DE3889158T2

DE3889158T2 - Verfahren und Vorrichtung zur PTP-Taschenbildung.

Info

Publication number: DE3889158T2
Application number: DE3889158T
Authority: DE
Inventors: Yoshinobu Fukuda; Masao Shibagaki; Yoshikane Wakayama
Original assignee: Shionogi and Co Ltd
Current assignee: Shionogi and Co Ltd
Priority date: 1987-06-23
Filing date: 1988-06-16
Publication date: 1994-10-06
Anticipated expiration: 2008-06-17
Also published as: DE3889158D1; KR890000229A; EP0300521B1; ES2055733T3; KR960014545B1; US4909722A; EP0300521A3; EP0300521A2

Description

1. Gebiet der Erfindung:

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bildung von Taschen und eine damit zusammenhängende Vorbereitungsstufe in PTP (Press-Through-Packaging)-Maschinen. Insbesondere bezieht sie sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Taschenbildung auf einer neu gebildeten entrollten PTP- Platte, die hoch feuchtigkeitsbeständig ist, aber besondere Vorsicht bei der Handhabung erfordert, insbesondere bei der Formgebungsoperation, die durchgeführt wird, um Taschen zu Unterbringung von Gegenständen zu bilden, die einzeln vergepackt werden müssen.

2. Beschreibung des Standes der Technik:

In einem früheren Verfahren sind hauptsächlich Polyvinylchloride (PVC) als entrollte Platten zum PTP-Verfahren genutzt worden und nehmen immer noch die vorherrschende Position ein. Die Vorherschaft kann den sehr einfachen Formgebungseigenschaften von PVC zugeschrieben werden, die sich aus dem extrem breiten Bereich der Formgebungstemperatur, z. B. 82-212ºC, ergeben und der erlaubten groben Temperatureinstellung der Heizvorrichtung, beispielsweise ± 10ºC beim allgemein akzeptierten Druckluft-Blasverfahren. Außerdem kann eine einfache Heizvorrichtung wie eine Durchfahrt durch einen Heiztunnel zur vorbereitenden Heizung ohne Schwierigkeiten genutzt werden.
Im Falle einer einschichtigen PVC-Platte oder -Matte kann das weit verbreitete Druckluft-Blasen zur Bildung der Taschen in der Art und Weise angewendet werden, daß die gerade geheizte entrollte Platte über einer Metallmatrize liegt und Druckluft auf die Taschengebiete der Platte geblasen wird, um diese bestimmten Gebiete auf zuweiten bis die Außenfläche der Gebiete in glatten und sehr guten Kontakt mit der Innenfläche der Matrize kommt.
Diese hervorragende Formgebungseigenschaft von PVC kann auch seiner amorphen Eigenschaft zugeschrieben werden und das Verfahren der beschriebenen Art, das den Gebrauch eines festen Stempels oder Stopfens überflüssig macht, kann ohne Schwierigkeiten angewendet werden.
Jedoch ist die Feuchtigkeitsresistenz von PVC unzulänglich, wenn das Niveau der erforderlichen Eigenschaft sehr hoch angesetzt ist, falls der zu verpackende Gegenstand z. B. Arzneimittel sind. Eine zusätzliche gasdichte Umhüllung wird benötigt, jedoch garantiert sie nicht die Qualität des Gegenstandes, wenn die Verpackung gelöst worden ist.
Wegen dieser Schwierigkeiten sind bislang viele Versuche durchgeführt worden, um Einschichtplatten aus Polyethylen (PE) oder Polypropylen (PP) oder verschieden geschichtete Platten einzuführen. Die Formgebungen dieser Platten sind jedoch auf keinen Fall einfach, weil die für die Formgebung erlaubten Temperaturbereiche schrittweise enger werden, wenn sich das Material verändert, z. B. von 125ºC-155ºC für eine PP-Einschichtplatte und von 124ºC-135ºC für eine Mehrfachschichtplatte, die zumindest eine Kernschicht aus hochdichtem PE besitzt.
Wenn der Gegenstand, dessen Form geändert werden soll, PP ist, eine kristalline, hochmolekulare Substanz, ist es schwierig, ein solches Verfahren anzuwenden, weil PP einen engeren Temperaturbereich zur Formgebung und schlechte Formgebungseigenschaften besitzt. Das heißt, daß sogar das Heizen der Platte während des Transportes kann Schwierigkeiten verursachen, weil das gleichmäßige Heizen manchmal ein übertriebenes Erweichen verursacht, was zu einem "Absinken" der Platte entlang des Transportweges führt. Auf der anderen Seite, wenn die Platte als Ganzes nur in dem Umfang geheizt wird, um die Transportprobleme effektiv zu vermeiden, kann es ein unzulängliches Erweichen verursachen, was manchmal zu einer unakzeptablen ungleichen Dicke der tiefgezogenen Taschen führt.
Herkömmliches vorbereitendes Heizen durch Durchfahren der Platte durch einen Heiztunnel ist nämlich unzulänglich zur Durchführung eines sicheren Transportes und einer Hochgeschwindigkeitsformgebung einer solchen PP-Platte, ganz abgesehen von der Schwierigkeit, die Temperatur zu regeln.
Aus den vorher beschriebenen Gründen ist dieses Verfahren schrittweise durch ein Verfahren ersetzt worden, in dem die entrollte Platte wiederholt zwischen ein Paar sich hin- und herbewegender fester Heizplatten gelegt wird, um konduktiv erwärmt zu werden. Der Wärmeübergang durch Konduktion besitzt einen zusätzlichen Vorteil, dadurch daß es leicht ist, nur die taschenbildenden Gebiete lokal zu heizen und im Unterschied dazu den Rest intakt als Gitter stehenzulassen. Deshalb besitzt die Platte nach dem Heizen eine gitterartige Struktur, die der Spannung widerstehen kann, die in Richtung der Bewegung der Platte gebildet wird.
Die Standardmethode zum vorbereitenden Heizen durch Konduktion ist ein Dazwischenlegen der Platte, unterstützt durch einen intermittierenden Transport, zwischen einem Paar Heizplatten und einer Wiederholung des Heizvorganges, bis die Kerntemperatur der Platte die Sättigungstemperatur erreicht hat, d. h. die gleiche Temperatur wie die Heizplatten. Dies ist insbesondere bei der Handhabung von Materialien mit einem engen zur Formgebung erlaubten Temperaturbereich wichtig, wie bei einer PE-Einschichtplatte und einer Mehrfachschichtplatte, die zumindest eine Kernschicht aus hochdichtem PE besitzt. Deshalb wird die Länge der Heizplatten und die Anzahl der Wiederholungen (Takte) unvermeidlich größer, wenn die Formgebungsstufe als Standard angenommen wird (einen Takt), und die Anforderung an eine einheitliche Temperatur der Platten wird entsprechend strikt.
Es ist der Versuch unternommen worden, das erforderliche einheitliche Beheizen und die Abgleichung der Temperatur der großen Heizplatte durch Einstellung der Verteilung der elektrischen Energie vorzunehmen, die in eingebetteten Heizkörpern verbraucht wird, oder durch das Einführen einer Vorrichtung, wobei ein Heizrohr oder mehrere Heizrohre anstelle des elektrischen Heizers vorgesehen sind. Ein unnormaler lokaler Temperaturanstieg, z. B. an Stellen, die entfernt von der Stützvorrichtung sind, die die Heizplatten am senkrechten Hauptrahmen der Maschine hält, kann jedoch unvermeidlich sein und es ist schwierig gewesen, die funktionale Anforderung an eine feinere Temperatureinstellung im Bereich von ± 1,5ºC über den ganzen Heizplatten zu erfüllen.
Die deutsche Patentanmeldung DE-OS 2 452 866 offenbart ein Verfahren zur Formgebung von Thermoplasten, wie eine Polystyrolschaumplatte, wobei dieses Verfahren zwei aufeinanderfolgende Taschenformstufen beinhaltet. In der ersten Stufe wird die Platte auf eine höhere Temperatur als in der zweiten Stufe geheizt und das Ausmaß der Deformation ist in der ersten Stufe viel höher als in der zweiten Stufe.
Dieses Dokument offenbart weder eine Stufe, in der die Taschenregionen lokal beheizt werden, noch eine Stufe, in der die taschenfreien Gebiete gekühlt werden.
Das US-Patent 4,555,380 offenbart ein Luftdruckformgebungsverfahren zur Formgebung einer Platte aus mehrschichtigem thermoplastischem Material, das als Zwischenschicht eine geschäumte Harzschicht besitzt. Dieses Verfahren beinhaltet in seiner ersten Stufe ein gleichförmiges Heizen und Erweichen der gesamten Oberfläche.
Es soll des weiteren erwähnt werden, daß das in diesem Dokument offenbarte Verfahren keine Stufe beinhaltet, in der beheizte Stempel auf die Taschengebiete der Platte gepreßt werden.

3. Aufgabe und Beschreibung der Erfindung

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System zur Taschenbildung auf einer gerade entrollten PTP-Platte vorzusehen, d. h. ein Verfahren und eine Vorrichtung, die der vorher beschriebenen funktionalen Anforderung genügt.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Handhabung der Platte vorgesehen, was besondere Handhabung erfordert, wodurch die vorher beschriebenen Nachteile des herkömmlichen Systemes effektiv verhindert werden.
Diese und andere Merkmale und damit verbundene Vorteile werden dem Fachmann durch die folgende Darstellung offensichtlich, die sich auf die beigefügten Zeichnungen bezieht.
In der Taschenbildungsstufe werden Stempel, die ungefähr auf die Erweichungstemperatur der entrollten Platte geheizt worden sind, auf die Taschen (bildenden) Gebiete der entrollten Platte gedrückt, die in der vorherigen Stufe lokal und unterschiedlich beheizt worden sind, aber deren Nicht-Taschen (bildenden) Gebiete in ihrem abgekühlten Zustand zwischen eine Metallmatrize und eine entsprechende Kopfplatte einer Stempelführung gelegt worden sind, um vorbereitend die Taschengebiete der Platte auf ungefähr 70% des Volumens der Aussparungen der Matrize auf zuweiten. Danach wird Druckluft durch einen Spalt zwischen den Stempeln und der Stempelführung in die aufgeweiteten Gebiete geblasen.
Die durch das vorliegende Verfahren zu behandelnde entrollte Platte ist eine Mehrfachschichtplatte, die zumindest eine Kernschicht aus hochdichtem PE (Polymerverbundplatte, offenbart in der veröffentlichten europäischen Patentanmeldung EP- A-0 245 034). Das offenbarte Verfahren kann auch für die Formgebung von Polyolefinen Einschichtplatten genutzt werden, sowie für in ihrem Grundaufbau andere Mehrfachschichtplatten. Bei der Durchführung dieses Verfahrens sollten die Temperaturen der jeweiligen Komponenten und die benötigten Zeiten für die jeweiligen Stufen natürlich in Anpassung an neue Objekte geändert werden. Im Falle von Mehrfachschichtplatten, inklusive PE, erfordern die Einstellungen eine sehr hohe Genauigkeit.
Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zur PTP-Taschenbildung auf einer Mehrfachschichtplatte vorgesehen, die zumindest eine Kernschicht aus hochdichtem Polyethylen besitzt und die folgenden nacheinanderfolgenden Schritte umfaßt:
a) Lokales und unterschiedliches Beheizen von Taschengebieten einer gerade entrollten Platte, solange bis ihre Kerntemperatur 124-132ºC erreicht,
b) Dazwischenschieben der neuen Platte zwischen eine Metallmatrize und eine entsprechende Kopfplatte einer Stempelführung, um die taschenfreien Gebiete der Platte unter 30ºC abzukühlen,
c) Drücken von auf 100-120ºC aufgeheizten Stempeln gegen die Taschengebiete der Platte im dazwischengeschobenen Zustand, um die Gebiete auf vorläufig ca. 70% des Volumens der Aussparungen der Matrize zu expandieren,
d) Aufblasen von Druckluft auf die expandierten Gebiete durch einen Zwischenraum, der zwischen den Stempeln und der Stempelführung gebildet ist, um die expandierten Gebiete auf zuweiten, bis die Außenfläche davon in glattem Kontakt mit der Innenfläche der Matrize kommt, und
e) Trennen der Metallmatrize, der Stempel und der Stempelführung von der Platte.
Wenn das beschriebene lokale unterschiedliche Heizen kurz davor ist, die bestimmten Gebiete auf 124ºC zu erwärmen, kann es zu einer ungleichen Dicke der Taschen führen, und wenn es über 132ºC hinausgeht, kann die entrollte Platte entlang des Transportweges nach unten hängen, um so einen Transportstau zu verursachen. Im Falle des vorliegenden Verfahrens hat man herausgefunden, daß die am meisten vorzuziehende Einstelltemperatur bei ungefähr 127ºC liegt. Dies ist ein großer Unterschied zum Fall von PP, wo der Temperaturbereich weitreichend zwischen 124ºC und 135ºC liegt und eine leichte Kontrolle erlaubt.
Die offenbarte Metallmatrize und die entsprechende Kopfplatte der Stempelführung sollten vorzugsweise fähig sein, die taschenfreien Gebiete der gerade entrollten Platten auf 24ºC abzukühlen und diese Temperatur zu halten. Dies ist wichtig, um das thermische Schrumpfen der taschenfreien Gebiete zu minimieren und die Formbeständigkeit der PTP-Platte als Ganzes zu erhalten. Die Formbeständigkeit ist notwendig für den späteren stabilen Transport der Platte, die verläßliche Fülloperation oder ähnliches. Aus diesem Grunde wird ein besonders effizientes Kühlverfahren angewendet.
Wenn die Temperatur der Stempel in dem offenbarten Verfahren unter 100ºC sinkt, kann es zu einem übermäßigen Temperaturabfall in den Taschengebieten der entrollten Platte kommen, was zu einer ungleichen Wandstärke der Tasche, zu einer schlecht geformten Tasche oder einem Weißen (Entglasung) der Spitze der Tasche führt.
In der Zwischenzeit, wenn die Temperatur der Stempel 120ºC überschreitet, kann das Heizen zu einem teilweisen Ausfließen der PE-Kernschicht führen. Es ist herausgefunden worden, daß die Stempeltemperatur von ungefähr 110ºC am meisten vorzuziehen ist. Die PP-Einschichtplatte erlaubt eine einfache Kontrolle des Stempeltemperaturbereiches bis zu 150ºC, weil keine Probleme beim teilweisen Ausfließen der PE-Kernschicht entstehen.
Des weiteren sollte das lokale und gezielte Beheizen der taschenbildenden Gebiete vorzugsweise durch ein Dazwischenlegen der gerade entrollten Platte zwischen ein Paar Heizplatten durchgeführt werden, die gegenüberliegende gewölbte Flächen besitzen, die den Taschengebieten entsprechen, und durch Wärmeübertragung auf die bestimmten Gebiete, um den Kern der entrollten Platte durch Konduktion auf die Fertigungstemperatur anzuheben.
Insbesondere ist es bei Erhöhung der Kerntemperatur der entrollten Platte, so daß sie der Temperatur des Heizplattenpaares gleicht (Sättigungstemperatur), vorzugsweise auf ungefähr 127ºC, notwendig, eine ausreichende Zeit für diesen Vorgang bereitzustellen.
Diese Zeit bedeutet eine unvermeidliche Unterbrechung des Vorschubs und ist gewöhnlich länger als die für die Formgebungsstufe benötigte. Z.B. im Falle einer durchschnittlichen Transportgeschwindigkeit von 2,9 m/ Minute (100 Standardtaschen pro Minute), ist es notwendig eine Zeit zuzuteilen, die mehr als 3 Takten bei diesem unterschiedlichen Heizen entspricht, wenn die Formgebungsoperation einen Takt der intermittierenden Bewegung benötigt. Die Anzahl der für das vorbereitende Heizen benötigten Takte wächst mit wachsender Transportgeschwindigkeit. Demgegenüber wird für PP nur eine Zeit von zwei Takten benötigt, weil es einen breiten Temperaturbereich besitzt.
Nach Maßgabe eines weiteren Aspektes der vorliegenden Erfindung, ist eine Vorrichtung zur PTP-Taschenbildung vorgesehen, wobei die Vorrichtung eine Kombination der folgenden Elemente in freitragender Anordnung auf einem senkrechten Hauptrahmen der PTP-Maschine umfaßt:
a) ein Paar Heizplatten, die auf einer ersten Station liegen und regelmäßig angeordnete, einander gegenüberstehende Ebenen besitzen, die den PTP-Taschen entsprechen, wobei die beiden Heizplatten die Platte zwischen sich aufnehmen und diese konduktiv beheizen können, um die Kerntemperatur der Platte auf die Heizplattentemperatur auf zuheben, wobei zumindest eine von diesen Heizplatten in senkrechter Richtung zu dem Transportweg in Übereinstimmung mit der intermittierenden Bewegung der Platte hin- und herbewegbar ist,
b) einer Matrize aus metallischem Festkörper, die sich auf einer zweiten Station befindet und eine Vielzahl von Aussparungen, entsprechend den PTP-Taschen, und Wege für eine Kühlmedium nahe an den Aussparungen besitzt sowie in senkrechter Richtung zum Transportweg synchron mit der interitittierenden Bewegung der Platte hin- und herbewegbar ist,
c) eine auf der zweiten Station gelegene Stempelführung, die eine Kopfplatte besitzt, die eine Vielzahl von Bohrungen beinhaltet, von denen eine jede je einen Stempel aufnimmt, die den Ausnehmungen entsprechen, aber die Stempelbewegung freimacht, wobei Wege für ein Kühlmedium neben den Bohrungen angeordnet sind, die ein Dazwischenlegen der neuen Platten zwischen die feste Matrize erlaubt,
d) einen Stempelsockel, der integral die Stempel in einer Anzahl aufnimmt, die der Anzahl der Bohrungen in der Kopfplatte entspricht, eine regelbare Heizvorrichtung besitzt und in senkrechter Richtung zu dem Transportweg synchron mit der Bewegung der festen Metallmatrize hin- und herbewegbar ist, wobei ein jeder der Stempel gegen die dazwischenliegende Platte bei jedem der entsprechenden Taschengebiete drücken kann, um diese Gebiete vorläufig auf etwa 70% des Volumens der Aussparungen der festen Metallmatrize aufzuwerten, und
e) eine Vorrichtung zum Blasen von Druckluft in die vorläufig aufgeweiteten Taschengebiete der PTP-Platte durch den Zwischenraum, der durch die Stempel und die Stempelführung- gebildet wird.
Wie schon in Bezug auf das Verfahren offenbart worden ist, sollte das Paar Heizplatten von Punkt a) vorzugsweise imstande sein, die Kerntemperatur der entrollten Platte auf die gleiche Temperatur der Heizplatten (Sättigungstemperatur), z. B. auf ungefähr 127ºC, schnell anzuheben und muß keine Länge besitzen, die den drei Takten der intermittierenden Bewegung entspricht (wenn die Formgebungsoperation in einem Takt vollendet werden soll), um der ganzen Maschine zu ermöglichen, eine genügend hohe Formgebungsgeschwindigkeit zu erreichen. Dies steht in scharfem Kontrast mit dem Fall der Formgebung von PP, wo die Bewegung in nur zwei Taktlängen dieselbe Arbeit verrichten kann, weil es einen breiten Bereich der Umformtemperatur besitzt und nicht notwendig auf seine Sättigungstemperatur gebracht werden muß.
Des weiteren sind die in Punkt b) beschriebene Metallmatrize und die in Punkt c) beschriebene Kopfplatte der Stempelführung so konstruiert, daß sie zusammen ein Paar bilden und Kühlwege zur effektiven Kühlung der taschenfreien Gebiete auf der entrollten PTP-Platte besitzen. Die Wege in der Matrize müssen sehr dicht bei den Aussparungen sein und diejenigen in der Kopfplatte der Stempelführung müssen zur Aufnahme der Stempel nahe an den Bohrungen sein. Im Falle von PP wird eine solche Vorrichtung nicht benötigt und die Kühlwege sind gewöhnlich wegen der Einfachheit der Herstellung entfernt von diesen Aussparungen oder Durchgangsbohrungen angeordnet. Die Notwendigkeit einer dichten Anordnung der Kühlwege ist durch uns erst bei einer Beschäftigung mit einem solchen neuen Gegenstand wie der Mehrfachschichtplatte herausgefunden worden.
Die in den Stempeln befindliche regelbare Heizvorrichtung nach Punkt d) dient dazu, das Abkühlen der einmal absichtlich geheizten Plattengebiete durch Kontakt zu verhindern. Der durch den Stempel ausgeübte Druck formt die PTP-Taschen der entrollten Platte vorläufig auf ungefähr 70% des Volumens der Aussparungen der Matrizen und die in Übereinstimmung mit Punkt e) eingeblasene Druckluft stellt die Taschen fertig, so daß die Außenflächen der Platte in Kontakt mit den Innenflächen der Aussparungen der Matrizen sind.
Die Abgleichung der Wärmeverteilung überall in den Heizplatten zum vorbereitenden Heizen, praktisch ohne jedwede Einstellung zu benötigen, wird wirksam durch eine Zwangsluftkühlvorrichtung in zumindest einem Teil der Heizplatten erreicht. Dadurch wird praktisch keine weitere Einstellung der Luft, die in der Vorrichtung zirkuliert, benötigt, wenn der Luftdruck einmal auf das gewünschte Objekt eingestellt ist. Die Versorgung kann jedoch kontrolliert werden auf der Basis des Temperatursignals, das von einem Temperaturfühler hergeleitet ist, der auf den Heizplatten vorgesehen ist.
Die Zwangsluftkühlvorrichtung kann vorzugsweise feste Blöcke eines wärmeleitenden Materials beinhalten, die nahe und integral auf den Oberflächen des Heizplattenpaares an Teilen, die entfernt von der freitragenden Unterstützungsvorrichtung sind, angebracht sind. In den festen Blöcken sind mäanderartige rohrförmige Wege für die in Verbindung stehende Luft angeordnet.
Diese festen Blöcke können erfolgreich durch eine Kombination von mehreren Kühlrippen ersetzt werden, die auf den Oberflächen der Heizplatten vorgesehen sind, und luftdicht (hermetisch) abgeschlossenen Abdeckblechen, die die Rippen abdecken.
Es ist natürlich notwendig, daß die Luft durch diese Vorrichtung zirkuliert, wobei dies vorzugsweise durch eine zusätzliche regelbare Luftdruckversorgungsvorrichtung erzielt wird.
Durch Einbeziehung dieses Aspektes in die PTP-Maschine kann die Temperatur der Heizplatten erfolgreich in einem schmalen Bereich wie ± 1,5ºC geregelt werden, nur durch Einbau einer Vorrichtung mit einem extrem einfachen Aufbau, die leicht zu betreiben und zu warten ist. Das ermöglicht einen sicheren Transport und eine leichte Formgebung eines solchen Materials, das einen sehr schmalen Temperaturbereich für die Formgebung besitzt, wie eine PE-Einschichtplatte oder eine Mehrschichtplatte, die zumindest eine Kernschicht aus hochdichtem PE besitzt. Es ist unnötig zu erwähnen, daß es auch auf das vorbereitende Heizen einer PP-Einschichtplatte angewendet werden kann.

4. Kurze Beschreibung der Zeichnungen:

Fig. 1 ist eine Seitenansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen gebauten Vorrichtung, wobei Teile davon zur besseren Darstellung weggeschnitten sind,
Fig. 2 ist eine perspektivische Teilansicht der einfachen Heizplatten für das vorbereitende Heizen,
Fig. 3 ist eine geschnittene Frontansicht auf die wesentlichen Teile der Formgebungsstation,
die Fig. 4A, 4B und 4C sind vergrößerte schematische Ansichten eines Gebietes, das in Fig. 1 durch einen gestrichelten Kreis umrandet ist,
Fig. 5 ist ein Schaubild zur Anzeige der Heizverfahren,
Fig. 6 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die die wesentlichen Teile einer anderen Ausführungsform der Heizplatten zeigt, und
Fig. 7 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die die wesentlichen Teile einer weiteren Ausführungsform der Heizplatten zeigt.

5. Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen:

Durch eine erfindungsgemäße Ausführungsform, die wie vorher beschrieben aufgebaut ist, kann eine effektive Formgebung von PTP-Taschen auf Mehrfachschichtplatten ausgeführt werden, die zumindest eine Kernschicht aus hochdichtem Polyethylen besitzen.

Ausführungsform 1. (Taschenbildung)

In den Zeichnungen zeigt Fig. 1 eine Seitenansicht einer Vorrichtung, um das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen, dessen wesentliche Teile zur besseren Darstellung geschnitten sind.
Wie speziell in Fig. 2 gezeigt wird ein paar Heizplatten 22, 24 aus gut wärmeleitendem Material, üblicherweise Metall, auf dem vertikalen Hauptrahmen einer kompakten PTP-Maschine (in einer Ebene, die der Papierebene von Fig. 1 entspricht) direkt oder indirekt durch Träger 26, 28 beispielsweise in der gezeigten freitragenden Art und Weise in der vorbereitenden Heizstation 20 gehalten.
In der Zeichnung bedeutet Ziffer 60 eine für die Zwangsluftkühlung reservierte Zone, die wahlweise installiert sein kann und später in Zusammenhang mit Beispiel 2 näher erläutert wird. Die Ziffern 70, 72 zeigen Saugrohre, die mit einer nicht gezeigten Luftversorgungsvorrichtung in Verbindung stehen. Eine jede der Platten beinhaltet einen elektrischen Heizer und einen Temperaturfühler 21 darin, aber Einzelheiten davon sind in der Darstellung weggelassen.
Von diesen Platten ist die untere Heizplatte 24 fest eingebaut, während die obere Heizplatte 22 fähig ist, sich senkrecht synchron zum intermittierenden Transport der Platte hin- und herzubewegen, wie durch einen Pfeil gezeigt wird, und zum sich wiederholenden Dazwischenlegen der entrollten Platte 10 zwischen die untere Platte 24, um Druck auf die Taschen (bildenden) Gebiete der Platte 10 durch eine Vortriebvorrichtung 27 auszuüben, die auf dem Träger 26 und einer damit zusammenhängenden stoßabfangenden Feder 29 montiert ist.
Auf gegenüberliegenden Oberflächen der beiden Heizplatten 22, 24 ist eine Vielzahl von räumlich gezeigten Heizebenen 23 vorgesehen, die durch Rillen 25 (weggelassen in der Fig. 1) getrennt sind, um eine Gitterstruktur zu bilden.
In der Formgebungsstation 30 besitzt eine metallische, feste Matritze 32 Aussparungen 31 und Wege 33 für das Kühlmedium, die dicht bei den Aussparungen 31 angeordnet sind. Der innere Aufbau der Aussparungen 31 stimmt mit dem äußeren Aufbau der zu formenden Taschen 14 überein. Die Anzahl der Aussparungen 31 in einer Einheit entspricht der Anzahl der Taschen 14, die in einem Takt geformt werden sollen. Die Matritze 32 ist konstruiert, um eine hin- und hergehende Bewegung in der Richtung zu wiederholen, die durch den Pfeil angezeigt wird, synchron zur intermittierenden Bewegung der Platten 10, durch eine mit dem Hauptrahmen verbundene Antriebsvorrichtung, zum Beispiel eine Nocke 36 und einen Nockenstößel 38. Im oberen Teil der Matrize ist ebenso ein Hilfsweg 34 für das Kühlmedium vorgesehen.
Die Stempelführung 40, die mit der Matrize aus festem Metall 32 ein Paar bildet, besitzt in ihrer Gesamtheit die Form eines hohlen Kastens, um einen Stempelsockel 52 zu beinhalten und als Zufuhr für die Druckluft zu dienen. Die Bodenplatte 49 der Führung ist fest auf dem senkrechten Hauptrahmen montiert, zum Beispiel durch einen Träger 46.
Wie in der schematischen geschnittenen Frontansicht der Formgebungsstation in Fig. 3 gezeigt wird, ist die Kopfplatte 42 der Stempelführung 40 konstruiert, in die metallische, feste Matrize 32 eingreifen zu können, und besitzt Durchgangsbohrungen 41, deren Anzahl und Aufbau den zu bildenden Taschen 14 entspricht. Die Durchgangsbohrungen 41 nehmen auf und erlauben eine unbehinderte Bewegung der Stempel 50.
Die Wege 43 für das Kühlmedium sind ebenso dicht an den Durchgangsbohrungen 41 vorgesehen. Hilfswege 44 für das Kühlmedium sind in den Seitenwänden 45 angeordnet. Unter der Bodenplatte 49 sind ein Hydraulikzylinder 54 zur Betätigung des Stempelsockels 52 und ein Druckluftversorgungsschlauch 48 angebracht.
Der Stempelsockel 52 besitzt einen eingebetteten Heizer 56 und Stempel 50 in einer den Taschen 14 entsprechenden Anzahl, die in einem Takt in nach oben gerichteter Art gebildet sind. Zumindest einer der Stempel 50 besitzt einen eingebetteten Temperatursensor oder -fühler 58.
Die vergrößerten schematischen Darstellungen von Fig. 4 zeigen im Detail die Funktionen der jeweiligen Komponenten in der Formgebungsstation. Nämlich, nachdem die Platte 10 zwischen die feste Metallmatrize 32 und die entsprechende Kopfplatte 42 in Übereinstimmung mit der intermittierenden Bewegung der Platte dazwischengelegt [a)] worden ist, bewegt sich der Stempelsockel 52 durch den Betätigungszylinder 54 nach oben und die Stempel 50, die durch die Durchgangsbohrungen 41 geführt werden, drücken die Platte 10 gegen die Aussparungen 39 der Matrize 32 aus festem Metall. Nach der vorläufigen Formgebung der Taschen auf ungefähr 70% des Volumens der Aussparungen 31 [b)], wird Druckluft durch einen Spalt zwischen den Stempeln 50 und den Durchgangsbohrungen 41 in die aufgeweiteten Teile geblasen, wie durch einen Pfeil gezeigt wird, um die Formgebungsoperation zu vollenden [c)]. Danach wird eine Matrizentrennoperation in Übereinstimmung mit der intermittierenden Bewegung der Platte 10 durchgeführt.

Vorteile

Was es Wert ist, unter den oben erklärten Dingen besonders erwähnt zu werden, ist zuerst die Durchführung einer Heizmethode, die in Fig. 5 als "Mehrfachheizen" bezeichnet wird, um die taschenbildenden Gebiete der Mehrfachschichtplatte 10 zu heizen. Das Mehrfachheizen ist nämlich eine Methode des Heizens der PE-Kernschicht von ihrer Anfangstemperatur T&sub0; schnell auf eine Temperatur Tn, die nahe bei der Sättigungstemperatur T liegt, die der Temperatur der Heizplatten entspricht, in einem Zeitabschnitt, der der Taktanzahl (n · t) entspricht, die proportional zur Länge der Einheit beim intermittierenden Transport der Platte 10 ist.
Die vorbereitende Heizstation 20 dieses Beispiels ist konstruiert, um eine Heizoperation in einer Zeit zu erreichen, die drei Takten entspricht, basierend auf einer Annahme, daß die für die Formgebungsoperation benötigte Zeit einem Takt entspricht, um Tn an T anzupassen, oder um zumindest Tn an T anzunähern.
In anderen Worten ist durch Anwendung der zumindest dreifachen Plattenlänge von der Formgebungsstation zu der vorbereitenden Station, eine Hochgeschwindigkeitsformgebung wie beispielsweise 2,9 m/min (100 Reihen von Standardtaschen/min) möglich. In der Formgebungsstufe ist ein effektives Kühlen und/oder eine Verhinderung eines exzessiven Temperaturgefälles bei den taschenfreien Gebieten der Mehrfachschichtplatte durch die Anordnung von Wegen für das Kühlmedium nahe bei den Aussparungen der metallisch festen Matrize und den Durchgangsbohrungen der Kopfplatte der Stempelführung erreicht worden, um einen sicheren Transport bei hoher Geschwindigkeit zu ermöglichen.
Unterdessen erfordern alle Platten, die keine PE-Kernschicht besitzen, solch eine Überlegung nicht, wegen ihres breiten Formgebungstemperaturbereiches und einer Heizmethode, die unabhängig von der Fertigungstemperatur ist. Diese Methode, die in der Zeichnung durch eine unterbrochene Kurve angezeigt wird, ist hinreichend für die Formgebung von solchen herkömmlichen Platten.
Der zweite besonders zu erwähnende Punkt ist ein wirksames Kühlen der taschenfreien Gebiete auf der Mehrfachschichtplatte oder jede Vorrichtung, die einen übermäßigen Anstieg der Temperatur in diesen Gebieten verhindert. Weil keine solche Berücksichtigung für den Formgebungsstempel einer Platte, die keine PE-Kernschicht besitzt, erforderlich ist, können die Wege für das Kühlmedium zur die Einfachheit der Herstellung entfernt von den Aussparungen und Durchgangsbohrungen angeordnet sein.

Beispiel 2. (vorbereitendes Heizen)

Die vorbereitende Heizstation 20, die die rechte Hälfte von Fig. 1 ausfüllt, ist eine Station, die vor der taschenbildenden Station der PTP-Maschine angeordnet ist. In dieser Figur wird die entrollte Platte 10 gezeigt, die intermittierend entlang eines horizontalen Transportweges 12 transportiert wird, der zwischen einem Paar Heizplatten 22 und 24 ausgebildet ist, von denen eine jede, wie gezeigt, eine Länge besitzt, die drei Takten entspricht, und zwar sich erstreckend vom rechten äußeren Ende und endend vor der Formgebungsstation 30.
In diesem Beispiel entspricht der Einlaßabschnitt des Transportweges 12 für die entrollte Platte 10 einem Gebiet 60 zur Zwangsluftkühlung, beispielsweise ungefähr einem Drittel des Platzes, den die Heizplatten 22, 24 vom rechten äußeren Ende der Zeichnung benötigen. Die Hauptkomponenten der Zwangsluftkühlungsvorrichtung sind feste Blöcke 62, 64 aus gut wärmeleitendem Material (üblicherweise aus Metall), nahe bei den Heizplatten 22, 24 montiert, eine auf der Oberfläche der oberen Platte 22 und der andere nahe der Bodenfläche der unteren Platte 24. Rohrförmige Wege 74 und 76 für die in Verbindung stehende Luft sind in ihnen schlangenförmig angeordnet, wie durch die gestrichelte Linie in den Fig. 1 und 6 gezeigt wird.
Einlaßrohre 70, 72 und die Auslaßrohre 78, 80, beide in Verbindung stehend mit den rohrförmigen Wegen 74, 76 sind ebenso vorgesehen. Die Rohre sind mit einer nicht gezeigten Luftversorgungsvorrichtung verbunden, um sich selbst mit der in Verbindung stehenden Luft in den durch die Pfeile gezeigten Richtungen zu bedienen, um eine Zwangsluftkühlung dieser Teile zu ermöglichen.
Wenn keine Zwangsluftkühlungsvorrichtung vorgesehen ist, würde sich eine bemerkenswerte Unausgewogenheit der Temperaturverteilung auf den Platten ergeben und es würde sich im besten Falle eine Kontrolle so grob wie ± 3,0ºC erzielen lassen. Eine Regelung der elektrischen Stromverbrauchsverteilung sowie eine Anordnung, um die Heizleistung nach dem Einlaß des Transportweges viel kleiner als die nahe der tragenden Vorrichtung (Träger) zu machen, und ein Versuch, Heizrohre zu verwenden, sind nicht erfolgreich gewesen.
Im Unterschied zu diesem hat das Vorsehen einer Zwangsluftkühlvorrichtung in Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung jedoch die effektive Kontrolle der lokalen Temperatur zwischen ± 1,5ºC ermöglicht und diese Angleichung ist ohne jede nachfolgende Einstellung erreicht worden, wenn der Druck der den beiden Blöcken 62, 64 zugeführten Luft einmal entsprechend eingestellt worden ist. Das bedeutet, daß praktisch ein völliges Temperaturgleichgewicht in der Vorrichtung erreicht worden ist.
In der Zeichnung werden die festen Blöcke 62, 64 als von den Heizplatten 22, 24 getrennte Komponenten gezeigt, aber der gleiche Effekt kann durch Einbettung der rohrförmigen Wege 74 und 76 in die entsprechenden Teile der Heizplatten selbst erreicht werden und durch Ausbildung beider Komponenten als ein Bauteil.
Fig. 7 zeigt ein anderes Beispiel für eine Zwangsluftkühlungsvorrichtung, wobei die zuvor erwähnten festen Blöcke 62, 64 durch eine Kombination von Kühlrippen 82 und den Abdeckblechen 66, 68, die die Rippen abdecken, ersetzt worden sind. Auf der Oberfläche der oberen Heizplatte 22 und der Bodenfläche der unteren Heizplatte 24 ist nämlich eine Vielzahl von Rippen 82 vorgesehen (diejenigen nahe der Platte 24 sind in der Zeichnung nicht zu sehen).
Die Vielzahl der Kühlrippen 82 und Abdeckbleche 66, 68, die jede eine Gruppe von Kühlrippen abdecken, und Einlaßrohre 70, 72 und Auslaßrohre 78, 80 durch beide Abdeckflächen 66, 68 für die in Verbindung stehende Druckluft bilden die Zwangsluftkühlung.

Vorteile

Im vorhergehenden Beispiel, erklärt in Bezug auf die Fig. 6, sind beide Heizplatten 22, 24 aus Aluminium mit den Abmessungen 400 mm (Länge) · 235 mm (Breite) · 25 mm (Dicke) hergestellt und elektrische Heizer von 3 KW (obere Platte) und 2 KW (untere Platte) sind darin eingebaut. Wenn die Heizplatten durch die Träger 26 und 28 mit 130 mm Breite an der linken Seite jeweils mit Rändern von 85 mm jeweils getragen werden, war die beobachtete Temperaturdifferenz zwischen dem linken und dem rechten Rand bei 7-8ºC.
Danach sind die festen Blöcke 66, 68 aus Aluminium mit Abmessungen von 135 mm (Länge) · 235 mm (Breite) · 15 mm (Dicke) im rechten Drittel der beiden Platten angebracht worden. Die rohrförmigen Wege 74 und 76 mit einem Durchmesser von 7,5 mm und einer Gesamtlänge von 800 mm für die in Verbindung stehende Luft sind in beiden festen Blöcken 66, 68 vorgesehen worden, und Luft mit Umgebungstemperatur ist mit einem Volumenstrom von 17,5 L/min in beide Wege eingebracht worden. Als Ergebnis ist der Temperaturunterschied der äußeren rechten Seiten der beiden Halsplatten in Bezug auf ihre äußeren linken Seite auf ungefähr 1-3ºC abgesenkt worden.

Claims

1. Verfahren zur Bildung von PTP-Taschen auf einer Mehrfachschichtplatte, die zumindest eine Kernschicht aus hochdichtem Polyethylen beinhaltet, dadurch gekennzeichnet, daß es aus den folgenden aufeinanderfolgenden Schritten besteht;

a) Lokales und unterschiedliches Beheizen von Taschengebieten einer gerade entrollten Platte (10), solange bis ihre Kerntemperatur 124-132ºC erreicht,

b) Dazwischenschieben der neuen Platte zwischen eine Metallmatrize (32) und eine entsprechende Kopfplatte (42) einer Stempelführung (40), um die taschenfreien Gebiete der Platte unter 30ºC abzukühlen,

c) Drücken von auf 100-120ºC aufgeheizten Stempeln (50) gegen die Taschengebiete (14) der Platte (10) im dazwischengeschobenen Zustand, um die Gebiete vorläufig auf ca. 70% des Volumens der Aussparungen (31) der Matrize (32) zu expandieren,

d) Blasen von Druckluft auf die expandierten Gebiete durch einen Zwischenraum, der zwischen den Stempeln (50) und der Stempelführung (40) gebildet ist, um die gedehnten Gebiete auf zuweiten bis die Außenfläche davon in glatten Kontakt mit der Innenfläche (31) der Matrize (32) kommt,

e) Trennen der Metallmatrize (32), der Stempel (50) und der Stempelführung (40) von der Platte (10).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Stufe a) die neue Platte (10) konduktiv beheizt wird, während sie zwischen einem Paar Heizplatten (22, 24) liegt, die gegenübergestellte gewölbte Flächen (23) besitzen, die den den Taschengebieten (14) entsprechen, bis die Kerntemperatur dieselbe Temperatur wie die Heizplatten (22, 24) erreicht.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Stufe a), die Kerntemperatur ungefähr 127ºC beträgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Stufe b) die taschenfreien Gebiete ungefähr auf 24ºC abgekühlt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Stufe c) die Temperatur der Stempel ungefähr 110ºC beträgt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrfachschichtstoffplatte einen dreifach geschichteten Aufbau besitzt, der außen zwei Schichten Polypropylen hat.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrfachschichtstoffplatte einen fünffach geschichteten Aufbau besitzt und eine Kernschicht aus hochdichtem Polyethylen, zwei Zwischenschichten aus Polyvinyldichlorid und zwei äußere Schichten aus Polypropylen hat.

8. Vorrichtung zur Herstellung von PTP-Taschen auf gerade entrollten Platten (10), die sich intermittierend durch zwei benachbarte Stationen (20, 30) bewegt, die Teil einer Anzahl von Stationen sind, die entlang des Transportweges für die Platte (10) angebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine Kombination der folgenden Vorrichtungen umfaßt, die freitragend auf einem senkrechten Hauptrahmen der PTP-Maschine getragen werden;

a) Ein Paar Heizplatten (22, 24), die auf der ersten Station (20) liegen und regelmäßig angeordnete, einander gegenüberstehende Ebenen (23) besitzen, die den PTP-Taschen entsprechen, wobei die beiden Platten (22, 24) die Platte (10) zwischen sich aufnehmen und die Platte (10) konduktiv beheizen können, um die Kerntemperatur der Platte auf die (Heiz-) Plattentemperatur zu erhöhen, wobei zumindest eine von diesen (Heiz-) Platten (22) in senkrechter Richtung zu dem Transportweg in Übereinstimmung mit der intermittierenden Bewegung der Platte hin- und herbewegbar ist,

b) eine Matrize (32) aus festem Metall, die sich auf der zweiten Station (30) befindet und eine Vielzahl von Ausnehmungen (31), entsprechend den PTP-Taschen (14), und Wege (33) für ein Kühlmedium nahe an den Ausnehmungen (31) besitzt sowie in senkrechter Richtung zum Transportweg in Übereinstimmung mit der intermittierenden Bewegung der Platte hin- und herbewegbar ist,

c) eine auf der zweiten Station (30) gelegene Stempelführung (40), die eine Kopfplatte (42) besitzt, die eine Vielzahl von Bohrungen (41) beinhaltet, von denen eine jede je einen Stempel (50) aufnimmt, die den Ausnehmungen entsprechen, aber die Stempelbewegung freimacht, wobei Wege (43) für ein Kühlmedium neben den Bohrungen (41) angeordnet sind und zum Dazwischenlegen der neuen Platten (10) zwischen die feste Matrize (32) geeignet sind,

d) Ein Stempelsockel (52), der integral die Stempel (50) in einer aufnimmt, die der Anzahl der Bohrungen in der Kopfplatte (42) entspricht, eine regelbare Heizvorrichtung besitzt und in senkrechter Richtung zu dem Transportweg synchron mit der Bewegung der festen Metallmatrize (32) hin- und herbewegbar ist, wobei ein jeder der Stempel (50) gegen die dazwischenliegende Platte bei jedem der entsprechenden Taschengebiete (14) drücken kann, um diese Gebiete vorläufig auf etwa 70% des Volumens der Ausspannungen (31) der festen Metallmatrize (32) auszudehnen, und

e) eine Vorrichtung zum Blasen von Druckluft in die vorläufig ausgedehnten Taschengebiete der PTP-Platte durch den Zwischenraum, der durch die Stempel (50) und die Stempelführung (40) gebildet wird.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in Vorrichtung a) die Heizplatten (22, 24) eine Vielzahl von Heizebenen (23) besitzen, die auf ihren Oberflächen in Kontakt mit der ausgerollten Platte (10) sind, wobei die Ebenen den Taschengebieten (14) der Platte entsprechen und durch Nuten (25) getrennt sind, die eine Gitterstruktur bilden.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zwangsluftkühlvorrichtung in zumindest einem Teil der Heizplatten (22, 24) verwendet wird.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwangsluftkühlvorrichtung an der Außenfläche des Heizplattenpaares (22, 24) vorgesehen ist und teilweise von der freitragenden Tragevorrichtung (26, 28) entfernt ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftversorgung der Zwangsluftkühlvorrichtung durch ein Signal gesteuert wird, das von einem Temperaturfühler auf den Heizplatten erzeugt wird.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwangsluftkühlvorrichtung feste Blöcke (62, 64) eines wärmeleitenden Materials beinhaltet, die nahe und integral auf den Oberflächen angebracht sind und rohrförmige Wege (74, 76) für die Luftumwälzung besitzen.

14. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwangsluftkühlvorrichtung eine Kombination einer Vielzahl von Kühlrippen (82) auf den Oberflächen und luftdicht abgeschlossenen Abdeckblechen (66, 68), die die Rippen (82) abdecken, mit einer Vorrichtung zur Luftzirkulation durch die Abdeckbleche (66, 68) ist.