemoduls 100, im Druck auf die Schulter 61 positioniert ist, wird das Teil 10 des Haltemoduls 100 herangeführt, indem es so ausgerichtet wird, dass die Ausstülpungen 550 nicht gegenüber den Ausstülpungen 56 angeordnet sind. Ein Druck wird auf den Abschnitt 54 mit Ω-förmigem Querschnitt ausgeübt, derart, dass die Verbindung 59 gelöst und die Drehung des äußeren Abschnitts des Teils 10 möglich wird, um die Ausstülpungen 550 unter den Ausstülpungen 56 zu positionieren, um die beiden Teile 10 und 11 zu verbinden. Wenn der Druck auf den Abschnitt 54 mit Ω-förmigem Querschnitt nachlässt, nimmt die Verbindung 59 wieder ihre ursprüngliche Form an und drückt die Abstützplatte 58 in Richtung der Vorform 70, um den Rand von dieser zwischen die Schulter 61 und die Stützwulst 62 zu klemmen.
Wie auf der Zeichnung sichtbar kann die Randeinfassung der zwischen der Schulter 61 und der Stützwulst 62 eingeklemmten Vorform einen sehr geringen Raumbedarf aufweisen, beispielsweise im Bereich von 1 bis 2 mm.
Diese Anordnung weist den Vorteil auf, dass ein sehr kleiner Umfangskranz von Material abgekühlt wird und folglich fast der gesamte Kunststoff der Vorform entsprechend geformt wird, was auf den bekannten Maschinen nicht erhalten werden kann, bei denen ein sehr großer Flansch, der der gesamten Oberseite des Gefäßes entspricht, zwischen die Form und die Gegenform geklemmt und somit abgekühlt wird, was die Bildung einer Wulst aus schlecht gezogenem Material oben an dem Gefäß mit sich bringt.
Der in Richtung der Form 30 gerichtete Abschnitt 63 von der zentralen Bohrung der Platte 50, der einen Teil der Öffnung 12 des Haltemoduls bildet, kann so ausgebildet sein, dass er einen Teil der Formmatrize des Gefäßes bildet. Diese Anordnung ist beispielsweise vorteilhaft, wenn das Gefäß einen oberen Abschnitt mit diametral geringem Raumbedarf aufweist wie der Rest des Gefäßes, wie einen Hals, wobei der Hals dann durch Platzieren des Kunststoffs gegen den Abschnitt 63 der Bohrung der Platte 50 des Haltemoduls gebildet wird, während der Rest des Gefäßes geformt wird, indem er gegen die Matrize der Form 30 plattiert wird.
Bei dieser Ausführungsform können die beiden Teile 10 und 11 des Haltemoduls 100 in zwei Halbteilen vorgesehen werden, die entlang einer diametralen Ebene verbunden sind und gegeneinander gedrückt gehalten werden mittels z.B. eines Bajonett-Systems. Zum Herausnehmen des Gefäßes aus der Form entfernt man die beiden Halbteile des Haltemoduls 100 voneinander, dann zieht man das Gefäß aus der Matrize der Form ab.
Außerdem ermöglicht die Tatsache, dass die Formung beginnt bevor die Form gegen das Haltemodul drückt, den Abschnitt von Material, der sofort im Inneren des von dem Haltemodul eingeklemmten Kranzes angeordnet ist, geeignet zu ziehen.

Claims

Verfahren zur Thermoformung von Gefäßen, bei dem die Gefäße erhalten werden durch Ziehen einer Kunststofffolie mittels Stempeln (43), die so montiert sind, dass sie in einer Gegenform (40) und der Matrize (32) einer Form (30) gleiten, dann Platzieren gegen die Wände der Matrize (32), wobei die Kunststofffolie in einem Haltemodul (100), das von der Form (30) unabhängig ist und wenigstens eine Öffnung (12) aufweist, geklemmt, dann vorerhitzt wird, wobei das Erhitzen des Materials durch Heizeisen (20, 21) erfolgt, die Ausstülpungen (22) aufweisen, die zum teilweisen Einführen in die Öffnungen (12) des Haltemoduls (10, 11) bestimmt sind, um mit dem Kunststoff, der geformt werden soll und in diesen Öffnungen (12) angeordnet ist, in Kontakt gebracht zu werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Haltemodul (100) von der Gegenform (40) unabhängig ist, dass die Gegenform (40) dem Haltemodul (100) angenähert wird, während die Form (30) im Abstand zu dem Haltemodul (100) gelassen wird, dass das Ziehen des Materials beginnt, bevor die Form (30) gegen das Haltemodul (100) geschlossen wird, um die Formung des Kunststoffs durchzuführen, dass die Formung beginnt, wenn die Gegenform (40) auf das Haltemodul (100) drückend platziert ist, und bevor die Form (30) auf das Haltemodul drückt, und dass Luft ins Innere der durch Verschieben des Stempels (43) geschaffenen Kunststofftasche (13) geschickt wird, um bei der Durchführung des Ziehens des Materials zu helfen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in die Tasche (13) geführte Luft erhitzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeisen (20, 21) durch Blöcke gebildet sind, die Heizmittel enthalten.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeisen (20, 21) eine Belastung auf den Kunststoff ausüben, so dass die Dicke des Materials in einigen Bereichen, in Abhängigkeit von dem Ziehen, dem diese Bereiche ausgesetzt sind, verändert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die verwendete Kunststofffolie eine Vorform ist, d.h. ein Stück aus Kunststoff, dessen Kontur die Form des Randes des zu erhaltenden Gefäßes aufweist, und dessen Dicke so bestimmt ist, dass die Menge an Kunststoff, die zur Herstellung des gewünschten Gefäßes notwendig ist, geliefert wird.
Vorrichtung zur Thermoformung von Gefäßen durch Ziehen einer Kunststofffolie, die aufweist: – eine Form (30) mit wenigstens einer Matrize (32), – eine Gegenform (40) mit wenigstens einer Bohrung (42), in der ein Stempel (43) gleitend befestigt ist, – ein Haltemodul (100), in das die Kunststofffolie geklemmt werden kann, wobei dieses Modul unabhängig von der Form ist und wenigstens eine Öffnung (12) aufweist, wobei die Anzahl und Verteilung der Bohrungen der Gegenform und der Öffnungen des Haltemoduls in Anzahl und Verteilung den Matrizen der Form entsprechen, wobei die Vorrichtung Heizeisen (20, 21) beinhaltet, die Ausstülpungen (22) aufweisen, die zum teilweisen Einführen in die Öffnungen (12) des Haltemoduls (10, 11) bestimmt sind, um mit dem Kunststoff, der geformt werden soll und in diesen Öffnungen (12) angeordnet ist, zum Erhitzen dieses Materials in Kontakt gebracht zu werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Haltemodul (100) von der Gegenform (40) unabhängig ist, dass die Gegenform (40) an das Haltemodul (100) angenähert werden kann, während die Form (30) im Abstand zu dem Haltemodul (100) gelassen wird, dass der Stempel (43) so verschoben werden kann, dass das Ziehen des Materials beginnt, bevor die Form (30) gegen das Haltemodul (100) geschlossen wird, um die Formung des Kunststoffs durchzuführen, dass die Gegenform (40) im Druck auf das Haltemodul (100) platziert werden kann, damit die Formung beginnt, bevor die Form auf das Haltemodul drückt, und dass sie Mittel aufweist, um Luft ins Innere der durch das Verschieben des Stempels (43) geschaffenen Kunststofftasche (13) zu schicken, um bei der Durchführung des Ziehens des Materials zu helfen.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Haltemodul (100) zwei Teile (10, 11) aufweist, die so ausgebildet sind, dass sie die Kunststofffolie auf dem äußeren Umfang der Öffnungen (12) fest einklemmen.
Vorrichtung nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeisen (20, 21) durch Blöcke mit hohlen Wänden, in denen eine Heizflüssigkeit zirkuliert, gebildet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Teile (10, 11) des Haltemoduls (100) so ausgebildet sind, dass sie, mittels einer Bajonett-Montage, aneinander befestigt werden können.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eines (10) der Teile des Haltemoduls (100) geeignet ist, sich in eine zentrale Öffnung des anderen (11) Teils des Haltemoduls (100) einzuführen und dort in Position blockiert zu werden, wobei der Kunststoff, der das Gefäß bilden soll, eingeklemmt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der in Richtung der Form (30) gerichtete Abschnitt (63) der Öffnung (12) des Haltemoduls (100) so ausgebildet ist, dass er einen Teil der Formungsmatrize des Gefäßes bildet.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Haltemodul (100) aus zwei Halbteilen besteht, die entlang einer diametralen Ebene verbunden sind, derart, dass die Formung eines Gefäßes, das einen oberen Abschnitt mit einem diametralen Raumbedarf aufweist, der geringer ist als der Rest des Gefäßes, ermöglicht wird.