DE1165241B - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Hohlkoerpern aus thermoplastischem Kunststoff - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: B 29 c

Deutsche Kl.: 39 a2 -17/02

Nummer: 1165 241

Aktenzeichen: A 23043 X / 39 a2

Anmeldetag: 9. Juli 1955

Auslegetag: 12. März 1964

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Behältern aus Platten bzw. Folien eines weichgemachten thermoplastischen Kunststoffes sowie auf eine Vorrichtung zur Ausübung dieses Verfahrens.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einseitig offene Behälter, insbesondere Becher, Töpfe und Flaschen, auf besonders wirtschaftliche Art und Weise herzustellen, indem einerseits die Materialersparnis bis an die technisch mögliche Grenze ge- ίο trieben und andererseits der Ausstoß einer nach diesem Verfahren arbeitenden Vorrichtung möglichst hoch gehalten wird.

Da die hier in Frage kommenden thermoplastischen Kunststoffe gute Festigkeitseigenschaften, insbesondere eine hohe Zugfestigkeit bzw. Reißfestigkeit in Folienform haben, kann man grundsätzlich die vorgenannten Behälter sehr dünnwandig ausführen. Dabei ist aber dafür Sorge zu tragen, daß die Wandstärke, besonders der Seitenwände der Behälter, über deren gesamte Höhe hin möglichst gleichmäßig ist, was besonders bei den großen Ziehtiefen, wie sie beispielsweise bei Bechern auftreten, verhältnismäßig schwierig zu erreichen ist. Da nämlich die Festigkeit eines mit Flüssigkeit gefüllten Behälters gegen Aufplatzen durch die Festigkeit der dünnsten Wandstelle gegeben ist, muß man dafür sorgen, daß eben diese dünnste Wandstelle ausreichend bemessen ist. Jede Verdickung der anderen Wandstellen demgegenüber bringt keine Erhöhung der Behälterfestigkeit, sondern bedeutet reine Materialverschwendung.

Man hat schon verhältnismäßig flache Behältei dadurch hergestellt, daß man eine erwärmte Folie aus einem thermoplastischen Kunststoff durch einen Preßstempel mechanisch verformte und gegen die Innenfläche einer Form drückte. Man hat auch schon eine derartige mechanische Vorverformung mit einer anschließenden Nachverformung durch Preßluft oder ein anderes Druckmedium kombiniert, wobei sich die Folie dann an die Innenfläche einer Form anlegte und so die endgültige Form des fertigen Behälters erhielt. Die bekannten Verfahren bzw. Vorrichtungen weisen jedoch die vorstehend beschriebenen Nachteile auf. Dabei wird, wie bereits erwähnt wurde, die vorerwärmte Kunststoffolie abschnittweise verschieden gereckt, so daß der daraus hergestellte Behälter verschiedene Wandstärke besitzt. Dadurch ist nicht nur die Festigkeit, sondern auch das Aussehen des fertigen Artikels beeinträchtigt. Außerdem ist man, um die erforderliche Mindestwandstärke an den dünnsten Stellen des Behälters garantieren zu können, gezwungen, von verhältnismäßig dicken Folien auszugehen.

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von
Hohlkörpern aus thermoplastischem Kunststoff

Anmelder:

Jllinois Tool Works Inc., Chicago, JIl. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr. A. Mentzel und Dipl.-Ing. W. Dahlke,

Patentanwälte,

Refrath bei Köln, Frankenforst 137

Als Erfinder benannt:
Charles J. Politis, Athen

Beanspruchte Priorität:
Griechenland vom 20. Juli 1954

Dadurch wird das Gewicht des Behälters unnötig hoch, und diese Behälter sind mit den auf dem Markt befindlichen Behältern aus Papier, Glas oder sonstigen billigeren Werkstoffen nicht mehr konkurrenzfähig.

Vor allem sind aber bisher kein Verfahren und keine Vorrichtung bekanntgeworden, mit denen verhältnismäßig tiefe Behälter zufriedenstellend aus einer plastischen Kunststoffolie hergestellt werden können, d. h. solche Behälter, deren Tiefe den Durchmesser übersteigt. Darüber hinaus ist mit den vorgenannten Verfahren bzw. Vorrichtungen die Herstellung von Kunststoffbehältern mit einer verengten Mündung, beispielsweise von Flaschen, praktisch nicht möglich gewesen.

Eine besondere Schwierigkeit bereitet bei den bekannten Verfahren und Vorrichtungen das Abtrennen des durch mechanisches Vorrecken und anschließendes Aufblasen hergestellten Behälters von dem Rest der ihn umgebenden Kunststoffolie. Besonders bei einer bekannten Vorrichtung, bei der das Verformen der vorgewärmten und dadurch plastifizierten Kunststoffolie zunächst durch einen Preßstempel und dann durch Hineinblasen der vorgeformten Folie in eine Form erfolgt und bei der die Einspannung der Folie nicht am oberen Rand dieser Form, sondern erheblich weiter außerhalb stattfindet, bereitet das Herstellen eines formgenauen Behälters mit an einer vorbestimmten Stelle sauber abgeschnittenem Rand erhebliche Schwierigkeiten.

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Bei einer anderen bekannten Vorrichtung dieser Art, bei der die Verformung lediglich durch Eindrücken eines Preßstempels in eine Hohlform erfolgt, findet das Abschneiden als getrennter Vorgang nach dem Verformen statt, hat aber mit dem eigentlichen Verformungsvorgang keinen funktionellen Zusammenhang.

Die Erfindung bezieht sich also darauf, die bekannten Verfahren und Vorrichtungen der vor-

Im Falle der Verwendung einer Schneckenpresse in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren dient diese Zusatzheizung dann entweder ergänzend zur Kompensation der Abkühlungsverluste oder zum 5 Temperaturausgleich für eine gegebenenfalls mit unterschiedlichen Temperaturen aus der Schneckenpresse austretende Folie.

Zur Ausübung des vorstehend beschriebenen Verfahrens wird vorzugsweise eine Vorrichtung vor

genannten Art besonders hinsichtlich der Herstellung io geschlagen, die einen perforierten, an eine Druckvon Behältern mit gleichmäßiger Wandstärke und luftleitung angeschlossenen Stempel und eine mit exakt vorbestimmter Form, einschließlich eines sauber
abgeschnittenen oberen Behälterrandes, zu verbessern.

Die Erfindung bezieht sich dabei auf ein Verfahren,

diesem axial fluchtende Hohlform umfaßt, wobei der Stempel relativ zur Hohlform axial bewegbar ist. Bei einer solchen Vorrichtung ist ein mit dem Stempel

Wänden abgekühlt wird.

Die Erfindung besteht darin, daß die Folie am oberen Rand der Hohlform längs einer schmalen, praktisch linienförmigen Zone luftdicht eingespannt und nach dem mechanischen Vorrecken und an

bei dem die bis zur Plastifizierung erwärmte Kunst- 15 verbundener und gemeinsam mit diesem bewegter stoffolie zunächst mechanisch in eine Hohlform hin- Dicht- und Schneidring sowie ein den oberen Rand ein vorgereckt und dann durch einen pneumatischen der Hohlform bildender Mündungsring vorgesehen, Druckunterschied zu beiden Seiten der Folie voll- der oberseitig einen axial überstehenden Kragen mit ständig in die Hohlform eingedrückt und an deren abgerundeter Oberkante, einen daran radial nach

20 außen anschließenden Absatz und einen von diesem axial in Richtung auf die Hohlform verlaufenden zylindrischen Teil besitzt, dessen Außendurchmesser fast gleich dem Innendurchmesser des ihn übergreifenden Schneidringes ist, wobei die Kante zwischen schließenden Aufblasen der entstandene Behälter an 25 diesem zylindrischen Teil und dem Absatz als Dichtder genannten linienförmigen Einspannstelle von der und Schneidkante, in Zusammenarbeit mit der entumgebenden Folie abgetrennt wird. sprechenden Innenkante des Schneidringes, dient. Durch diese enge funktionelle Verbindung des Ein- Bei dieser erfindungsgemäßen Vorrichtung schneidet spannens und des Abschneidens der Folie wird sicher- der Dicht- und Schneidring längs einer praktisch gestellt, daß die Lage des Schnittrandes in bezug auf 30 linienförmigen Zone in die Folie, außerhalb des umden durch die Verformung hergestellten Behälter wohl gebördelten oberen Randes des herzustellenden definiert ist und daß die danach hergestellten Behälter Gefäßes, ein, ohne jedoch schon dabei völlig durchunter Einhaltung sehr enger Toleranzen alle Anforde- zutrennen und den Zusammenhalt zwischen dem herrungen erfüllen, die an solche Behälter heute, bei- zustellenden Behälter einerseits und der umgebenden spielsweise für ihre Verwendung in Getränkeauto- 35 Folie andererseits aufzuheben. Dadurch wird eine maten od. dgl., gestellt werden. außerordentlich gute Abdichtung in Form einer linien-Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, daß die förmigen Einkerbung mit der dabei zwangläufig aufInnenseite der Behälterwandung während des mecha- tretenden hohen Flächenpressung und der starken nischen Vorreckens mit einem eingeprägten, ver- Innenkompression der Folie erzielt. Die Einkerbung stärkenden Netzmuster versehen wird. Durch ein sol- 40 durch den Dicht- und Schneidring stört andererseits ches Netzmuster, ob es nun lediglich am Boden oder das Aussehen des fertigen Behälters nicht, da gerade auch über die übrige Behälterwandung hinweg vorgesehen ist, wird die Querstabilität der Behälter, beispielsweise Becher, erhöht, so daß man diese Behälter
mit einer sehr dünnen Wandstärke herstellen kann. 45

Weiterhin wird erfindungsgemäß vorgeschlagen,
daß eine am Rand eingespannte und dazwischen frei
durchhängende plastifizierte Kunststoffolie kontinuierlich und in etwa horizontaler Lage und Vorschubrichtung zwischen eine oder mehrere unter ihr an- 50 Mündungsring berührt, dazwischen aber frei gegeordnete Hohlformen und dazugehörende, über ihr spannt ist.

befindliche Stempel geführt, dann durch gemeinsame Durch diese Maßnahmen ist sichergestellt, daß sich

Abwärtsbewegung der Stempel mechanisch vorgereckt, die im Tiefziehverfahren zu verformende Folie wenigdichtend am Rand der Hohlform(en) eingeklemmt, stens in ihrem Wandteil nicht vorzeitig abkühlt und pneumatisch in diese hineingedehnt wird, dann die 55 dadurch schwerer verformbar wird. Lediglich am Behälter an der Einspannstelle von der übrigen Folie oberen Rand erfolgt eine gewisse Abkühlung, die jeabgetrennt und schließlich durch gemeinsame Ver- doch nicht schädlich, sondern sogar vorteilhaft ist, da wendung von mechanischen Auswerfern und Luft- dadurch eine Verstärkung des Randes und damit eine strahlen ausgeworfen werden. Erhöhung der Querstabilität des Behälters an seinem

Die plastifizierte Kunststoffolie kann dabei selbst- 60 oberen Ende erzielt wird. Weiterhin erfolgt bei der verständlich auch unmittelbar vorher durch eine vorgenannten Vorrichtung auch eine gewisse Abküh-Schneckenpresse hergestellt worden sein und im noch lung am Boden des Stempels und damit am Boden warmen, plastischen Zustand der Verformungsein- des späteren Behälters, durch die ebenfalls ein allzu richtung zugeführt werden. starkes Ausziehen und damit Verdünnen des Behälter-

Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, daß die Folie 65 bodens verhindert wird.

unmittelbar vor ihrer Verarbeitung auf ihrer ganzen Vor allem bleibt jedoch der den Mantel des Behäl-

Fläche gleichmäßig auf die für das Tiefziehen gün- ters bildende Folienteil frei gespannt und wird nicht stigste Temperatur gebracht wird. vor der endgültigen Formgebung abgekühlt.

an dieser Stelle die Abtrennung erfolgt. Abdichtung und anschließendes Abschneiden stehen also in unmittelbarem Zusammenhang miteinander.

Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, daß der Stempel von der Hohlform im eingefahrenen Zustand allseits einen solchen Abstand hat, daß die Folie während des Vorreckens den Stempel nur an dessen freiem Ende, die Hohlform dagegen mehr am

Weiterhin ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Stempel eine etwa ebene Bodenfläche aufweist und an deren äußerem Rand allseits in einem relativ scharfen, ein radiales Übergleiten der Kunststoffolie behindernden Knick in die untere Abrundung des Seitenmantels des Stempels übergeht.

Dadurch wird erreicht, daß der Boden des Behälters während des mechanischen Vorreckens nicht überreckt werden kann und nicht übermäßig verdünnt wird. ίο

Weiterhin wird vorgeschlagen, daß der Stempel einen an eine Druckluftleitung angeschlossenen Hohlraum und viele, von diesem ausgehende und nach außen führende, über die gesamte Oberfläche des Stempels gleichmäßig verteilte Bohrungen umfaßt.

Während es bereits bekannt war, einen Stempel in der Nähe des Bodens des herzustellenden Gefäßes mit Löchern zum Zuführen von Druckluft zu versehen, soll erfindungsgemäß Luft über die gesamte Mantelfläche des Stempels, gleichmäßig verteilt, ausgeblasen werden. Dadurch erfolgt nicht nur ein gleichmäßigerer Kraftangriff, sondern auch, sofern die verwendete Preßluft kalter als die zu verformende Folie ist, eine gleichmäßigere Temperaturführung.

Insbesondere ist dabei vorgesehen, einen mit einer Vielzahl feiner Öffnungen versehenen, als Diffusor für die aus den Bohrungen austretenden Luftströme dienenden Überzug auf dem Stempel zu verwenden, vorzugsweise aus einem Werkstoff geringer Wärmeleitfähigkeit, insbesondere einem engmaschigen textilen Gewebe.

Dieses Merkmal ist für den praktischen Erfolg bei der Herstellung von Behältern außerordentlich wichtig.

Sofern man den Behälter, wie bereits eingangs vorgeschlagen, auf der Innenseite mit einem eingeprägten, verstärkenden Netzmuster versehen will, wird der Stempel, der gegebenenfalls bereits mit dem vorstehend erwähnten Diffusorgewebe überzogen ist, noch mit einem äußeren Überzug aus einem relativ groben Metalldrahtgewebe versehen.

Will man mit einer Vorrichtung gemäß der Erfindung nicht nur Becher od. dgl., sondern Behälter mit verengter Mündung, beispielsweise Flaschen od. dgl., herstellen, so wird dazu vorgeschlagen, daß der verengte Mündungsring sowie die anschließend erweiterte Hohlform der Länge nach in zwei Formhälften unterteilt ist, die zum Entfernen des fertigen Behälters seitlich voneinander trennbar sind.

Vorzugsweise ist weiterhin bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine horizontale Doppelführung für die Kunststoffolie mit zwei seitlich parallel laufenden Greifvorrichtungen vorgesehen, die die Folie in einer solchen Höhe über die Hohlform bzw. die Hohlformen führen, daß auch der in der Mitte der Folie vorhandene sackartige Durchhang die Oberkante der Hohlform bzw. der Hohlformen nicht vor dem Absenken des Stempels berührt.

Die Erfindung wird in Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht der Vorrichtung gemäß der Erfindung,

F i g. 2 eine Draufsicht der Vorrichtung,

Fig. 3 einen vergrößerten Teilausschnitt entlang der Linie 3-3 in Fig. 2,

F i g. 4 die Teilansicht einer Form mit Stempel im Moment der Vorverformung,

Fig. 5 eine Draufsicht auf die Form entlang der Linie 5-5 in Fig. 4,

F i g. 6 einen Querschnitt durch Form und Stempel im Moment der abgeschlossenen Vorverformung,

F i g. 7 ein mit solchen Formen hergestelltes Trinkgefäß oder einen Becher,

F i g. 8 einen vergrößerten Ausschnitt, der einen Teil der neuartigen Vorrichtung zum Herstellen des Artikels ausführlich zeigt,

F i g. 9 einen Ausschnitt, in welchem eine abgeänderte Form des neuartigen Preßstempels und der Form gezeigt wird,

Fig. 10 einen Ausschnitt, in welchem Preßstempel und Form von F i g. 9 in der Stellung gezeigt werden, die sie bei der Formung des Behälters einnehmen,

Fig. 11 eine perspektivische Ansicht eines Behälters, der mit Hilfe der in Fig. 9 und 10 gezeigten Vorrichtung geformt wird,

Fig. 12 eine Form mit Stempel zum Herstellen von Flaschen mit verengtem Hals, beispielsweise Milchflaschen,

Fig. 13 eine Draufsicht auf die Form der Fig. 12 entlang der Linie 13-13,

Fig. 14 einen vergrößerten Querschnitt entlang der Linie 14-14 in Fig. 11,

Fig. 15 eine Draufsicht, die eine Form mit mehreren Formnestern darstellt und die Wesenszüge der in Fig. 12 und 13 gezeigten Vorrichtung enthalt.

Unter Berücksichtigung der in den Zeichnungen angegebenen Zahlen — wobei gleiche Zahlen gleiche Teile bezeichnen — wird in F i g. 1 und 2 eine Vorrichtung 20 gezeigt, die gewisse Merkmale der Erfindung aufweist. Zu dieser Vorrichtung gehört ein Unterbau 22 mit einem Paar Gleitschienen 24 und 26, die einen Formentisch 28 gleitbar tragen, so daß er sich entlang der punktierten Linien hin- und herbewegen kann. Der Formentisch 28 trägt mehrere Formen 30, die nachstehend im einzelnen beschrieben werden. Ein hydraulischer Zylinder 32, der bei 34 drehbar mit dem Untergestell verbunden ist, und eine Kolbenstange 36, die in 38 drehbar mit dem Formentisch verbunden ist, bewirken die Hin- und Herbewegung des Formentisches. Eine Anzahl Preßstempel 40 sind auf einem Stempelträger 42 montiert und können in die Formen eingeführt werden. Der Stempelträger 42 ist mit dem unteren Ende einer Kolbenstange 44 verbunden, an deren oberem Ende der im^ylinder 48 bewegliche Kolben 46 befestigt ist. Der Zylinder 48 ist über den Ständer 50 mit dem Unterbau 22 verbunden. Die zur Betätigung der Zylinder erforderliche hydraulische Druckflüssigkeit wird durch eine vom Elektromotor 54 betriebene Pumpe 52 geliefert. Die Pumpe 52 ist mit beiden Seiten des doppelt wirkenden Zylinders 32 durch Leitungen (nicht dargestellt) verbunden. In der gleichen Weise ist der Zylinder 48 mit der Pumpe 52 verbunden, wobei die untere Zuleitung mit 56 bezeichnet ist. Eine Schalttafel 58 enthält eine Reihe von Zeiteinstellungsvorrichtungen und Steuerventilen zur Regelung der Bewegungen der Zylinder 32 und 48 und anderer Elemente der nachstehend noch zu beschreibenden Vorrichtungen. Da die Zeiteinstellungsapparate und Steuerventile nach bekannter Weise hergestellt und eingebaut werden, brauchen sie hier nicht genauer beschrieben zu werden. Gemäß der Erfindung werden die Behälter oder andere Hohlkörper vorzugsweise aus einer kontinuierlichen Folie organischen plastischen Materials, beispielsweise Polystyrol oder modifiziertem Polystyrol, hergestellt. Gemäß einer bevorzugten Anwendung der Erfindung wird die Folie aus Kunststoff Vorzugs-

weise direkt aus einem Extruder oder einer sonstigen Vorrichtung zur Herstellung der Folie zwischen die Preßstempel und Formen geführt. So wird z. B. in Fig. 2 gezeigt, daß sich ein Extruder 60 von bekannter Bauart direkt neben der Vorrichtung 20 befinden kann und so eingestellt wird, daß er eine Folie 62 kontinuierlich mit einer im wesentlichen gleichmäßigen Geschwindigkeit formt, die von der Arbeitsgeschwindigkeit der Vorrichtung 20 bestimmt

tisch 28 auf eine Rutsche oder ein Förderband (nicht näher dargestellt), die sich neben der Vorrichtung 20 befinden. In Fig. 7 ist ein Behälter 94 abgebildet, der nach dem neuen Verfahren und mit der erfindungs-5 gemäßen Vorrichtung hergestellt worden ist. Dieser Behälter ist im Vergleich zu seinem Durchmesser verhältnismäßig tief und kann beispielsweise als ein nur einmal zu benutzender Trinkbecher, ähnlich wie die bisher aus Papier hergestellten, benutzt werden. Da-

wird. Die Folie wird abschnittsweise an den gegen- io mit solche Kunststoffbecher im Handel mit ähnlichen

überliegenden Längskanten durch die Greifvorrich- Papierbechern konkurrieren können, müssen sie sehr

tungen 64 und 66 erfaßt und unter die Preßstempel leicht, d. h. ihre Wände sehr dünn sein. Es hat sich

geführt, und zwar zu einem Zeitpunkt, in dem sich herausgestellt, daß bei Anwendung des Verfahrens

die Preßstempel in ihrer oberen Lage befinden. Wäh- und der Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung

rend des Formungsvorganges wird die Folie von den 15 ein Becher 94 mit einer ebenso oder noch dünneren

Greifvorrichtungen festgehalten. Zur Betätigung der Wandung als das für viele bekannte Becher benutzte

Greifvorrichtungen steht jede geeignete Vorrichtung Papier (beispielsweise 0,1 mm) hergestellt werden

zur Verfügung. Dazu können z. B. ein Paar doppelt- kann.

wirkende hydraulische Zylinder 68 und 70 gehören, Die F i g. 4, 5, 6 und 8 zeigen Einzelteile, wie Preßderen Kolben über die Stangen 72 und 74 mit den 20 stempel, Gesenke und Formen, gemäß der Erfindung. Greifvorrichtungen verbunden sind. Um die richtige Der Hauptkörper 96 der Form 30 besteht aus einem Spannung in der aus dem Extruder austretenden verhältnismäßig billigen Material, während der obere Kunststoffolie aufrechtzuerhalten, deren vorderes Ring 98 aus gehärtetem Stahl gefertigt ist. Haupt-Ende beim Formungsvorgang stationär unter den körper und oberer Formenring bilden gemeinsam den Preßstempeln gehalten wird, ist eine Rolle 76 vor- 35 Formenhohlraum 100, der der Gestalt des zu formengesehen, die federnd gegen die Folie drückt. Das An- den Hohlkörpers entspricht. Damit die Luft während pressen der Rolle gegen die Folie geschieht durch der Formgebung gleichmäßig aus allen Teilen des bekannte Vorrichtungen, die nicht weiter dargestellt Formenhohlraumes entweichen kann, befinden sich sind. Die Rolle 76 bildet während des Formungs- im Boden des Formenkörpers 96 eine Vielzahl von Vorganges der Behälter oder Hohlkörper eine Schlaufe 30 Entlüftungslöchern 102. Diese Luftkanäle befinden in der Kunststoffolie. Wenn die Folie von den Grei- sich kreisförmig vorzugsweise in der Nähe der äußefern weiterbefördert wird, zieht sich die Rolle zurück,
dabei wird die Schlaufe gestreckt und sie verschwindet.

Um die Folie in der oben beschriebenen Weise zu 35 Behältern formen zu können, muß sie die richtige Verformungstemperatur aufweisen. Deshalb werden Beheizungsvorrichtungen, beispielsweise elektrische Strahlungserhitzer, über die Folie montiert, und zwar

dicht neben die Fertigungsstation der Behälter. Wäh- 40 Preßstempels kleiner als die entsprechenden Abmesrend des Formungsvorganges liegt ein Teil der Folie sungen des Formenhohlraumes sind, so daß kein Teil unter der Beheizungsvorrichtung und wird gleich- der Kunststoffolie gegen irgendeinen Teil der Wand mäßig auf die gewünschte Temperatur erhitzt. Dieser des Formenhohlraums angepreßt wird, wenn der Teil wird dann später der Verformungsvorrichtung Preßstempel die in F i g. 6 abgebildete Stellung einzugeführt. Es ist wichtig, daß die Greifvorrichtung 64 45 genommen hat. Der Preßstempel dient also nur dazu, und 66 auf Führungen 80 und 82 gleiten, die so an- die sich oberhalb der Form befindende Kunststoffgeordnet sind, daß die Kunststoffolie in einem be- folie zu strecken und in den Formenhohlraum hineinstimmten Abstand über den Formen 30 gehalten und zuziehen und so den Behälter teilweise vorzuformen. eine vorzeitige stellenweise stattfindende Abkühlung Nach Beendigung der Vorverformung des Behälters der Folie vermieden wird. Fände eine solche Abküh- 50 durch den Stempel wird Druckluft im wesentlichen lung vorzeitig statt, so wurden die geformten Behälter gleichmäßig in im wesentlichen alle Teile des teilunerwünschte, verhältnismäßig dicke Materialansamm- weise vorgeformten Behälters eingeführt, so daß die lungen und Flußlinien an den Stellen der vorzeitigen Behälterwand gedehnt und gegen die Wand des Abkühlung aufweisen. Formenhohlraums gepreßt wird. Damit die Druckluft

Nach beendigtem Formungsvorgang und nach Ab- 55 dieses bewirken kann, ist es erforderlich, das obere

trennung der geformten Behälter von der Kunststoff- Ende des vorgeformten Behälters abzudichten. Auf

folie in einer später noch zu beschreibenden Weise welche Weise diese Abdichtung gemäß der Erfindung

bewegt der hydraulische Zylinder 32 den Formen- erfolgt, zeigt F i g. 8.

tisch 28 in die in F i g. 2 gezeigte Stellung. In dieser Über den rund ausgebildeten oberen Rand 112 des

Lage befindet sich der Formentisch 28 über der Aus- 60 Formringes 98 wird die Folie derart geformt, daß der

werferplatte 84, die mehrere Auswerferstifte 86 trägt. Behälter oder Becher eine Lippe 114 erhält. Ferner

Die Auswerferplatte 84 kann mit Hilfe eines hydrau- ist der obere Mündungsring 98 mit einer ringförmigen

lischen Zylinders 88 gehoben und gesenkt werden. Schulter 116 versehen, deren Breite im wesentlichen

Wird die Auswerferplatte 84 gehoben, so gleiten die der Stärke der Kunststoffolie entspricht und die eine

Auswerferstifte 86 durch Öffnungen in die Formen 65 umlaufende ringförmige Greif- und Scherkante auf-

und werfen die Behälter aus den Formen aus. Ein weist. Der Schneidring 106 ist mit einem ringförmigen

aus mehreren öffnungen 90 des Rohres 92 austreten- Flansch 120 ausgerüstet, dessen ebenfalls ringförmige

der Preßluftstoß bläst die Behälter über den Formen- Greif- und Scherkante 122 mit der Greif- und Scher

ren Formwand. Ferner ist eine öffnung 104 im Boden der Form zum Durchlaß eines Auswerferstiftes vorhanden.

Die eigentliche Preßvorrichtung besteht aus dem Preßstempel 108 und dem Schneidring 106. Beide Teile sind in der dargestellten Weise durch eine Schraube 110 am Stempelträger 42 befestigt. Es wird darauf hingewiesen, daß Durchmesser und Länge des

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kante 118 zusammenwirkt. Der obere Mündungsring einen Becher so zu formen, daß die Wandstärke vom 98 ist bei 124 ausgespart, um den Flansch 120 auf- Boden an gleichmäßig und der Boden selbst verhältnehmen zu können. Während der ersten Vorverfor- nismäßig dick wird.

mung des Behälters durch den Preßstempel wird der Nach der Herstellung der Becher oder Behälter in

Stempelträger 42 so weit gesenkt, daß der obere 5 der oben beschriebenen Weise und nach Abkühlung Mündungsring 98 und der Schneidring 106 die in derselben, die in 1 bis 2 Sekunden geschehen kann, F i g. 8 gezeigte Stellung einnehmen. Nach Erreichen wird die Lippe des Bechers von dem anhängenden dieser Stellung, wobei also die Kante 122 etwas über Teil der Folie getrennt. Gemäß der Erfindung geder Kante 118 liegt, dringen beide Kanten gleichzeitig schieht das dadurch, daß der Formenträger 42 zuin die Kunststoffolie ein und bewirken einen luft- io nächst durch Einführung hydraulischer Preßflüssigdichten Abschluß. Nach Beendigung der vollkomme- keit in das untere Ende des Zylinders 48 gehoben nen Abdichtung wird Preßluft in den vorgeformten und dann soweit fallen gelassen wird, daß die Behälter eingeführt, um ihn gegen die Formenwan- Schneidkante 122 an der Schneidkante 118 vorbeidung auszuweiten. Die Druckluft wird durch einen geleitet und beide gemeinsam die geformten Gegen-Schlauch 126 (in Fig. 1 dargestellt) zu den Kanälen 15 stände von der Kunststoffolie abtrennen. Durch Aus-128 im Formenträger geleitet. Dazu ist der Schlauch nutzung der Schlagkraft des verhältnismäßig schnell 126 mit einer Preßluftquelle (nicht abgebildet) ver- fallenden Schneidringes 106 an Stelle eines langsamen bunden. Die Kanäle 128 sind durch kurze Bohrun- Niederdrückens des Stempels aus der in F i g. 8 dargen 130 mit einer sich im Schneidring 106 befinden- gestellten Greifstellung wird die Gefahr eines Platzens den Aussparung 132 verbunden, von der aus die Luft 20 der Becherlippe im wesentlichen beseitigt. Natürlich durch eine Vielzahl von öffnungen 134 in den hohlen wird hierbei vorausgesetzt, daß geeignete Zeiteinstell-Preßstempel geleitet wird. Der Preßstempel ist an vorrichtungen und Steuerventile in der Schalttafel 58 den Seiten und im Boden mit zahlreichen Luftlöchern zur Betätigung des Stempelträgers 42 vorhanden sind, 136 versehen, die die Luft in den teilweise vorge- so daß in zeitlich richtiger Reihenfolge die Kanten formten Behälter leiten. 25 118 und 122 die Folie ergreifen können, wie in

Es ist ein wichtiges Merkmal der Erfindung, daß F i g. 8 gezeigt, daß die Preßluft in den Formenhohlder Preßstempel mit einem engmaschigen Gewebe raum eingeführt werden kann, daß das Heben und 138 bedeckt ist, das aus Baumwolle, einem Polyamid Senken in der beschriebenen Weise zur Abtrennung oder ähnlichem Material hergestellt und beispiels- der Folie geschehen kann und daß schließlich der weise mit HiKe eines Gummibandes 140 festgehalten 30 Stempelträger angehoben wird, damit die fertigen Bewerden kann. Dieser Gewebeüberzug diffundiert die hälter aus der Form gestoßen werden können und aus den öffnungen 136 strömende Luft so, daß sie eine neue Folie zugeführt werden kann,
gleichmäßig auf die vorgeformten Wände des Behäl- In den F i g. 9 und 10 ist eine Abart der neuartigen

ters wirken kann. Der Gewebeüberzug ist wichtig, da Formen und Preßstempel sowie Schneidausrüstung man festgestellt hat, daß dünnwandige Kunststoff- 35 gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt, die bebehälter oder Becher der hier beschriebenen Art nicht sonders zur Herstellung des in Fig. 11 gezeigten einwandfrei hergestellt werden können, wenn man Kunststoffbehälters 150 geeignet ist. In diesem Falle nicht die aus den Kanälen 136 tretenden Luftstöße besteht die Form aus einem Hauptkörper 152 und diffundiert, da derartige Luftstöße stellenweise Aus- einem oberen Mündungsring 154, die im wesentlichen buchtungen und Erhebungen in der Folie hervor- 40 den vorher beschriebenen Elementen entsprechen, rufen und zu beanstandbaren Unregelmäßigkeiten Nur ist der Formenhohlraum 156 wesentlich flacher, und Flußlinien in den Wänden der fertigen Behälter Zu dieser Darstellung gehört ein Schneidring 158, der führen. mit dem oben beschriebenen Schneidring 106 iden-

Wenn man die verteilte Preßluft gleichmäßig auf tisch ist, und ein Preßstempel 160, der sich im alle Teile der Folie einwirken läßt, so können bei- 45 wesentlichen von dem vorher beschriebenen durch spielsweise Wände und Boden des Bechers 94 mit seine halbkugelförmige abgerundete Form untereiner im wesentlichen gleichmäßigen Stärke herge- scheidet. Durch einen Stempel von dieser Form könstellt werden. In einigen Fällen dürfte es jedoch wün- nen Wandung und Boden des Behälters 150 im sehenswert sein, gewisse Teile des Hohlkörpers mit wesentlichen eine gleichmäßige Dicke erhalten, einer größeren Wandstärke und damit größeren 50 Wichtig ist, daß auch in dieser Darstellung der Stem-Festigkeit als andere Teile herzustellen. Dieses pel 160 mit einem Überzug 162 ausgerüstet ist, der erreicht man durch Veränderung der Größe und die aus den Öffnungen 164 austretende Preßluft verForm des Preßstempels. Ein verhältnismäßig langer teilen soll.

Preßstempel, wie in F i g. 4 und 6 dargestellt, wird Ein weiteres Merkmal dieser Erfindung ist in die-

beispielsweise eine verhältnismäßig große Menge 55 sem Beispiel abgebildet. Über dem Gewebe 162 beKunststoff zum Boden der Form ziehen, so daß der findet sich ein verhältnismäßig grobes Metallgewebe Boden des fertigen Behälters verhältnismäßig dick 166 auf dem Preßstempel, und dieses Metallgewebe wird, während ein kürzerer Preßstempel nicht so viel dient dazu, auf der Kunststoffolie sich kreuzweise Material in die Form ziehen wird, so daß der Boden schneidende Rippen 168 und 170 bei der ersten verhältnismäßig dünn, die Wände jedoch verhältnis- 60 Formgebung oder dem Ziehen der Folie durch den mäßig dick und stark werden. Benutzt man jedoch Preßstempel einzuprägen, so daß der fertige dünneinen Preßstempel mit einem abgerundeten oder halb- wandige Behälter größere Festigkeit und Steifheit kreisförmigen Ende, so wird das Material so in die erhält. Wichtig ist, daß diese Linien sich an der Form hineingezogen, daß der Becher oder der Hohl- Innenfläche des Behälters befinden und so sein Auskörper mit einer im wesentlichen gleichmäßigen 65 sehen nicht beeinträchtigen oder seine Absatzfähig-Starke seiner gesamten Wandungen und des Bodens keit mindern. Wenn zur Verdeutlichung der Erfinhergestellt wird. Der in Fig. 4 und 6 gezeigte Preß- dung das Drahtgeflecht 166 nur in Fig. 9 und 10 gestempel hat. ein teilweise abgerundetes Ende, um zeigt wird, so kann es natürlich auch in den vorher be-

schnebenen Beispielen ebenso wie in der weiter unten folgenden Beschreibung verwendet werden, so daß Teile der nach diesen Beispielen geformten Behälter durch kreuz und quer oder in jeder anderen Form verlaufenden Rippen verstärkt werden können.

Die Fig. 12 und 13 zeigen ein weiteres Beispiel der Erfindung, wobei Form und Stempel zum Formen von Behältern mit verengter Mündung — beispielsweise flaschenähnlichen Behältern —· verwendet werden. In diesem Beispiel können Schneidring 172 ίο und Preßstempel 174, die vom Stempelträger 42 getragen werden, im wesentlichen mit dem oben beschriebenen Schneidring 64 und Preßstempel 108 identisch sein und brauchen im einzelnen nicht beschrieben zu werden. Es ist auch selbstverständlich, daß der Preßstempel 174 mit einem Gewebe zur Verteilung der Luft bedeckt ist, ebenfalls kann er mit einem Metallgewebe der oben beschriebenen Art nach Wunsch bedeckt werden. In diesem Beispiel ist die Flaschenform geteilt und besteht aus den Formenhälften 176 und 178, damit die fertigen Flaschen entfernt werden können. Auch der obere Mündungsring ist in die Hälften 180 und 182 geteilt. Die beiden Formenhälften sind gleitbar auf den Holmen 184 und 186 gelagert, die wiederum von den Konsolen 188 und 190 getragen werden. Die Konsolen werden auf den hin- und herbewegbaren Formentisch montiert. Die Formhälften sind mit paarweise gegenüberliegenden Bohrungen versehen, in denen sich Druckfedern 192 und 194 befinden, die die Formhälften elastisch öffnen können. An den Formhälften 176 und 178 befinden sich Rollen 196 und 198, die von den am Stempelträger 42 befestigten Kurven 200 und 202 betätigt werden. Beim Senken des Stempelträgers 42 stoßen die Kurven die Rollen zur Formenmitte hin und schließen so die Flaschenform. Die Flasche wird nun im wesentlichen in der gleichen Art und Weise geformt wie die oben beschriebenen Behälter. Ist die Formgebung beendet, so hebt sich der Stempelträger 42, die Kurven lösen sich von den Rollen, und die Formenhälften können auseinandergehen, so daß das Auswerfen der Flaschen möglich wird. Fig. 15 stellt eine schematische Draufsicht auf eine Form mit mehreren Formnestern dar, die im wesentlichen die Merkmale der in Fig. 12 und 13 gezeigten Form aufweist.

Nachstehend folgt eine kurze Zusammenfassung des Verfahrens zur Herstellung von Kunststoffbehältern nach der Erfindung und mit Hilfe der oben beschriebenen Vorrichtungen:

Eine Kunststoffolie wird kontinuierlich durch einen Extruder oder eine andere Vorrichtung erzeugt und intermittierend an einer Beheizungsstation vorbeigeführt, bei welcher sie erhitzt und bis zu dem gewünschten Grade erweicht wird. Anschließend wird sie in eine Arbeitsstellung zwischen einer oder mehreren Formen und einem oder mehreren zugehörenden Preßstempeln und Gesenken gebracht. Die Kunststoffolie wird so oberhalb der Formen getragen, daß sie mit ihnen nicht in Berührung kommt, damit eine lokale vorzeitige Abkühlung vermieden wird. Dann werden Formen und Preßstempel aufeinander zu bewegt, so daß die Preßstempel die Kunststoffolie in die Formen hineinziehen und die Behälter vorformen. Sodann werden die oberen Kanten der teilweise vorgeformten Behälter durch eine Vorrichtung abgedichtet, mit der sie anschließend von der Folie abgetrennt werden. Gleichzeitig wird den Preßstempeln Druckluft zugeführt, die im wesentlichen gleichmäßig im Inneren des teilweise vorgeformten Behälters verteilt wird, so daß die Preßluft auf alle Teile des teilweise vorgeformten Behälters gleichmäßig einwirkt und sie gegen die Wände des Formenhohlraums drückt. In gewissen Fällen können die Innenflächen des Behälters während der ersten Verformung durch den Preßstempel so geprägt werden, daß Verstärkungs- und Versteifungsrippen entstehen. Die Preßluft bewirkt fernerhin ein schnelles Abkühlen des Kunststoffmaterials, so daß sie unmittelbar, nachdem das Kunststoffmaterial gegen die Wände des Formenhohlraumes gepreßt worden ist, abgestellt und die Preßstempel hochgezogen werden können. Dann werden die fertigen Behälter von der Folie abgetrennt, und zwar unter Verwendung der gleichen Vorrichtung, mit der man zuerst die oberen Kanten der Behälter abdichtet. Schließlich werden die Behälter aus der Form ausgeworfen und die Abfallteile der Folien nach entsprechender Behandlung wieder dem Extruder zugeführt. Nach der Beschreibung der Hauptwesenszüge der Erfindung ist es einleuchtend, daß viele konstruktive Einzelheiten geändert werden können, ohne daß man vom Sinn und Bereich der nachfolgenden Patentansprüche abweicht.

Claims (12)

Patentansprüche·:

1. Verfahren zum Herstellen von einseitig offenen Behältern aus einer thermoplastischen Kunststoffolie, wobei die bis zur Plastifizierung erwärmte Folie mechanisch in eine Hohlform hinein vorgereckt urnd dann durch einen peumatischen Druckunterschied zu beiden Seiten der Folie vollständig in die Hohlfonn eingedrückt und an deren Wänden abgekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie am oberen Rand der Hohlform längs einer schmalen, praktisch Iinienförmigen Zone luftdicht eingespannt und nach dem mechanischen Vorrecken und anschließenden Aufblasen der entstandene Behälter an der genannten Iinienförmigen Einspannstelle von der umgebenden Folie abgetrennt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 zum Herstellen sehr dünnwandiger Behälter, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenseite der Behälterwandung während des mechanischen Vorreckens mit einem eingeprägten, verstärkenden Netzmuster versehen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine am Rand eingespannte und dazwischen frei durchhängende plastiflzierte Kunststoffolie kontinuierlich und in etwa horizontaler Lage und Vorschubrichtung zwischen eine oder mehrere unter ihr angeordnete Hohlformen und dazugehörende, über ihr befindliche Stempel geführt, dann durch gemeinsame Abwärtsbewegung der Stempel mechanisch vorgereckt, dichtend am Rand der Hohlform(en) eingeklemmt, pneumatisch in diese hineingedehnt wird, dann die Behälter an der Einspannstelle von der übrigen Folie abgetrennt und schließlich durch gemeinsame Verwendung von mechanischen Auswerfern und Luftstrahlern ausgeworfen werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie unmittelbar vor ihrer Verarbeitung auf ihrer ganzen Fläche gleichmäßig auf die für das Tiefziehen günstigste Temperatur gebracht wird.

5. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 4, mit einem perforierten, an eine Druckluftleitung angeschlossenen Stempel und einer mit diesem axial fluchtenden Hohlform, wobei der Stempel relativ zur Hohlform axial bewegbar ist, gekennzeichnet durch einen mit dem Stempel (108) verbundenen und gemeinsam mit diesem bewegten Dicht- und Schneidring (106) sowie einen den oberen Rand der Hohlform (96) bildenden Mündungsring (98J, der oberseitig einen axial überstehenden Kragen (122) mit abgerundeter Oberkante (114), einen daran radial nach außen anschließenden Absatz (116) und einen von diesem axial in Richtung auf die Hohlform verlaufenden zylindrischen Teil besitzt, dessen Außendurchmesser fast gleich dem Innendurchmesser des ihn übergreifenden Schneidringes (106) ist, wobei die Kante (118) zwischen diesem zylindrischen Teil und dem Absatz (116) als Dicht- und Schneidkante, in Zusammenarbeit mit der entsprechenden Innenkante (122) des Schneidringes (120), dient.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stempel (108) von der Hohlform (96) im eingefahrenen Zustand allseits einen solchen Abstand hat, daß die Folie (94) während des Vorreckens den Stempel nur an dessen freiem Ende, die Hohlform dagegen nur am Mündungsring (98) berührt, dazwischen aber frei gespannt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stempel eine etwa ebene Bodenfläche aufweist und an deren äußerem Rand allseits in einem relativ scharfen, ein radiales Übergleiten der Kunststoffolie behindernden Knick in die untere Abrundung des Seitenmantels des Stempels übergeht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Stempel einen an eine Druckluftleitung angeschlossenen Hohlraum und viele, von diesem ausgehende und nach außen führende, über die gesamte Oberfläche des Stempels gleichmäßig verteilte Bohrungen (136) umfaßt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen mit einer Vielzahl feiner Öffnungen versehenen, als Diffusor für die aus den Bohrungen (136) austretenden Luftströme dienenden Überzug (138) auf dem Stempel, vorzugsweise aus einem Werkstoff geringer Wärmeleitfähigkeit, insbesondere einem engmaschigen textlien Gewebe.

10. Vorrichtung nach Anspruch 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der gegebenenfalls schon mit einem Diffusorgewebe überzogene Stempel noch einen äußeren Überzug aus einem relativ groben Metalldrahtgewebe (166) aufweist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 5 bis 10 zum Herstellen von Behältern mit verengter Mündung, insbesondere Flaschen od. dgl., dadurch gekennzeichnet, daß der verengte Mündungsring sowie die anschließend erweiterte Hohlform der Länge nach in zwei Formhälften (180,182 bzw. 176,178) unterteilt ist, die zum Entfernen des fertigen Behälters seitlich voneinander trennbar sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 5 bis 11, gekennzeichnet durch eine horizontale Doppelführung (80, 82) für eine Kunststoffolie mit zwei seitlich parallel laufenden Greifvorrichtungen (64, 66), die die Folie in einer solchen Höhe über die Hohlform(en) führen, daß auch der in der Mitte der Folie vorhandene sackartige Durchhang die Oberkante der Hohlform(en) nicht vor dem Absenken des Stempels berührt.

In Betracht gezogene Druckschriftein:
Britische Patentschrift Nr. 684 611;
USA.-Patentschriften Nr. 2 270 187, 2 282 423.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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