WO2005108230A1 - Tiefziehwerkzeug und verfahren zum tiefziehen einer folie - Google Patents

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WO2005108230A1
WO2005108230A1 PCT/EP2005/001213 EP2005001213W WO2005108230A1 WO 2005108230 A1 WO2005108230 A1 WO 2005108230A1 EP 2005001213 W EP2005001213 W EP 2005001213W WO 2005108230 A1 WO2005108230 A1 WO 2005108230A1
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cavity
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Hans-Peter Kleiner
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Etimex Primary Packaging Gmbh
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Definitions

  • the background to the invention is the production of so-called snap-lid closures for containers, in which the lid has recesses formed in an edge region, which come into engagement with an edge of the container when the container is closed, in particular an outwardly bent edge, and thus for a detachable edge Ensure the connection between the lid and the cup.
  • the tool pivots a cavity with a peripheral edge and at least one on the edge about a pivot axis stored tool part with a projection which can be transferred from a first pivot position to a second pivot position, the projection of the tool part in the first pivot position protruding from the edge into the interior of the cavity of the tool and wherein the projection in the second pivot position of the tool part Position is arranged in which it no longer protrudes into the cavity seen in the removal direction.
  • a pivotable tool part which comprises a projection for forming undercuts and which is pivotally mounted
  • undercuts can be produced in a very simple manner in deep-drawn molded articles made of CPET materials and the soft deep-drawn film can be removed from the hot tool in the deep-drawn form without the need for the shape embossed when the film is deep-drawn is thereby impaired.
  • the tool part with the projection, or the tool parts with the projections pivot from the first pivot position (position in which the thermoforming film is deformed) into a second pivot position, in which it no longer moves into the cavity protrude.
  • An alternative or supplementary solution here can be to arrange the projection on the tool part so that it can move.
  • a modification of the undercuts with otherwise the same deep-drawing tool can also be easily realized if the tool part is detachably held on the tool. Then the tool part, even with the projection, can simply be exchanged for a tool part with a differently shaped projection, which projects, for example, more or less strongly into the cavity.
  • protrusions are sufficient, which protrude approx. 3/10 to 10/10 mm into the cavity in the first position.
  • the pivot axis of the tool part is preferably arranged with a tangential orientation with respect to the edge region of the cavity on which they are arranged.
  • At least two, more preferably at least three, pivotally mounted tool parts are preferably used for the snap-lid closures and are arranged in particular at uniform angular intervals on the edge of the cavity.
  • the invention further relates to a method for deep-drawing a film, in particular from a CPET material for producing a shaped body, the method comprising the steps:
  • a tool as described above is used as the deep-drawing tool.
  • the tool When processing CPET materials, the tool is preferably heated to a temperature of 170 to 180 ° C, since at this temperature the film is quickly heated to a temperature at which the crystallization processes in the CPET material take place sufficiently quickly.
  • the deep-drawn film is removed from the tool in the heated tool in the hot state, the film being able to hold its shape, but is still soft and, when using a deep-drawing tool other than the invention, by parts which have an undercut should generate, would be damaged.
  • the film is preferably held in the heated deep-drawing tool until the CPET material has a degree of crystallization of approximately 24% or more.
  • the film is preferably held in the heated tool only until a degree of crystallization of the CPET material of at most 28% is obtained. Higher degrees of crystallization have the disadvantage that the material becomes too brittle and the impact strength decreases too much.
  • the film is preferably provided as an endless material, in which case the deep-drawn molded bodies preferably initially remain in the endless material, are then transported further to the cooled form in this state and are only then punched out and separated from the excess of the film. The supernatant can be taken up as continuous material at the end of the process and wound up again.
  • the film which is provided as an endless material, is preferably guided essentially in one plane, the deep-drawing tool and optionally the cooled mold then being lowered from a working position to a transport position in the same cycle, so that the film is in the lowered state of the deep-drawing tool and, if appropriate the cooled mold is transported further and then the deep-drawing tool and, if necessary, the cooled mold are raised again to the working position in order to be able to carry out the next deep-drawing process.
  • the thermoformed film is immersed in the cooled mold and cooled there.
  • Figure 1 A deep drawing tool according to the invention
  • FIG. 2 an enlarged detail from the deep-drawing tool of FIG. 1;
  • FIG. 3 a schematically represented process sequence of the deep-drawing process according to the invention.
  • FIGS. 4a) and 4b) molded articles produced according to the invention.
  • FIG. 1 shows a deep-drawing tool, generally designated by the reference number 10, with a circular cavity 12, which is delimited by a ring region 14, which recesses further.
  • vacuum openings 16 are arranged at various positions in the circumferential direction, via which a vacuum can be generated in the space between a deep-drawing film (not shown) placed on the deep-drawing tool 10 and the cavity 12, as a result of which the deep-drawing film then reaches the surface of the Thermoforming tool 10 is created.
  • three tool parts 18 are arranged on the deep-drawing tool 10 at regular angular intervals, which, from the first pivot position shown in FIG a second pivot position can be pivoted.
  • projections then form in the snap lid to be produced as inward-pointing elevations with which the snap lid can grip and engage under the edge of a base part, for example a cup, a dish or a plate or the like.
  • lids are used to close the bottom part in order to protect the packaged food from excessive drying when heated by means of a microwave or in the oven. Le packaged in this way Foodstuffs can therefore be inserted into the microwave directly with the packaging and heated or cooked.
  • FIG. 2 shows an enlarged detail of FIG. 1, namely a tool part 18, but now in a swivel position that corresponds to a second swivel position in which the projection 20 no longer projects in the removal direction into the area of the ring region 14 or the cavity 12 reaches into it.
  • the projection 20 is integrally formed on the tool part 18.
  • the tool part 18 is detachably held, for example screwed, on the deep-drawing tool 10.
  • a fastening element e.g. screw
  • the tool part 18 can thus be removed from the deep-drawing tool 10.
  • a vacuum is then applied on the side of the deep-drawing tool 26, so that the film deforms into the cavity 30 and, in particular, also fits tightly around projections 32 of tool parts 34 pivotably held on the deep-drawing tool 26 on the surface of the deep-drawing tool.
  • the application of the film to the tool surface can be supported by generating an overpressure within the bell 28.
  • the deep-drawing film 22 is held for a time in which a degree of crystallization in the CPET material of 24 to 28% is established. Then the deep-drawing tool 10 is lowered downward from the transport plane of the film 22 and the film 22 is transported one cycle further, so that the snap-in covers previously formed are arranged above a so-called cold mold 36 and can be picked up by the latter for forced cooling.
  • the cold form 36 no longer has all the details of the deep-drawing tool 26, in particular the projections 32 or the associated tool parts 34 are missing.
  • the tool parts 34 pivot upward, so that the projections 32, seen in the projection, pivot out of the area of the cavity 30 and thus the area of the deep-drawn NEN film especially release the molded indentations and allow the unhindered transport of the film.
  • a cutting or punching step then takes place in a cutting or punching device 40, which is only symbolically indicated here with a knife edge.
  • the moldings in particular snap caps here
  • the moldings are then punched out of the continuous film and collected as a stack 42 separately from a film residue 44.
  • the remainder of the film 44 can be taken up again on a roll 46 or can also be fed directly comminuted to an extruder with which the continuous film 22 can be produced again.
  • Radially inward indentations 56 are arranged in the edge 54, the shape of which corresponds to the projections of the tool part used in the deep-drawing tool in the shaping step. These indentations 36 ensure a snap connection of the snap cover 50 with an associated lower part (here shell 60), which is delimited by an edge 62 which is bent outwards. When the snap-on lid 50 is placed on the shell 60, the indentations 56 engage under the edge 62 of the lower part 60 and thus ensure that the lid 50 is securely held on the shell 60.
  • connection through the indentations 56 at the edge 62 are stable enough on the one hand and allow the formation of a small air gap between the snap cover 50 and the shell 60 as soon as the gas space in the shell 60 heats up, so that no pressure builds up in the shell 60 when heated becomes.
  • the gap which is formed is so small that very predominant parts of the moisture, ie water vapor, is retained in the dish 60, so that it does not lead to drying out of the food heated therein.
  • the indentations 56 can be arranged precisely on the edge 54 of the cover, so that it is held on the shell 60 with a defined geometry.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
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Abstract

Um ein Tiefziehwerkzeug zu erhalten, bei dem mit heissem Werkzeug insbesondere CPET-Tiefziehfolien zu Formkörpern verarbeitet werden können, welche Hinterschneidungen aufweisen und die die Nachteile der bisher verwandten Tiefziehwerkzeuge vermeiden, wird vorgeschlagen, dass das Werkzeug eine Kavität mit einem umlaufenden Rand und mindestens ein am Rand um eine Schwenkachse schwenkbar gelagertes Werkzeugteil (18) mit einem Vorsprung (20) umfasst, welches aus einer ersten Schwenkposition in eine zweite Schwenkposition überführbar ist, wobei der Vorsprung in der ersten Schwenkposition des Werkzeugteils vom Rand aus in Richtung des Inneren der Kavität des Werkzeugs hineinragt und wobei der Vorsprung in der zweiten Schwenkposition des Werkzeugteils in einer Stellung angeordnet ist, in der es in einer zur Entnahmerichtung parallelen Projektion gesehen, nicht mehr in die Kavität hineinragt.

Description

TIEFZIEHWERKZEUG UND VERFAHREN ZUM TIEFZIEHEN EINER FOLIE
Die Erfindung betrifft ein Tiefziehwerkzeug für die Herstellung eines Formkörpers aus einer Tiefziehfolie, insbesondere einer CPET-Tiefziehfolie.
Hintergrund der Erfindung ist die Herstellung von so genannten Schnappdeckelverschlüssen für Behälter, bei denen der Deckel in einem Randbereich Einbuchtungen eingeformt aufweist, die beim Verschließen des Behälters in Eingriff mit einem Rand des Behälters gelangen, insbesondere einem nach außen umgebogenen Rand, und so für eine lösbare Verbindung zwischen dem Deckel und dem Becher sorgen.
CPET-Materialien sind für Lebensmittelverpackungen, die gleichzeitig dem Erwärmen der Speisen dienen können besonders geeignet, da CPET-Materialien bei der Erwärmung von Speisen bis zu 200 °C und mehr tolerieren können und gleichzeitig bei Temperaturen, bei denen die Lebensmittel tiefgefroren sind, immer noch schlagzäh sind.
Solche Materialien müssen bei hohen Formtemperaturen kristallisiert werden, um eine ausreichende Wärmestabilität zu besitzen. Gleichzeitig wird das Material durch das Halten bei der Kristallisationstemperatur in weichem Zustand dem Werkzeug entnommen, sodass nur Werkzeuge verwendet werden können, bei denen keine Hinterschneidungen vorhanden sind. Anderenfalls würde bei der Entnahme der tiefgezogenen Folie die ihr aufgeprägte Form beeinträchtigt und der Formkörper unbrauchbar. Dem wurde bislang so Rechnung getragen, dass das Tiefziehwerkzeug mit Schiebern versehen ist, welche bei der Ausformung des Formkörpers in die Werkzeugkavität hineinragen und vor der Entformung des Formkörpers aus der Tiefziehform wieder zurückgezogen werden, damit die aus dem Tiefziehwerkzeug entnommene, noch warme Folie nach dem Formgebungsschritt entformt werden kann, ohne dass die Formgebung darunter leidet.
Andere Materialien als CPET sind hier weniger problematisch, da dort die Formgebung mit einer heißen Folie bei gekühltem Werkzeug vorgenommen werden kann. Die tiefgezogene Folie hat also nach dem Formgebungsschritt schon eine gewisse Verfestigung erfahren.
Bei CPET-Materialien ist es wichtig, das Formteil in warmem Zustand aus dem heißen Werkzeug zu entnehmen, wobei das Formteil dann häufig in eine so genannte Kaltform überführt und dort abgekühlt wird.
Problematisch bei den bisher verwendeten Tiefziehwerkzeugen ist die Verwendung der Schieber, die einen aufwändigen Antriebsmechanismus verlangen und somit die Tiefziehwerkzeuge teuer und wartungsintensiv machen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Tiefziehwerkzeug vorzuschlagen, bei dem mit heißem Werkzeug insbesondere CPET-Tiefziehfolien zu Formkörpern verarbeitet werden können, welche Hinterschneidungen aufweisen und die die Nachteile der bisher verwandten Tiefziehwerkzeuge vermeiden.
Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Tiefziehwerkzeug erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Werkzeug eine Kavitat mit einem umlaufenden Rand und mindestens ein am Rand um eine Schwenkachse schwenkbar gelagertes Werkzeugteil mit einem Vorsprung umfasst, welches aus einer ersten Schwenkposition in eine zweite Schwenkposition überführbar ist, wobei der Vorsprung des Werkzeugteils in der ersten Schwenkposition vom Rand aus ins Innere der Kavitat des Werkzeugs hineinragt und wobei der Vorsprung in der zweiten Schwenkposition des Werkzeugteils in einer Stellung angeordnet ist, in der es in Entnahmerichtung gesehen nicht mehr in die Kavitat hineinragt.
Überraschend lassen sich mit einem verschwenkbaren Werkzeugteil, welches einen Vorsprung zur Bildung von Hinterschneidungen umfasst und welches schwenkbar gelagert ist, in sehr einfacher Weise Hinterschneidungen bei Tiefziehformkörpern aus CPET-Materialien erzeugen und die weiche Tiefziehfolie in der tiefgezogenen Form aus dem heißen Werkzeug entformen, ohne dass die beim Tiefziehen der Folie aufgeprägte Form dadurch beeinträchtigt wird. Beim Herausnehmen des Formkörpers in Entnahmerichtung aus der Form schwenken das Werkzeugteil mit dem Vorsprung, oder die Werkzeugteile mit den Vorsprüngen, aus der ersten Schwenkposition (Position, in der die Tiefziehfolie verformt wird) in eine zweite Schwenkposition, in der sie nicht mehr in die Kavitat hineinragen.
Dadurch wird der Weg für den Formkörper freigegeben, und ein Entformen ohne Beeinträchtigung der Form des Formkörpers wird möglich.
Aufgrund der Tatsache, dass mit einem heißen Werkzeug gearbeitet werden kann und der Formkörper gegebenenfalls erst danach abgekühlt werden kann, sind hohe Traktaten in der Herstellung möglich.
Bevorzugt wird der Winkel der Schwenkbewegung des Werkzeugteils beim Verschwenken von der ersten in die zweite Position weniger als 90 ° betragen, wobei die Schwenkbewegung bezüglich der ersten und der zweiten Position jeweils durch einen Anschlag begrenzt wird.
Damit vermeidet man, dass die Werkzeugteile in eine Totposition verschwenkt werden, aus der heraus sie nur durch besondere Maßnahmen zurückver- schwenkt werden können. Ein Vorspannen der Werkzeugteile mittels einer Feder ist ungünstig, da dies die Entnahme der tiefgezogenen Folie as dem Werkzeug erschwert.
Bleibt der Winkel der Schwenkbewegung kleiner als 90 °, dann werden die Werkzeugteile spätestens beim Einführen weiterer Folie wieder in ihre erste Position sicher zurückgeschwenkt. Eine Überprüfung der korrekten Lage der Werkzeugteile vor Beginn des nächsten Tiefziehvorgangs kann damit entfallen.
Darüber hinaus lässt sich ein weiterer Vorteil erreichen, nämlich, dass das Werkzeugteil bei entsprechender Lagerung bereits aufgrund seines Eigengewichts aus der zweiten Schwenkposition in die erste Schwenkposition zurückfällt. Dies bedeutet, dass die Werkzeugteile mit den Vorsprüngen in dem Augenblick, in dem der Formkörper aus dem Tiefziehwerkzeug entnommen ist, momentan wieder in die erste Schwenkposition zurückfallen und somit sofort wieder in der Position angeordnet sind, in der ein erneuter Tiefziehvorgang durchgeführt werden kann.
Dem kann durch eine entsprechende Anordnung des Schwenklagers des Werkzeugteils und eine Verteilung des Eigengewichts bezüglich der Schwenkachse nachgeholfen werden.
Will man unterschiedlich ausgeprägte Hinterschneidungen an den Formkörpern mit einem Tiefziehwerkzeug realisieren kann dies einfach dadurch geschehen, dass man den Abstand der Schwenkachse des Werkzeugteils zum Rand der Kavitat einstellbar macht.
Eine alternative oder ergänzende Lösung hier kann darin liegen, den Vorsprung am Werkzeugteil verschieblich anzuordnen.
Wird eine solche Spezialfunktion nicht benötigt, wird das Werkzeugteil mit dem Vorsprung bevorzugt einstückig ausgebildet.
Eine Modifikation der Hinterschneidungen bei ansonsten gleichem Tiefziehwerkzeug lässt sich dann auch einfach realisieren, wenn das Werkzeugteil lösbar am Werkzeug gehalten wird. Dann lässt sich das Werkzeugteil selbst mit dem Vorsprung einfach gegen ein Werkzeugteil mit einem anders geformten Vorsprung, der beispielsweise stärkeren oder weniger stark in die Kavitat hineinragt, austauschen.
Für die eingangs angesprochenen Schnappdeckelverschlüsse reichen Vorsprünge aus, die in der ersten Position ca. 3/10 bis 10/10 mm in die Kavitat hineinragen.
Die Schwenkachse des Werkzeugteils wird vorzugsweise bezüglich des Randbereichs dem Kavitat an der sie angeordnet sind mit tangentialer Ausrichtung angeordnet.
Für die Schnappdeckelverschlüsse werden bevorzugt mindestens zwei, weiter bevorzugt mindestens drei, schwenkbar gelagerte Werkzeugteile verwendet, die insbesondere in gleichförmigen Winkelabständen am Rand der Kavitat angeordnet sind. Die Erfindung betrifft des weiteren ein Verfahren zum Tiefziehen einer Folie, insbesondere aus einem CPET-Material zur Herstellung eines Formkörpers, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:
a) Bereitstellen der Folie;
b) Beheizen eines Tiefziehwerkzeugs auf eine vorgegebene Temperatur;
c) Einführen der Folie in das geöffnete, beheizte Tiefziehwerkzeug;
d) Schließen des Werkzeugs und Anlegen der Folie an das Werkzeug;
e) Öffnen des Werkzeugs und Entnehmen der tiefgezogenen Folie aus dem beheizten Werkzeug;
f) Abkühlen der tiefgezogenen Folie.
Erfindungsgemäß wird hierbei als Tiefziehwerkzeug ein Werkzeug wie zuvor beschrieben verwendet.
Das Werkzeug wird bei der Verarbeitung von CPET-Materialien vorzugsweise auf eine Temperatur von 170 bis 180 °C aufgeheizt, da bei dieser Temperatur die Folie schnell auf eine Temperatur erwärmt wird, bei der die Kristallations- vorgänge in dem CPET-Material ausreichend schnell ablaufen.
Um die Haltezeit im Werkzeug zu verkürzen, wird die Folie bevorzugt vorgewärmt in das Werkzeug eingeführt, wobei bevorzugte Vorwärmtemperaturen für CPET-Materialien im Bereich von 100 bis 120 °C liegen. Die Folie ist bei solchen Temperaturen noch problemlos handhabbar. Das Anlegen der Folie an das Werkzeug geschieht, wie an sich bekannt, entweder mittels Unterdruck oder mittels Druckluft, oder aber kombiniert mittels Verwendung von Unterdruck und unterstützend von Druckluft.
Wie bereits eingangs beschrieben, wird die tiefgezogene Folie bei dem beheizten Werkzeug in heißem Zustand aus dem Werkzeug entnommen, wobei die Folie zwar ihre Form halten kann, jedoch noch weich ist und bei der Verwendung eines anderen als des erfindungsgemäßen Tiefziehwerkzeugs durch Teile, die eine Hinterschneidung erzeugen sollen, Schaden nehmen würde.
Die tiefgezogene Folie kann forciert abgekühlt werden, beispielsweise durch das Beblasen mit kalter Luft. Eine andere Möglichkeit besteht darin, das Abkühlen durch eine gekühlte Form zu unterstützen, wobei dabei die tiefgezogene Folie in die gekühlte Form eingeführt wird.
Bevorzugt wird die Folie in dem beheizten Tiefziehwerkzeug so lange gehalten, bis das CPET-Material einen Kristallisationsgrad von ca. 24 % oder mehr aufweist.
Dies stellt sicher, dass das CPET-Material für Lebensmittelverpackungen eine ausreichende Wärmestabilität aufweist und beispielsweise das Erwärmen von Speisen in der Mikrowelle problemlos erlaubt.
Andererseits wird bevorzugt die Folie in dem beiheizten Werkzeug nur so lange gehalten bis ein Kristallisationsgrad der CPET-Materials von maximal 28 % erhalten wird. Höhere Kristallisationsgrade haben den Nachteil, dass das Material zu spröde wird und die Schlagzähigkeit zu stark abnimmt. Bevorzugt wird die Folie als Endlosmaterial bereitgestellt, wobei dann bevorzugt die tiefgezogenen Formkörper in dem Endlosmaterial zunächst verbleiben, in diesem Zustand dann zur gekühlten Form weitertransportiert werden und erst danach aus dem Überstand der Folie ausgestanzt und vereinzelt werden. Der Überstand kann als Endlosmaterial am Ende des Vorgangs aufgenommen und wieder aufgewickelt werden.
Bevorzugt wird die Folie, die als Endlosmaterial bereitgestellt wird, im Wesentlichen in einer Ebene geführt, wobei dann das Tiefziehwerkzeug und gegebenenfalls die gekühlte Form im gleichen Takt aus einer Arbeitsposition in eine Transportposition abgesenkt werden, sodass die Folie in dem abgesenkten Zustand des Tiefziehwerkzeugs und gegebenenfalls der gekühlten Form weitertransportiert wird und worauf dann das Tiefziehwerkzeug und gegebenenfalls die gekühlte Form wieder in die Arbeitsposition angehoben werden, um den nächsten Tiefziehvorgang durchführen zu können. Gleichzeitig wird die im vorgehenden Takt tiefgezogene Folie in die gekühlte Form eintauchen und dort abgekühlt werden.
Diese und weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnungen noch näher erläutert. Es zeigen im Einzelnen:
Figur 1: Ein erfindungsgemäßes Tiefzieh Werkzeug;
Figur 2: eine vergrößerte Einzelheit aus dem Tiefziehwerkzeug der Figur 1;
Figur 3: ein schematisch dargestellter Verfahrensablauf des erfindungsgemäßen Tiefziehverfahrens; und
Figuren 4a) und 4b): erfindungsgemäß hergestellte Formkörper. Figur 1 zeigt ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnetes Tiefziehwerkzeug mit einer kreisrunden Kavitat 12, welche von einem weiter rückspringenden Ringbereich 14 begrenzt wird. In dem Ringbereich 14 sind an verschiedenen Positionen in Umfangsrichtung Unterdrucköffnungen 16 angeordnet, über welche in dem Raum zwischen einer auf das Tiefziehwerkzeug 10 aufgelegten Tiefziehfolien (nicht dargestellt) und der Kavitat 12 ein Unterdruck erzeugt werden kann, aufgrund dessen die Tiefziehfolie dann an die Oberfläche des Tiefziehwerkzeugs 10 angelegt wird.
Um bei dem zu schaffenden Formkörper, der hier die Form eines so genannten Schnappdeckels aufweist, im Randbereich Vorsprünge einprägen zu können, sind an dem Tiefziehwerkzeug 10 in regelmäßigen Winkelabständen am Rand drei Werkzeugteile 18 angeordnet, die aus der in Figur 1 gezeigten ersten Schwenkposition heraus in eine zweite Schwenkposition verschwenkt werden können.
In der in Figur 1 dargestellten ersten Schwenkposition ragen die Werkzeugteile 18 mit an einem freien Ende angeordneten Vorsprüngen 20 ins Innere der Kavitat 12 bzw. dessen Ringbereich 14 hinein und bilden so Hinterschneidungen.
Diese Vorsprünge bilden sich bei dem herzustellenden Schnappdeckel dann als nach innen weisende Erhebungen aus, mit denen der Schnappdeckel unter dem Rand eines Bodenteils, beispielsweise eines Bechers, einer Schale oder eines Tellers oder dergleichen greifen und einrasten kann.
Diese Deckel dienen dem Verschließen des Bodenteils, um die verpackten Lebensmittel beim Erwärmen mittels Mikrowelle oder aber auch im Herd vor einem allzu starken Austrocknen zu schützen. Solchermaßen verpackte Le- bensmittel können deshalb direkt mit der Verpackung in die Mikrowelle eingeschoben und erwärmt, bzw. gegart werden.
Figur 2 zeigt in Vergrößerung eine Einzelheit der Figur 1, nämlich ein Werkzeugteil 18, nunmehr jedoch in einer Schwenkposition, die einer zweiten Schwenkposition entspricht, in der der Vorsprung 20 in Entnahmerichtung pro- jiziert nicht mehr in den Bereich des Ringbereichs 14 bzw. der Kavitat 12 hineinreicht. Damit wird deutlich, dass ein aus dem Werkzeug 10 entnommener Formkörper, der sich noch in heißem Zustand befindet und entsprechend weich ist, ohne Beeinträchtigung seiner Form aus dem Tiefziehwerkzeug 10 entnommen werden kann, da beim Entnehmen das Werkzeugteil 18 sich zusammen mit dem durch den Vorsprung 20 eingeprägten Erhebung (Einbuchtung) zusammen nach oben in Entnahmerichtung bewegt und den Formkörper in der in Figur 2 gezeigten Stellung dann völlig frei gibt, sodass dieser ungehindert vom Tiefziehwerkzeug 10 entnommen und zur Kühlung weiter transportiert werden kann.
Bei dem in Figur 2 gezeigten Werkzeugteil 18 ist der Vorsprung 20 einstückig an das Werkzeugteil 18 angeformt. Um unterschiedliche Hinterschneidungen realisieren zu können bzw. den Vorsprung 20 gegen einen anderen Vorsprung austauschen zu können, ist das Werkzeugteil 18 lösbar an dem Tiefziehwerkzeug 10 gehalten, beispielsweise verschraubt. In der in Figur 2 gezeigten ausgeschwenkten Form lässt sich (in der Darstellung nicht sichtbar) unter dem Werkzeugteil 18 ein Befestigungselement (z.B. Schraube) lösen und somit das Werkzeugteil 18 aus dem Tiefziehwerkzeug 10 entnehmen.
Figur 3 zeigt schematisch den Verfahrensablauf zur Herstellung eines Formkörpers entsprechend der vorliegenden Erfindung, wobei hier bevorzugt Endlosmaterial in Form einer CPET-Folie 22 von einem Wickel 24 abgezogen wird und über nicht gezeigte Führungsrollen einem Tiefziehwerkzeug 26 zugeführt wird. Das Tiefziehwerkzeug 26 wird auf eine Kristallisationstemperatur des CPET-Materials beheizt (bevorzugter Temperaturbereich sind 170 bis 180 °C). An der Oberseite des Tiefziehwerkzeugs 26 ist eine so genannte Glocke 28 angeordnet, die eine Kavitat 30 des Tiefziehwerkzeugs 26 überspannt und während des Tiefzieh-Arbeitszyklus die Folie außerhalb des Randes der Kavitat 30 gegen das Tiefziehwerkzeug 26 drückt. In diesem Stadium wird dann auf Seiten des Tiefziehwerkzeugs 26 ein Unterdruck angelegt, sodass sich die Folie in die Kavitat 30 hinein verformt und sich insbesondere auch um Vorsprünge 32 von am Tiefzieh Werkzeug 26 schwenkbar gehaltenen Werkzeugteilen 34 herum an die Oberfläche des Tiefziehwerkzeuges eng anlegt. Das Anlegen der Folie an die Werkzeugoberfläche kann durch das Erzeugen eines Überdrucks innerhalb der Glocke 28 unterstützt werden.
In diesem Zustand wird die Tiefziehfolie 22 für eine Zeit gehalten, in der sich ein Kristallisationsgrad in dem CPET-Material von 24 bis 28 % einstellt. Dann wird das Tiefziehwerkzeug 10 nach unten aus der Transportebene der Folie 22 abgesenkt und die Folie 22 um einen Takt weitertransportiert, sodass die zuvor gebildeten Schnappdeckel oberhalb einer so genannten Kaltform 36 angeordnet sind und von dieser zur forcierten Kühlung aufgenommen werden können.
Die Kaltform 36 weist dabei nicht mehr alle Einzelheiten des Tiefziehwerkzeugs 26 auf, insbesondere fehlen die Vorsprünge 32 bzw. die hierzu gehörenden Werkzeugteile 34.
Beim Absenken des Tiefziehwerkzeugs 26 verschwenken die Werkzeugteile 34 nach oben, sodass die Vorsprünge 32 in der Projektion gesehen aus dem Bereich der Kavitat 30 herausschwenken und somit den Bereich der tiefgezoge- nen Folie insbesondere auch den eingeformten Einbuchtungen freigeben und den ungehinderten Transport der Folie erlauben.
Stromab von der Kaltform 36 findet dann ein Schneid- oder Stanzschritt in einer Schneid- oder Stanzvorrichtung 40 statt, die hier nur symbolisch mit einer Messerkante angedeutet ist. Hier werden dann die Formkörper (im besonderen hier Schnappdeckel) aus der Endlosfolie herausgestanzt und als Stapel 42 getrennt von einem Folienrest 44 gesammelt. Der Folienrest 44 kann wieder auf einem Wickel 46 aufgenommen werden oder aber auch direkt zerkleinert einem Extruder wieder zugeführt werden mit dem man die Endlosfolie 22 erneut produzieren kann.
Die Figuren 4a) und 4b) zeigen schließlich aus CPET-Material hergestellte Formkörper, wobei der in Figur 4a) gezeigte Formkörper ein Schnappdeckel 50 darstellt mit einem ebenen Mittelbereich 52 an den sich ein hoch gewölbter Rand 54 anschließt.
In dem Rand 54 sind radial nach innen weisende Einbuchtungen 56 angeordnet, die in ihrer Form den Vorsprüngen des verwendeten Werkzeugteils bei dem Tiefziehwerkzeug in dem Formgebungsschritt entsprechen. Diese Einbuchtungen 36 sorgen für eine Schnappverbindung des Schnappdeckels 50 mit einem zugehörigen Unterteil (hier Schale 60), welche von einem nach außen umgebogenen Rand 62 begrenzt wird. Beim Aufsetzen des Schnappdeckels 50 auf die Schale 60 greifen die Einbuchtungen 56 unter den Rand 62 des Unterteils 60 und sorgen so für einen sicheren Halt des Deckels 50 auf der Schale 60. Es ist klar, dass hiermit kein abdichtender Verschluss der Schale 60 erzielt wird, was im vorliegenden Fall auch gar nicht gewünscht wird, denn in dem verschlossenen Zustand soll ein in der Schale 60 sich entwickelnder Wasserdampf keinen Druck aufbauen, sondern soll die darin enthaltene Luft zunächst verdrängen können ohne dass sich der Schnappdeckel 50 ablöst und abhebt.
Die Verbindung durch die Einbuchtungen 56 am Rand 62 sind zum einen stabil genug und erlauben die Ausbildung eines geringen Luftspaltes zwischen dem Schnappdeckel 50 und der Schale 60, sobald sich der Gasraum in der Schale 60 erwärmt, sodass in der Schale 60 beim Erwärmen kein Druck aufgebaut wird.
Andererseits ist der sich bildende Spalt so klein, dass ganz überwiegende Teile der entstehenden Feuchtigkeit, sprich Wasserdampf, in der Schale 60 zurückgehalten wird, sodass es nicht zu einem Austrocknen der darin erwärmten Lebensmittel führt.
Aufgrund der Verwendung des erfindungsgemäßen Tiefziehwerkzeugs bei der Herstellung der Schnappdeckel 50 lassen sich die Einbuchtungen 56 präzise an dem Rand 54 des Deckels anordnen, sodass dieser mit definierter Geometrie auf der Schale 60 gehalten wird.
Dadurch lässt sich sehr präzise der zuvor beschriebene Effekt bei der Erwärmung der Lebensmittel erzielen. Gleichzeitig ist damit auch ein ausreichender Schutz gegen Feuchtigkeitsverlust beim Tiefgefrieren von Lebensmitteln gegeben.

Claims

Patentansprüche
Tiefziehwerkzeug für die Herstellung eines Formkörpers aus einer Tiefziehfolie, wobei das Werkzeug eine Kavitat mit einem umlaufenden Rand und mindestens ein am Rand um eine Schwenkachse schwenkbar gelagertes Werkzeugteil mit einem Vorsprung umfasst, welches aus einer ersten Schwenkposition in eine zweite Schwenkposition überführbar ist, wobei der Vorsprung in der ersten Schwenkposition des Werkzeugteils vom Rand aus in Richtung des Inneren der Kavitat des Werkzeugs hineinragt und wobei der Vorsprung in der zweiten Schwenkposition des Werkzeugteils, in einer Stellung angeordnet ist, in der es in einer zur Entnahmerichtung parallelen Projektion gesehen, nicht mehr in die Kavitat hineinragt.
Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel der Schwenkbewegung des Werkzeugteils beim Verschwenken von der ersten in die zweite Position weniger als 90 ° beträgt, wobei die Schwenkbewegung bezüglich der ersten und der zweiten Position durch jeweils einen Anschlag begrenzt wird.
Werkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeugteil so gelagert ist, dass es aufgrund seines Eigengewichts aus der zweiten Schwenkposition in die erste Schwenkposition zurückfällt.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Schwenkachse des Werkzeugteils zum Rand der Kavitat einstellbar ist.
5. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung am Werkzeugteil verschieblich angeordnet ist.
6. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeugteil lösbar am Werkzeug gehalten ist.
7. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung in der ersten Position ca. 3/10 bis 10/10 mm in die Kavitat hineinragt.
8. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkachse des Werkzeugs bezüglich des Randes mit tangentialer Ausrichtung angeordnet ist.
9. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug mindestens zwei schwenkbar gelagerte Werkzeugteile umfasst.
10. Verfahren zum Tiefziehen einer Folie, insbesondere aus einem CPET- Material, zur Herstellung einer Formkörpers, umfassend die Schritte: a) Bereitstellen der Folie; b) Beheizen eines Tiefziehwerkzeugs auf eine vorgegebene Temperatur; c) Einführen der Folie in das geöffnete, beheizte Tiefziehwerkzeug; d) Schließen des Werkzeugs und Anlegen der Folie an das beheizte Werkzeug; e) Öffnen des Werkzeugs und Entnehmen der tiefgezogenen Folie aus dem beheizten Werkzeug; f) Abkühlen der tiefgezogenen Folie; dadurch gekennzeichnet, dass als Tiefziehwerkzeug ein Werkzeug gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9 verwendet wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie vorgewärmt in das Werkzeug eingeführt wird, wobei die Vorwärmtemperatur bevorzugt im Bereich von 100 bis 120 °C liegt.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug auf eine Temperatur im Bereich von 170 bis 180 °C beheizt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie mittels Unterdruck und/oder Druckluft an das Werkzeug angelegt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die tiefgezogene Folie in einer gekühlten Form abgekühlt wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie in dem beheizten Tiefziehwerkzeug so lange gehalten wird, bis das CPET-Material einen Kristallisationsgrad von 24 % oder mehr aufweist.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie in dem beheizten Werkzeug so lange gehalten wird, bis ein Kristallisationsgrad des CPET-Materials von maximal 28 % erhalten wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie als Endlosmateriai bereitgestellt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie im Wesentlichen in einer Ebene geführt, und dass das Tiefzieh Werkzeug und gegebenenfalls die gekühlte Form im gleichen Takt aus einer Arbeitsposition in eine Transportposition abgesenkt werden, dass die Folie in der Ebene weitertransportiert wird und dass dann das Tiefziehwerkzeug und gegebenenfalls die gekühlte Form wieder in die Arbeitsposition angehoben werden.
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