DE2313501A1

DE2313501A1 - Verfahren und form zum herstellen von hohlkoerpern aus thermoplastischer folie

Info

Publication number: DE2313501A1
Application number: DE2313501A
Authority: DE
Inventors: Gerrit Van Der Gaag; Thomas Carolus Tomey
Original assignee: SHELL INT RESEARCH; Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: SHELL INT RESEARCH; Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 1972-03-21
Filing date: 1973-03-19
Publication date: 1973-09-27
Also published as: DE2313501B2; ZA731907B; DK154015B; FR2176872A1; NL7303780A; AU5346973A; BE796600A; AU468452B2; DK154015C; JPS4914575A; CH551265A; JPS531790B2; SE398614B; IT984423B; NL174916C; FR2176872B1; GB1378945A; CA1006311A; BR7301933D0; DE2313501C3

Description

Verfahren und Porm
zum Herstellen von Hohlkörpern aus thermoplastischer Folie

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Form zum Herstellen von Hohlkörpern aus thermoplastischer Folie und bezieht sich insbesondere auf eine Form mit einer offenen Formhöhlung, einer Haltevorrichtung zum Festklemmen einer Folie aus thermoplastischem Material rund um die Öffnung der Formhöhlung, mit einem in die Formhöhlung niederfahrbaren Stempel, mit dem die Folie teilweise in die Formhöhlung hineinziehbar ist, und mit Einrichtungen zum Erzeugen eines Differenzfluddruckes an den Fänden der gedehnten Folie, um diese an die Wände der Formhöhlung anzupressen.

Tiefzieh-Zum Herstellen von Hohlkörpern nach dem sogenannten Vakuum- oder / formverfahren ist eine Form dieser Art bekannt, bei der eine auf eine Warmverformtemperatur erwärmte Thermoplast-Folie mit einem in die Formhöhlung niederfahrenden Stempel gedehnt und dann nach dem Anlegen eines Vakuums durch die Wände der Formhöhlung hindurch unter dem Einfluß von atmosphärischem Druck endgültig gegen die Wände der Formhöhlung verformt wird.

Die Form ist auch bei anderen Formverfahren verwendbar, M denen die Folie in der festen Phase und bei einer unter dem Warmverformungspunkt liegenden Temperatur gepreßt oder

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verformt wird, oder bei denen der Differenzfluddruck nicht durch Anlegen eines Vakuums erzeugt wird, sondern durch Zuführen eines unter Druck stehenden Fludes, häufig von Druckluft. In jedem dieser Fälle wird ein anfänglicher und überwiegender Teil der Verformungsarbeit vom Stempel durchgeführt und das Pressen wird durch den Differenzfluddruck abgeschlossen.

Eine bei diesen Preß- oder Formverfahren sich ergebende Schwierigkeit besteht darin, daß an der Fläche jedes einzelnen Gegenstandes sehr unterschiedliche Wanddicken festgestellt wurden. Insbesondere soll die Seitenwand des Gegenstandes eine möglichst gleichmäßige Dicke aufweisen, um einer Vielfalt von Erfordernissen genügen zu könen. Eines dieser Erfordernisse ist beispielsweise durch gleichmäßige Festigkeit und Starrheit bestimmt, um ein einwandfreies Stapeln der Gegenstände zu ermöglichen. Für zu bedruckende Seitenwände gelten ziemlich enge Dickentoleranzen. Handelt es sich bei dem Gegenstand um einen durchsichtigen Behälter, so werden Unterschiede in der Wanddicke als uneinheitliche Transparenz der Wandfläche sichtbar. ·

Der Erfindung liegt die Aufgäbe zugrunde, eine Form zum Herstellen von Hohlkörpern aus thermoplastischer Folie zu schaffen, mit der sich an den Gegenständen eine bessere Wanddickenverteilung erzielen läßt.

Diese Aufgabe ist mit einer Form der eingangs erwäbrfcen Art gelöst, die -sich erfindungsgemäß dadurch auszeichnet, daß der Stempel über einen Teil seiner Länge im Querschnitt mit zurücktretenden oder hinterarbeiteten Seiten ausgeführt ist. - - ■

Bei Verwendung eines Stempels dieser Ausbildungsform liegt die vom niederfahrendfm Stempel gedehnte Thermoplast-Folie mit einer stark verkleinerten Berührungsfläche am otenipel an,

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so daß die Reibungsberührung zwischen der Folie und dem Stempel und möglicherweise auch die Gefahr einer zu frühen Abkühlung der Folie durch den Stempel verringert ist. Das zwischen den beiden im Abstand voneinander liegenden Berührungsstellen am Stempel befindliche Folienstück kann daher ohne Behinderung gedehnt werden, so daß die Folie auf der zwischen diesen Stellen liegenden Länge eine gleichmäßige Dehnung und Querschnittsverringerung erfährt.

Die Erfindung ist mit besonderem Vorteil bei der Herstellung von nichtkreisrunden Behältern anwendbar. Beim Herstellen solcher Behälter neigt die Folie während des Verformens an den Ecken des Behälters zu einer stärkeren Dehnung als im Bereich zwischen diesen Ecken, so daß die Ecken am fertigen Behälter gegenüber den Seiten verhältnismäßig zu dünn sind. Die Festigkeit des Behälters ist hauptsächlich durch die Ecken bestimmt, welche beim Stapeln einer Reihe von gefüllten Behältern als eine Art Stapelstützen wirken können.

Die. Form nach der Erfindung ermöglicht die Herstellung von quadratischen, rechteckigen oder anderen, nichtkreisrunden Behältern mit verhältnismäßig kräftigen Ecken von gleichmäßiger Wanddicke.

In einer bevorzugten Ausbildungsform nach der Erfindung weist der Stempel daher einen ungefähr quadratischen, rechteckigen oder vieleckigen Querschnitt mit zurücktretenden oder hinterarbeiteten Seiten auf. ' ,

ΐ χ.

Die Ecken des Stempels sind normalerweise abgerundet. Da mit der Hinterarbeitung der Seiten eine Verkleinerung der Berührungsfläche mit der Folie erreicht werden soll, ist die Gestalt der Hinterarbeitung nicht sehr kritisch. Gewöhnlich lassen sich mit konkav gekrümmten Seiten sehr gute Ergebnisse erzielen. Der zurücktretende Bereich der Seiten kann 70$ oder bis zu 100$ ihrer Spannweite ausmachen. Unter Spannweite

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wird die Breite der Berührungsebene zwischen den "beiden Behälterecken verstanden.

Die Querschnittsgestalt des Stempels sollte ungefähr der Gestalt der Formhöhlung und somit der Gestalt des zu formenden Gegenstandes entsprechen. Mit' anderen Worten, an dem zum Herstellen quadratischer oder rechteckiger Behälter verwendeten Stempel sollten die geraden Verbindungslinien zwischen den äußersten Umfangspunkten ungefähr ein Quadrat oder ein Rechteck beschreiben. Im senkrechten Schnitt durch die Achse des Stempels sollte die Gestalt vorzugsweise parabolisch sein. Sehr vorteilhaft ist ein Stempel mit einer abgerundeten und ziemlich scharfen Spitze, da hierdurch die Berührungsfläche zwischen Folie und Stempel weiter verkleinert wird und der fertige Gegenstand weniger Folienmaterial am Boden, jedoch mehr in den Seitenwänden aufweist.

Die Erfindung wurde mit besonderem Vorteil auf die Herstellung von Hohlkörpern aus Thermoplast-Folie, beispielsweise aus Polyäthylen- oder Polypropylen-Folie hoher Dichte bei einer unter dem Schmelzpunkt'des Folienmaterials liegenden Temperatur angewandt, mit anderen.Worten, beim Verformen' der Folie in der festen Phase, im Unterschied zu den allgemein bekannten Warmverformungstechniken, wie z.B. dem Vakuumformverfahren, bei dem die Folie auf eine über dem Schmelz- oder Erweichungspunkt liegende Temperatur erwärmt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen .von Hohlkörpern aus thermoplastischer Folie unter Verwendung der erfindungsgemäß ausgebildeten Form' besteht daher darin, daß eine Folie aus thermoplastischem Material bei einer unter ihrem Warm-" Verformungspunkt liegenden Festphasen-Temperatur auf die Öffnung der Formhöhlung gelegt und in der Haltevorrichtung festgeklemmt wird, daß der Stempel auf die Folie und in die Formhöhlung niedergefahren wird, um ein.Stück der Folie in die Formhöhlung zu ziehen, und daß zwischen Stempel und gedehnter

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Folie Fluddruek eingeleitet wird, um die Folie durch. Anpressen an die Wände der Formhöhlung zum Hohlkörper zu verformen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels mit weiteren Einzelheiten erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine schematisierte Darstellung einer Form zum Herstellen quadratischer Behälter,

Fig. 2 eine Seitenansicht des in der in Fig. 1 dargestellten Form verwendeten Stempels,

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III durch den in Fig. 2 dargestellten Stempel und

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht des geformten quadratischen Behälters.

Fig. 1 zeigt im senkrechten Schnitt eine Form 10 mit einer offenen Formhöhlung 11 und mit im Boden ausgebildeten Luftlöchern 12. Über die Formhöhlung 11 ist eine Thermoplast-Folie 13 gelegt, welche mit einem Klemmring 14 gegen die Form geklemmt ist. Die Gestalt der Formhöhlung 11 entspricht der des in Fig. 4 dargestellten und in der Form zu erzeugenden Gegenstandes. Ein in senkrechter Richtung auf- und äbb ewegbarer Stempel 15 läßt sich soweit auf die eingeklemmte Folie 13 absenken, bis das untere Ende des Stempels wenige Millimeter über dem Boden der Formhöhlung steht. Sodann wird durch im Stempel ausgebildete Luftkanäle 16 Druckluft eingeblasen, um die vom Stempel in die Formhöhlung gedehnte Folie an die Wände der Formhöhlung anzupressen, wobei die zwischen der Folie und den Wänden der Formhöhlung befindliche Luft durch die Luftlöcher 12 ausgeschoben wird. Einzelheiten des Aufbaus, wie z.B. die Antriebe für den Stempel und den Klemmring sowie Heizkanäle oder Heizelemente für Stempel und Form, sind

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allgemein bekannt. Auf ihre Beschreibung und Darstellung wurde daher verzichtet. Die Ausbildung des Stempels 15, welche ein Merkmal der Erfindung darstellt, ist in Pig. 2 und 3 gezeigt.

Der Stempel 15 weist eine Stempelplatte 16', eine Randformplatte 17 und einen Stempelkörper 18 auf. Der Stempelkorper ist der Teil des Stempels, der in die Formhöhlung eindringt. Die obere Hälfte des Stempelkörpers 18 hat im Querschnitt die in Fig. 3 gezeichnete Gestalt. Sie ist bestimmt durch abgerundete Ecken 19 und zurücktretende oder hinterarbeitete Seiten 20. Beim dargestellten Beispiel erstreckt sich die Hinterarbeitung der Seiten 20 über 100$ ihrer Spannweite. Die untere Hälfte des Stempelkörpers, die sich also an den die hinterarbeiteten Seiten 20 aufweisenden Teil nach unten anschließt, zeigt im waagerechten Schnitt eine kreisrunde, im senkrechten Schnitt eine Parabel- Gestalt. Die Spitze des Stempels ist voll abgerundet. -

Wird die Folie mit dem Stempel in die Formhöhlung gezogen oder gedehnt, so hat sie mit der oberen Hälfte des Stempels nur· an den vier Ecken 19 Berührung. Daher läßt sich die Folie zwischen den Ecken.gleichmäßig sowohl in waagerechter als auch senkrechter Richtung dehnen. Die parabolische Gestalt der unteren Stempelhälfte verkleinert ebenfalls die Berührungsfläche zwischen Folie und Stempel und begünstigt dadurch eine gleichmäßigere Dehnung des Folienmittelstückes.

Der geformte Hohlkörper ist in Fig. 4 dargestellt. Kastenähnliche Behälter lassen sich erzielen, indem man einen Gegenstand oder Hohlkörper umgedreht auf einen anderen legt und die aufeinanderliegenden Ränder miteinander verschweißt. .-■ Die beiden Hohlkörper können verschieden gestaltet sein, so daß sich auf diese Weise z.B. flaschenähnliche Behälter zusammenfügen lassen. Die beiden Hohlkörper können aus der festen Phase mit einer durchsichtigen Wand geformt sein, so

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daß sich eine zum Verpacken von Milch geeignete durchsichtige Flasche herstellen läßt.

BEISPIEL

Der in Fig. 4 dargestellte Behälter wurde erfindungsgemäß aus einer 0,7 mm dicken Polypropylen-Folie bei einer Temperatur von 150 C geformt. Der Schmelzpunkt des Polypropylens lag bei 168 ⁰C. Die Breite des Behälters betrug oben 80 mm, am Boden 63 mm, die Tiefe 65 mm, sein Rauminhalt 250 cm . Zum Formen des Behälters wurde der in Fig. 2 und dargestellte Stempel verwendet und auf 140 bis 145 °C erwärmt. Die Dicke der Behälterwand wurde sowohl in der Mitte einer Seitenwand als auch in einer Ecke, jeweils vom unteren Behälterrand aus mit jeweils 1 cm Zwischenabstand nach oben gehend, gemessen. Die Meßwerte sind in der nachfolgenden Tabelle aufgeführt.

Wanddicke in mm

Ecke

	Seitenwand
oberer Rand	0,50
	0,30
	0,30
	0,40
	0,50
	0,50 .
unterer Rand	0,30

0,57 0,30 0,30 0,40 0,50 0,50 0,30

Der gleiche Behälter wurde unter ähnlichen Bedingungen, jedoch unter Verwendung eines - nicht erfindungsgemäß voll als Paraboloid gestalteten Stempels geformt. Die in diesem Fall gemessenen Wanddicken sind der untenstehenden Tabelle zu entnehmen.

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Wanddicke in mm

	Seitenwand
oberer Rand	0,4-0
	0,30
	0,30
	0,35
	0,45
	0,35
unterer Rand	0,25

Ecke

0,50 0,40 0,30 0,25 0,30 0,25 0,10

/Ansprüche 309839/0996

Claims

ANSPRÜCHE

1 .J Form zum Herstellen von Hohlkörpern aus thermoplastischer Folie, mit einer offenen Formhöhlung, einer Haltevorrichtung zum Festklemmen einer Folie aus thermoplastischem Material rund um die Öffnung der Formhöhlung, mit einem in die Formhöhlung niederfahrbaren Stempel, mit dem die Folie teilweise in die Formhöhlung hineinziehbar ist, und mit Einrichtungen zum Erzeugen eines Differenzfluddruckes an den Wänden der gedehnten Folie, um diese an die Wände der Formhöhlung anzupressen, dadurch gekennze ichnet, daß der Stempel (15) über einen Teil seiner Länge im Querschnitt mit zurücktretenden oder hinterarbeiteten Seiten (20) ausgeführt ist.
2. Form nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stempel (15) einen ungefähr quadratischen, rechteckigen oder vieleckigen Querschnitt mit zurücktretenden oder hinterarbeiteten Seiten (20) aufweist.
3. Form nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß diese Querschnittsgestalt am oberen Teil des Stempels (15) ausgebildet ist.
4. Form nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Seiten (20) über wenigstens 70$ ihrer Spannweite hinterarbeitet sind.
5. Verfahren zum Herstellen von Hohlkörpern aus thermoplastischer Folie unter Verwendung der Form nach Anspruch 1, dadurch gek ennze i chne t, daß eine Folie aus thermoplastischem Material bei einer unter ihrem

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Warnrver f ο rmungspunk t liegenden Pestphasen-Temperatur auf die Öffnung der Formhöhlung gelegt und in der Haltevorrichtung festgeklemmt wird, daß der Stempel auf die Folie und in die Formiiöhlung niedergefahren wird, um ein Stück der Folie in die Formhöhlung zu ziehen, und daß zwischen Stempel und gedehnter Folie Fluddruck eingeleitet wird, um die Folie durch Anpressen an die Wände der Formhöhlung zum Hohlkörper zu verformen.

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