DE2163759C3

DE2163759C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Anformen eines umlaufenden Wulstes am Rand eines oben offenen Behälters

Info

Publication number: DE2163759C3
Application number: DE2163759A
Authority: DE
Inventors: P Padovani
Original assignee: OMV Officine Meccaniche Veronesi SpA
Current assignee: OMV Officine Meccaniche Veronesi SpA
Priority date: 1971-02-13
Filing date: 1971-12-22
Publication date: 1980-11-27
Also published as: AU458730B2; GB1386672A; ZA72468B; IL38653A0; DE2163759B2; BR7200776D0; FR2125275B1; CA964824A; ES398735A1; US3825166A; DE2163759A1; NL7201707A; FR2125275A1; BE779280A; IL38653A; LU64773A1; CH541402A; AU3885472A; ATA87972A; AT344982B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anformen eines umlaufenden Wulstes am Rand eines oben offenen Behälters während der Formung desselben aus einer ungeschäumten thermoplastischen Folie, wobei ein beidseitiger Druck auf den oberen Wandbereich des Behälters ausgeübt wird und das dadurch ausgequetschte thermoplastische Material in einem umlaufenden Raum zur Bildung einer Verdickung der Folie aufgenommen wird sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Aus der DE-AS 16 04 712 ist es bekannt, beim Tiefziehen von Behältern nahe dem vorgesehenen Rand des Behälters die Folie etwas dünner zu quetschen und dadurch einen Teil des Kunststoffs in eine dafür vorgesehene Ausnehmung oder Wölbung der Tiefziehform zu drücken. Der ausgequetschte Kunststoff füllt dabei die vorgesehene Ausnehmung der Form vollständig aus. Mit erheblichem Kraftaufwand der Form ist es dabei im Höchstfall möglich, die Dicke des angeformten Wulstes etwa IV2- bis 2mal so groß zu machen wie die Wandstärke des fertigen Behälters.

Aus der US-Patentschrift 34 44 282 ist ein Verfahren zum Verformen von Schaumstoffolien bekannt Schaumstoffolien lassen sich bekanntlich nur mit sehr großem Kraftaufwand quetschen. Bei dem bekannten Verfahren wird daher ein Randwulst lediglich durch Umbiegen des Behälterrandes und anschließendes Anpressen des umgebogenen Randes an die Außenwand des Behälters erzeugt Nach dem Anpressen des umgebogenen Randes mittels eines Stauchvorganges wird die Schaumstoffolie sodann durchschnitten. Der umgebogene Rand hat etwa die gleiche Dicke wie die anliegende Wandung des Behälters.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Verfahren so zu verbessern, daß der angeformte Wulst ohne erhöhten Kraftaufwand des verwendeten Formwerkzeugs eine Dicke besitzt, die der mehrfachen Wandstärke des fertigen Behälters entspricht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß di; Oberseite des im Bereich des umlaufenden Raumes befindlichen Materials durch Berührung mit Formteilen abgekühlt wird, während die Unterseite des Materials frei von Berührung mit Formteilen gehalten wird, daß der außerhalb des umlaufenden Raumes gelegene Abschnitt der Folie durch Schubausübung von oben her um eine die ursprüngliche Foliendicke übersteigende Strecke nach unten gezogen wird, während die Unterseite des im umlaufenden Raum befindlichen Materials weiterhin frei von Berührung mit Formteilen gehalten wird, und daß die Folie in diesem Zustand durchschnitten wird.

Nachdem wie bei dem bekannten Verfahren zunächst in einen am Rand des zu bildenden Behälters umlaufenden Raum Material ausgequetscht wurde, wird erfindungsgemäß dafür gesorgt, daß das ausgequetschte Material im Bereich des umlaufenden Raumes nur an seiner Oberseite in Berührung mit Formteilen kommen kann. Durch diese Berührung wird das Material unmittelbar an der Oberfläche leicht abgekühlt und gewinnt dadurch eine gewisse Formstabilität, die zur späteren Wulstbildung beiträgt. Wichtig ist dabei, daß die Unterseite des Materials in diesem umlaufenden Raum frei von Berührung mit Formteilen gehalten wird, damit es außer an der abgekühlten Oberseite weitgehend fließfähig bleibt. Anschließend wird außerhalb des umlaufenden Raumes, in dem sich das ausgequetschte und dadurch verdickte Folienmaterial befindet, die bisher noch unverzerrte und ungedehnte und demnach die ursprüngliche Dicke besitzende Folie durch Schubausübung von oben her bezüglich des umlaufenden Raumes nach unten gezogen, und zwar um eine die ursprüngliche Foliendicke übersteigende Strecke. Diese Strecke kann im Extremfall das Mehrfache der ursprünglichen Foliendicke betragen.

Dadurch wird das in dem umlaufenden Raum befindliche Material gedehnt. Durch die in dem gedehnten Material auftretenden Kontraktionskräfte wird aus dem außerhalb des umlaufenden Raumes

gelegenen, nach unten gezogenen Bereich der Folie fließfähiges Material in den umlaufenden Raum hineingezogen. Durch diesen Vorgang wird das bereits durch den Ausquetschvorgang in dem umlaufenden Raum befindliche Material noch wesentlich vermehrt. Dieser Fließvorgang läßt sich dadurch während des ganzen Abwärtsziehens der Folie aufrechterhalten, daß die Unterseite des im umlaufenden Raum befindlichen Materials frei von Berührung mit Formteilen und somit frei von Verfestigung gehalten wird. Da die außerhalb befindliche Folie nur durch Schubausübung von oben her nach unten gezogen wird, bleibt auch in diesem Bereich die Unterseite der Folie frei und damit das Folienmaterial fließfähig. Erst am Ende des ganzen Zieh- und Fließvorganges, während sich das in dem umlaufenden Raum befindliche Material trotz des teil weisen Ausgleichs der Dehnungsspannung durch von außen nachfließendes Material noch in gedehntem Zustand befindet, wird die Folie durchschnitten. Durch die dem gedehnten Material in dem umladenden Raum innewohnenden Kontraktionskräfte zieht sich dieses zu einem sich vom Behälterrand nach außen und unten erstreckenden Wulst zusammen, dessen Dicke größer ist als die ursprüngliche Dicke der zur Herstellung verwendeten Folie und insbesondere der mehrfachen Wandstärke des fertigen Behälters entspricht. Während die abgekühlte Oberseite des im umlaufenden Raum befindlichen Materials durch die erfolgte Abkühlung eine gewisse, wenn auch nicht starre Formstabilität besitzt, sucht sich das noch fließfähige, in gedehntem Zustand befindliche Material auf der Unterseite so zusammenzuziehen und in die durch die leicht stabilisierte Oberseite vorgegebene Form hineinzuziehen, daß auf der Unterseite eine Außenfläche mit etwa kreisbogenförmigem Querschnitt gebildet wird. Damit ist die Anformung des Wulstes an sich beendet.

Die nach unten weisende Seite des nach dem Durchschneiden der Folie aus der Verdickung entstandenen Wulstes kann anschließend, während sie sich noch in leicht plastischem Zustand befindet, durch ein geeignetes Werkzeug in beliebiger Form angestaucht werden. Durch diese Formgebung kann die Steifheit des Wulstes noch weiter erhöht werden.

Eine zweckmäßige Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem unteren Formteil für die eine Seite der oberen Behälterwand, einem gegen den unteren Formteil verschiebbaren oberen Formteil für die andere Seite der oberen Behälterwand, ν obei der obere Formteil eine Wölbung zur Bildung des Wulstes aufweist und wobei an der Außenseite der Formteile Messer zum Abtrennen der Folie vorgesehen sind, ist gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß das an der Außenseite des oberen Formteils engeordnete, eine Schneidkante bildende obere Messer bezüglich des oberen Formteils in axialer Richtung verschiebbar ist, und daß der äußere Rand der Wölbung des oberen Formteils mit der Schneidkante des unteren Messers in der am nächsten aneinander angenäherten Stellung der beiden Formteile eine Öffnung bilden, deren axiale Weite größer ist als die ursprüngliche Dicke der Folie, wobei die von dem äußeren K.; ' und der Schneidkante des unteren Messers gebildete Öffnung einen radialen Abstand von der Außenfläche des unteren Formteils aufweist, der größer ist als die ursprüngliche Dicke der Folie.

Durch diese Formgebung der Vorrichtung wird zwischen der Wölbung des oberen Formteils, der Außenseite des unteren FormteEs und dem unteren, während der Ausbildung des Wulstes zunächst feststehenden Messer der erforderliche umlaufende Raum in Form einer Art von Kammer gebildet, die vorerst nach außen hin offen ist Durch das Abwärtsbewegen des am oberen Formteil verschiebbar gelagerten oberen Messers, das an der Oberseite der Folie zur Anlage kommt und diese nach unten zieht, wird die Öffnung dieser Kammer bis zum abschließenden Durchschneiden der Folie fortschreitend verkleinert, wobei jedoch das Kammervolumen immer gleich groß bleibt, wodurch gewährleistet wird, daß die Unterseite des in der Kammer befindlichen Materials bis unmittelbar vor dem Durchschneiden außer Berührung mit dem unteren Formteil und dem unteren Messer bleibt Während dieser ganzen Abwärtsbewegung des verschiebbaren oberen Messers kann daher das fließfähig gebliebene Folienmaterial im unteren Bereich der Folie nach innen in die Kammer fließen, um das in der Kammer befindliche Material zu vermehren. Die inneren Abmessungen der Kammer in axialer und in radialer Richtung müssen wenigstens die ursprüngliche Dicke der Folie übersteigen. Gewünschtenfalls können sie diese Dicke sogar um ein Mehrfaches übersteigen, was von der beabsichtigten Wulstdicke abhängt.

Anhand der Figuren wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen

F i g. I - 6 axiale Teilschnitte durch die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erforderlichen Werkzeugteile während der aufeinanderfolgenden Verfahrensschritte,

Fig.? einen Axialschnitt (linke Hälfte) bzw. eine Seitenansicht (rechte Hälfte) eines Bechers mit nach dem erfindungsgemäßen Verfahren angeformtem Wulst und

F i g. 8 -12 vergrößerte Teilschnitte durch die oberen Wandbereiche von Bechern aus thermoplastischer Folie mit verschiedenen Ausführungsformen des angeformten Wulstes.

Gleiche oder entsprechende Teile sind in allen Figuren mit gleichen Bezugsziffern versehen. F i g. 1 zeigt eine Folie 18 aus thermoplastischem, beliebig gerichtetem Material, die auf die für die Formung eines Behälters erforderliche Temperatur gebracht wurde und anschließend zwischen einen unteren Formteil 22, ein Spannelement 15, einen oberen Formteil 14 und ein Messer 13 verbracht wird, ohne diese Teile zu berühren. Wie aus den herkömmlichen Verformungsverfahren bekannt ist, dehnt das Spannelement 15 (Fig.2) das Material und bewirkt, daß es, wie bei 18' gezeigt, in Richtung zu dem in der Figur nicht dargestellten Boden des Hohlraums 19 des unteren Formteils 22 dünnwandiger wird. Mit zweckmäßig gewählter Geschwindigkeit wird der obere Formteil 14 in Richtung auf den unteren Formteil 22 abgesenkt, bis er mit seiner konischen Fläche 17 das Material gegen die konische Wandung des oberen Teils des Hohlraums 19 drückt (F i g. 3). Der von der Fläche 17 ausgeübte Druck bewirkt, daß ein Teil des Materials der Folie über den oberen Rand 20 des unteren Formteils in Pfeilrichtung hinausfließt, und zwar an der Stelle, wo die ringförmige Ausnehmung 16 vom Formteil 14 das Material in den Bereich leitet, in dem der Wulst geformt wird, welcher zwischen dem Rand 20 des Formteils 22 und dem äußeren Rand 2V des Forinteiis 14 liegt, so daß sich in diesem Bereich eine Verdickung der Folie ergibt. Gleichzeitig bewirkt der obere Formteil mit seiner konischen Fläche 17 eine Abkühlung des Materials und verhindert, daß es weiter

I. i

gedehnt wird, wobei die ringförmige Verdickung 18" (F i g. 3) entsteht, die eine besondere Versteifung gegen in radialer Richtung einwirkende Beanspruchungen der Seitenwände des Behälters darstellt. Es folgt anschließend das Dehnen und Abschneiden des Randes, was auch noch vor dem Zeitpunkt erfolgen kann, zu dem im Inneren des Hohlraums 19 der Über- oder Unterdruck, durch den das Anliegen der Folie an der Seitenwand und am Boden der Form bewirkt wird, erzeugt wird. Das Messer 13 mit der Schneidkante 13' übt eine Zugwirkung in Richtung des Pfeiles in F i g. 4 aus, die durch die Höhe der Schneidöffnung 21-21', die in jedem Fall die Dicke der Folie 18 übertrifft, ermöglicht wird.

Wie aus F i g. 4 zu ersehen ist, kommt die Innenfläche 24 der Verdickung, die später die Innenseite des Wulstes bildet, nicht mit Metallteilen in Berührung. Indem das Messer 13 seine Bewegung fortsetzt, bewirkt es zusammen mit dem eine Schneidkante 21 aufweisenden festen Messer 22' die Trennung des Behälters von der übrigen Folie, und der untere Teil der Verdickung (F i g. 5), der keiner Dehnwirkung mehr ausgesetzt ist, bewegt sich nach oben, so daß sich die Verdickung zur Bildung des gewünschten Wulstes zusammenzieht

Es ist zu beachten, daß die Außenfläche 23 der Verdickung, die, wenn auch nur für sehr kurze Zeit, mit dem Messer 13 in Berührung gekommen ist, bestrebt ist, ein geradliniges Profil beizuhalten, während die Innenfläche 24, die nicht mit den Metallteilen in Berührung gekommen ist, dem Material die Möglichkeit gibt, sich ungehindert zusammenzuziehen. Das Material neigt daher zur Wulstbildung, nimmt an der Innenfläche des Wulstes eine gekrümmte Form an und übt gleichzeitig eine Zugwirkung auf den Bereich des unteren Scheitels des Wulstes aus.

Sobald das Spannelement 15, der obere Formteil 14 und das Messer 13 wieder angehoben worden sind, kann der Behälter aus der Form ausgeworfen werden.

Zum besseren Verständnis der Fig. 1 bis 6 zeigt F i g. 7 einen fertigen Behälter in Form eines Bechers mit der Seitenwand 26, einer Rippung 27 zur Versteifung des Sockels und besonderen Rillen 25 zur Verstärkung seines Oberteils, der nach oben eine vorbestimmte A.bschrägung und einen Wulst mit vollem Querschnitt aufweist, die im wesentlichen mit den entsprechenden Teilen in F i g. 6 identisch sind. Der von dem Kreis P umschriebene Ausschnitt ist in den Fi g. 8 bis 12 in verschiedenen Ausführungsformen wiedergegeben, wobei die Ausbildung der Ränder 28, 29,30,31, 32 offensichtlich unmittelbar von der jeweiligen Form des als Stauchwerkzeug verwendbaren Messers 22' abhängt, wobei die verschiedenen Formen in der Abbildung nicht gezeigt, aber dem Fachmann geläufig sind, da sie leicht von der endgültigen Form des Wulstes ableitbar sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen ₁ ny^VffiSi'^¹'^¹*"¹**^:uaaH

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Anformen eines umlaufenden Wulstes am Rand eines oben offenen Behälters während der Formung desselben aus einer ungeschäumten thermoplastischen Folie, wobei ein beidseitiger Druck auf den oberen Wandbereich des Behälters ausgeübt wird und das dadurch ausgequetschte thermoplastische Material in einem umlaufenden Raum zur Bildung einer Verdickung der Folie aufgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberseite des im Bereich des umlaufenden Raumes befindlichen Materiais durch Berührung mit Formteilen abgekühlt wird, während die Unterseite des Materials frei von Berührung mit Formteilen gehalten wird, daß der außerhalb des umlaufenden Raumes gelegene Abschnitt der Folie durch Schubausübung von oben her um eine die ursprüngliche Foliendicke übersteigende Strecke nach unten gezogen wird, während die Unterseite des im umlaufenden Raum befindlichen Materials weiterhin frei von Berührung mit Formteilen gehalten wird, und daß die Folie in diesem Zustand durchschnitten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdickung in ihrem unteren Teil nach dem Durchschneiden in die endgültige Form des Wulstes gestaucht wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, mit einem unteren Formteil für die eine Seite der oberen Behälterwand, einem gegen den unteren Formteil verschiebbaren oberen Formteil für die andere Seite der oberen Behälterwand, wobei der obere Formteil eine Wölbung zur Bildung des Wulstes aufweist und wobei an der Außenseite der Formteile Messer zum Abtrennen der Folie vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß das an der Außenseite des oberen Formteils (14) angeordnete, eine Schneidkante (13') bildende obere Messer (13) bezüglich des oberen "ormteils in axialer Richtung verschiebbar ist, und daß der äußere Rand (21') der Wölbung des oberen Formteils (14) mit der Schneidkante (21) des unteren Messers (22') in der am nächsten aneinander angenäherten Stellung der beiden Formteile (14,22) eine öffnung bilden, deren axiale Weite größer ist als die ursprüngliche Dicke der Folie (IiS), wobei die von dem äußeren Rand (21') und der Schneidkante (21) des unteren Messers (22') gebildete öffnung einen radikalen Abstand von der Außenfläche des unteren Formteils (22) aufweist, der größer ist als die ursprüngliche Dicke der Folie (18).