DE1479321B2 - Verfahren zur herstellung eines wulstes an einem aus einer kunststoff folie tiefgezogenen gegenstand - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstel- gang der gewünschte Wulst an den Gegenstand ange-

len eines Wulstes an einem aus einer Kunststoffolie formt wird.

tiefgezogenen Gegenstand, bei dem eine erweichte Dazu ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß vor Kunststoffolie entlang des Umfangs ihres zu verfor- dem Verfestigen des Kunststoffs unter Aufrechterhalmenden Bereichs eingespannt, durch einen Druck- 5 ten des Druckunterschiedes und der äußeren Abstütunterschied auf ihren beiden Seiten in eine der Gestalt zung beim Trennen des Gegenstandes aus der Kunstdes Gegenstandes entsprechende äußere Abstützung stoffolie ein etwa axial über die gewünschte axiale gedrückt, der Kunststoff in dieser Gestalt verfestigt Länge des Gegenstandes hinausragender Abschnitt und der geformte Gegenstand aus der eingespannten gebildet und dieser zu einem Wulst zusammenge-Kunststoffolie getrennt und aus der Abstützung aus- io quetscht und mit dem anschließenden Bereich der geworfen wird. . Kunststoffolie des geformten Gegenstandes ver-

Aus der USA.-Patentschrift 2 891 280 ist ein Ver- schweißt wird.

fahren zur Herstellung hohler Kunststoffgegenstände Durch diese Maßnahme wird dafür gesorgt, daß bekannt, bei dem eine thermoplastische Kunststoff- beim Zusammenfahren der für die Formgebung des folie bei einer Temperatur, die ausreichend hoch ist, 15 Gegenstandes vorgesehenen Formteile eine Abdichum ein Verformen der Folie zu ermöglichen, abge- tung des zu verformenden Teils der Kunststoffolie stützt wird, in der Folie ein Rand mechanisch ange- erfolgt, um das Blasen des Gegenstandes zu ermögformt wird, derart, daß die Folie innerhalb des Ran- liehen, während des Blasens das Zusammenfahren des verankert und mechanisch gezogen wird, um fortgesetzt wird, um den inzwischen geblasenen einen teilgeformten Gegenstand zu bilden, der teil- 20 Gegenstand aus der umgebenden Folie auszuschneigeformte Gegenstand im wesentlichen um den Um- den und immer noch im Zuge des Zusammenfahrens fang herum abgedichtet wird, eine Druckdifferenz der beiden Formteile ineinander der gewünschte zwischen den beiden Seiten der Folie des vorgeform- Wulst angeformt wird. Durch eine kontinuierliche ten Gegenstandes erzeugt wird, wobei für ein Druck- Bewegung der beiden Formteile ineinander, bei der gefälle von innerhalb nach außerhalb des vorgeform- 25 verschiedene Funktionen in einer kontinuierlichen ten Gegenstandes gesorgt wird, derart, daß der Folge durchgeführt werden, kann die Fertigungszeit Gegenstand im wesentlichen in seine endgültige Form für den zu fertigenden Gegenstand verkürzt werden, verformt wird, und die Folie um den Umfang des was bei Hochleistungsmaschinen von besonderer BeRandes herum getrennt wird, während sich der deutung ist. Außerdem kann man durch eine konti-Gegenstand in seiner abgedichteten und verformten 30 nuierliche Bewegung der beiden Formteile ineinander Lage befindet, derart, daß der Gegenstand aus der ein Trennen des fertiggestellten Gegenstandes aus der Folie ausgeschnitten wird. umgebenden Kunststoffolie bewirken, ohne daß diese

Aus der USA.-Patentschrift 2 953 814 ist anderer- bereits voll erstarrt ist, was zu einer Schonung der seits ein Verfahren zum Herstellen eines Behälters Trennmesser führt, die damit eine längere Lebensaus Kunststoffolie in einem plastisch verformbaren 35 dauer haben.

Zustand bekannt, bei dem die Kunststoffolie über Die Erfindung ist im nachfolgenden an Hand von

eine Form gelegt und in die Gestalt der Form ge- Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die

formt wird, derart, daß der Rumpf des Gegenstandes Zeichnungen näher erläutert. In der Zeichnung ist

hergestellt wird, die Kunststoffolie zwischen Flächen, F i g. 1 die Darstellung eines Behälters, der mit

die die Form umgeben, ergriffen wird und ein Teil 40 Hilfe des Verfahrens hergestellt werden kann,

des ergriffenen Teils der Folie in Richtung auf den Fig. IA eine Einzelheit aus Fig. 1,

zu formenden Gegenstand gedrückt wird, derart, daß F i g. 2 eine Teilansicht eines anderen Behälters,

eine ringförmige Kopfpartie größerer Dicke am der mit Hilfe des Verfahrens hergestellt werden

Gegenstand angeformt wird, und der geformte kann,

Gegenstand aus der Folie ausgeschnitten wird, indem 45 F i g. 3 A eine Einzelheit, die eine erste Phase in

die Folie zwischen der Form und den Flächen durch der Herstellung eines Wulstes zeigt,

eine Relativbewegung der Form und der Flächen F i g. 3 B eine zweite Phase in der Herstellung des

abgeschert wird, wobei die Form durch die Folie ge- Wulstes,

drückt wird, während die Folie zwischen den Flächen F i g. 3 C eine dritte Phase in der Herstellung des

ergriffen ist. Die Folie befindet sich dabei im 50 Wulstes,

Griff zwischen den Flächen an der Trennlinie F i g. 3 D die Darstellung einer Hohlform, die zur

entlang. Ausübung des Verfahrens Verwendung finden kann,

Bei diesen bekannten Verfahren erfolgt die BiI- F i g. 4 ein Schaubild eines weiteren Formteils, der

dung eines Randes bzw. eines Wulstes im Zuge der mit Hilfe des Verfahrens mit einem Wulst versehen

Gesamtformgebung des Gegenstandes, und an die 55 ist,

Formgebung schließt sich ein weiterer Verfahrens- F i g. 5 die Darstellung einer ersten Verfahrensschritt an, nämlich das Ausschneiden des Gegenstan- phase zur Herstellung des in F i g. 4 gezeigten Gegendes aus der Kunststoffolie, aus der der Gegenstand Standes,

geformt worden ist. Diese zwei aufeinanderfolgenden F i g. 6 eine zweite Verfahrensphase,

Arbeitsschritte erfordern Totzeiten in Vorrichtungen 60 F i g. 7 eine dritte Verfahrensphase,

zur Ausübung des Verfahrens, was die Formge- F i g. 8 eine vierte Verfahrensphase,

schwindigkeit begrenzt. F i g. 9 eine fünfte Verfahrensphase,

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fig. 10 eine sechste Verfahrensphase zur Herstel-

Verfahren zu schaffen, mit dessen Hilfe die Ferti- lung des in F i g. 4 gezeigten Gegenstandes und

gungszeit für den herzustellenden Gegenstand da- 65 Fig. 11 die Darstellung einer Vorrichtung, mit

durch verringert werden kann, daß im Zuge der deren Hilfe das Verfahren angewendet werden kann,

Formgebung und des Ausschneidens des Gegenstan- um den in F i g. 1 gezeigten Becher herzustellen,

des aus der Kunststoffolie in einem einzigen Arbeits- Zur Durchführung des Verfahrens wird eine

Folienbahn 16, die beispielsweise aus Polystyrol oder Polyäthylen besteht, zwischen einen oberen Formteil 18 und einen unteren Formteil 20 gespannt, ohne diese Formteile zu berühren. Der obere Formteil 18 umfaßt einen Stempel 22 im wesentlichen ringförmiger Gestalt. Der Außenumfang des Stempels 22 hat an der unteren Kante 34 einen bestimmten Durchmesser. Ein Durchgang 24 befindet sich in der Mitte des Stempels 22, durch den eine Druckdifferenz auf die Folienbahn 16 erzeugt werden kann. In dem unteren Formteil 20 können ebenfalls Durchgänge vorgesehen sein, um eine solche Druckdifferenz zu erzeugen oder zu erhöhen.

Der untere Formteil 20 hat einen Formraum 26. Die Seitenwände 27 des Formraums 26 sind im Vertikalschnitt leicht konkav. Ein Auswerferstößel 28 bildet die Bodenfiäche des Formraums 26 und ist diesem gegenüber beweglich. Der Durchmesser der oberen Kante 36 des Formraums 26 ist etwas größer als der Durchmesser der unteren Kante 34 des Stempels 22.

Zur Formgebung bewegen sich die beiden Form-' ^; teile 18 und 20 aufeinander zu, wobei die vorher erwärmte plastische Folienbahn 16 sich zwischen ihnen befindet. Die Bewegung erfolgt von der in Fi g. 5 gezeigten in die in F i g. 6 gezeigte Stellung. Die einzelnen Teile der Vorrichtung gehen in ihrer Relativbewegung weiter, bis sie die in F i g. 7 gezeigte Stellung erreichen. Die Kante 34 des Stempels 22 erfaßt die Folienbahn 16 und klemmt sie gegen die obere Kante 36 des unteren Formteils 20. In diesem Augenblick wird gemäß der Darstellung in F i g. 7 eine Druckdifferenz erzeugt, und zwar durch Druckbeaufschlagung durch den Durchgang 24 hindurch. Diese Druckdifferenz führt zu einem Anlegen der erwärmten Kunststoffolie an die Wandung des Formraums 26 des unteren Formteils 20. Mit der weiteren Bewegung des oberen Formteils 18 und des unteren Formteils 20 in Richtung aufeinander zu, was durch eine schematisch angedeutete Einrichtung 30 bewirkt wird, erfolgt ein Durchstoßen der Kunststoffolie. Die weitere Bewegung der beiden Formteile 18 und 20 aufeinander zu (F i g. 8), führt zu einem Eindrücken * des abgescherten Randes des geformten Gegenstandes, und dabei erfolgt ein Zusammenquetschen und Ineinanderfließen der Randpartie des so gebildeten Gegenstandes, um einen Wulst zu bilden. Die Druckbeaufschlagung wird in dieser Verfahrensphase aufrechterhalten.

In der in F i g. 9 gezeigten Verfahrensphase fahren die Formteile 18 und 20 auseinander. Der Auswerfstößel 28 wird durch einen Antrieb 32 angehoben, um den Gegenstand aus dem unteren Formteil 20 zu heben. Nach Herausheben des Gegenstandes aus dem Formraum 26 wird der Gegenstand dann beispielsweise mit Hilfe eines Gebläses 33 seitlich weggeblasen. In Fig. 4 ist ein in dieser Weise hergestellter Gegenstand gezeigt, und zwar in der Form eines flachen Behälterdeckels 42. Der Wulst 38 ist glatt und entspricht dem, der in F i g. 1A und 3 C dargestellt ist. Der Wulst 38 umfaßt eine hinterschnittene Fläche 40, die sich an die Gegenfläche eines Deckels anlegen kann.

In Fig. 11 ist eine Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens gezeigt, mit deren Hilfe ein Behälter der in F i g. 1 gezeigten Art mit einem Wulst versehen werden kann. Diese Vorrichtung besteht aus einem oberen Formteil 18 a, einem Durchgang 24 λ für die Druckbeaufschlagung, einer Einspann- und Scherkante 34 a eines Stempels 22 a des oberen Formteils, einem Auswerferstößel 28« und Klemmringen 25, zwischen denen die Folie eingespannt wird. Die 5 obere Randpartie eines unteren Formteils 20 a entspricht dabei der in F i g. 3 D gezeigten Gestalt. Unmittelbar unter einer Einspann- und Abscherkante 36 a befindet sich ein schmaler vertikaler Abschnitt 35 a. Die axiale Höhe des Abschnitts 35 α hängt von

ίο der Dicke der Folienbahn 16 ab, die abgeschert werden soll, außerdem von der Größe der gewünschten Quetschwirkung auf den Wulst des zu formenden Gegenstandes. Wie in Fig. 3A bis 3D gezeigt ist, entspricht die Höhe des Abschnitts 35 a im wesentliehen der Dicke der zu verformenden Folienbahn 16. Unter dem vertikalen Abschnitt 35 α befindet sich ein Queransatz 37 a, der allgemein senkrecht zur Achse des Formraums 26 a verläuft. Das größte Quermaß D 2 des Queransatzes 37 a ist ausreichend groß, so daß eine Verlängerung der Seitenwände 39 a des Formraums 26 a, dargestellt durch die gestrichelte Linie 41a, keinen Teil des Abschnitts 35 α kreuzt. Eine gewölbte Seitenwand 27 a verbindet die untere Kante des vertikalen Abschnitts 35 α mit der radial nach außen gerichteten Kante des Queransatzes 37 a.

Die Seitenwand 27 a ist konvex gewölbt und hat

einen Radius R. Der Radius bestimmt sich unter anderem durch das Maß C, das erforderlich ist, um beim Zusammenfahren der Formteile für ein Einrollen der abgescherten Randpartie des Gegenstandes zu sorgen.

Das Maß C soll möglichst nahe an einem Optimalwert liegen. Je näher das Maß C an einen solchen Optimalwert kommt, desto leichter ist es, eine glatte Wulstbildung ohne unkontrollierte Krümmung in den Abschnitten der verbleibenden Seitenwände des Gegenstandes während der Bildung des Wulstes 38 a zu erreichen. Wie aus F i g. 3 A bis 3 C hervorgeht, dient der vertikale Abschnitt 35 a als eine Scherfläche zum Schneiden der Folie zwischen den Kanten 34 a und 36 a des oberen und des unteren Formteils. Während des Schneid- oder Schervorgangs und während der Bildung des Wulstes 38 a wird die Druckdifferenz auf den einander gegenüberliegenden Seiten der Kunststoffolie auf einem maximalen Wert gehalten. Das kann entweder durch einen Unterdruck oder durch einen Überdruck geschehen, eingeleitet durch den Stempel 22a (Fig. 11). Die Druckdifferenz dient dazu, die Seitenwände des Gegenstandes, die der Seitenwand 27 a unmittelbar benachbart sind, während des Schneidens unter Bildung des Wulstes 38 a zu versteifen. Dabei muß die Druckdifferenz ausreichen, um die Wand des Gegenstandes abzustützen, da bei dem Schneiden und Zusammendrücken der Randpartie des Gegenstandes Kräfte ausgeübt werden müssen, die bei nicht abgestützter Seitenwand dazu führen wurden, daß die Seitenwand einknickt. Infolge der Gestaltung der Seitenwand 27 a des unteren Formteils 20 a wird die Folienbahn 16 im Zeitpunkt des Schneidens gebogen (im Schnitt eine umgekehrte S-Form). Die Folie wird also gegen Knikkung vorbelastet oder vorgespannt, wie das in F i g. 3 B gezeigt ist, so daß infolge des Luftdrucks die Knickwirkung nur auf das obere Ende der Seiten-

wand 27 a gerichtet ist. Durch das Zusammenwirken von Luftdruck, der Form der Krümmung der Seitenwand 27a des unteren Formteils 20 a und der Ausbildung des vertikalen Abschnitts 35 a des unteren

Formteils 20 α wird die Möglichkeit der Knickung der Seitenwände des Gegenstandes während der Herstellung des Wulstes 38 a kontrolliert.

Bei der Formgebung verursacht das Auftreten der Druckdifferenz, die auf die Kunststoffolie ausgeübt wird, fast augenblicklich eine Bewegung der Folie von der Anlage an den Stempel 22 a zur Anlage an die Wand des Formraums 26 a. Aus diesem Grund soll nur eine geringe Verzögerung beim Ineinanderfahren der Scherkanten 36 a und 34 a auftreten. Vorzugsweise bewegen sich die Scherkanten 36 a und 34 a aus einer Stellung, in der noch keine Einspannung stattfindet, in eine Einspannstellung und aus dieser sehr schnell in eine Scherstellung (F i g. 6 bis 8 und 3 A bis 3D), so daß die Folie keine Zeit hat, sich bei der Berührung mit der Wand des Formraums 26 a abzukühlen. Um Gegenstände mit doppelter Unterschneidung zu formen, ist es möglich, den Stempel 22a in der in Fig. 3B gezeigten Stellung anzuhalten. Wenn an dem obersten Ende des Gegenstandes sowohl eine Unterschneidung an der Innenseite als auch an der Außenseite gewünscht wird und wenn die durch die Scherung verursachte rauhe Kante unwichtig ist, ermöglicht das bloße Anhalten des Stempels 22 a in der in F i g. 3 B gezeigten Stellung ein Erstarren der Folienbahn 16 in der gezeigten Stellung. Dadurch wird eine Gestalt geschaffen, die an der Außenseite des Gegenstandes unterschnitten ist und an der Innenseite eine leichte Unterschneidung aufweist, die nicht ganz so groß ist wie die Unterschneidung 40a in Fi g. 3 C.

Normalerweise jedoch bewegen sich die Formteile 18 a und 20 a sehr schnell zwischen der Abdichtungsstellung und der Scherstellung, so daß die Folienbahn 16 keine Zeit findet, bei der Anlage an die Wand des Formraums 26 a abzukühlen. Die relative Weiterbewegung der Scherkanten 36 a und 34 a nach der Abscherung der Folienbahn 16 bewirkt eine Abwärtsbewegung des abgescherten Rands der Folienbahn 16 (Fig. 3B und 3C). Wegen der Schnelligkeit der Bewegung fließen die scharf abgescherten Randpartien der Folienbahn 16 wegen des plastischen Zustandes derselben ineinander, um damit für ein Verschmelzen zu sorgen, ohne daß irgendeine Trennlinie entsteht.

In F i g. 1 ist ein Becher gezeigt, der mit Hilfe des Verfahrens hergestellt werden kann. Der Becher hat einen Boden 44 und Seitenwände 46 mit Stapelnasen 48, deren axiale Länge »ß« zwischen Ansätzen 50 und 52, vorzugsweise größer als der axiale Gesamtabstand A zwischen dem Oberteil des Wulstes 38 a und der Unterfläche eines Ansatzes 60 des Becherrandes 54 ist. Die Seitenwand 46 des Bechers hat dabei eine im Prinzip kegelstumpfförmige Gestalt, wobei die Erzeugende eine Linie58 (Fig. 1 A) ist. Der Ansatz 60 verbindet einen gekrümmten Seitenabschnitt 62 mit der Seitenwand 46, und der am weitesten innenliegende Punkt 64 des Wulstes 38 a liegt radial außerhalb der Linie 58.
• In Fig. 2 ist ein weiterer Becher gezeigt, der mit Hilfe des Verfahrens hergestellt werden kann. Dieser Becher 42 & hat einen Wulst 38 b, dessen oberster Abschnitt 66 mit einem Ansatz 68, der im Abstand darunter liegt, so zusammenwirkt, daß eine Stapelung an der Randpartie ermöglicht ist.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zum Herstellen eines Wulstes an einem aus einer Kunststoffolie tiefgezogenen Gegenstand, bei dem eine erweichte Kunststofffolie entlang des Umfangs ihres zu verformenden Bereichs eingespannt, durch einen Druckunterschied auf ihren beiden Seiten in eine der Gestalt des Gegenstandes entsprechende äußere Abstützung gedrückt, der Kunststoff in dieser Gestalt verfestigt und der geformte Gegenstand aus der eingespannten Kunststoffolie getrennt und aus der Abstützung ausgeworfen wird, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Verfestigen des Kunststoffs unter Aufrechterhaltung des Druckunterschieds und der äußeren Abstützung beim Trennen des Gegenstandes aus der Kunststoffolie ein etwa axial über die gewünschte axiale Länge des Gegenstandes hinausragender Abschnitt gebildet und dieser zu einem Wulst zusammengequetscht und mit dem anschließenden Bereich der Kunststoffolie des geformten Gegenstandes verschweißt wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen