DE3024683A1

DE3024683A1 - Kunststoffbecher sowie verfahren und tiefziehwerkzeug zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE3024683A1
Application number: DE19803024683
Authority: DE
Inventors: Hans-Peter 7914 Vöhringen Kleiner
Original assignee: Etimex Kunststoffwerke GmbH
Current assignee: Etimex Kunststoffwerke GmbH
Priority date: 1980-06-30
Filing date: 1980-06-30
Publication date: 1982-01-28
Also published as: JPS5743807A; GB2079668A; AT376165B; ATA421080A; GB2079668B

Description

DR. -ING. OIPL.-ING. .Λ. JO. J, PL₁-PH /3. DK. DIPL.-PHYS. DlPL-PHYs. dr. HOGER - STELLRECHT - GRIESSBACH - HAECKER PATENTANWÄLTE IN STUTTGART

A 44 181 b Anm.: ETIMEX Kunststoffwerke GmbH b - 184 Heilbronner Str. 43

24. Juni 198 0 7 Stuttgart 1

Beschreibung

Kunststoffbecher sowie Verfahren und Tiefziehwerkzeug zu seiner Herstellung

Die Erfindung betrifft einen Kunststoffbecher mit einem sich nach unten verbreiternden Fuß, wie er insbesondere von der milchverarbeitenden und Konservenindustrie häufig verwendet wird.

Bisher wurden derartige Kunststoffbecher, die im übrigen üblicherweise rotationssymmetrisch ausgebildet sind, so daß der Fuß Kegelstumpfform besitzt, ausschließlich im Spritzgußverfahren hergestellt, wobei der Fuß als sich vom Becherboden nach unten erstreckender, einen Konus bildender Vollmaterialsteg gestaltet ist. Diese Kunststoffbecher werden in der Regel bedruckt, um sie farbig dekorieren zu können.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, einen Kunststoff becher zu schaffen, der sich wirtschaftlicher herstellen läßt als die geschilderten spritzgegossenen Becher. Als Lösung wird ein Kunststoffbecher vorgeschlagen, der aus einer Druckmittel- oder Vakuum-tiefgezogenen Kunststoffolie besteht. Bei der Verformung der Kunststoffolie mit Hilfe eines Druckmittels und/oder eines

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Vakuums spielen Hinterschneidungen des Formwerkzeugs, wie sie für die Herstellung eines sich nach unten verbreiternden Fusses erforderlich sind, nicht eine

_Ί , . , normaler Gegenstände ohneHinterschneidungen solch gravxerende Rolle, wie dies oeim Tierziehen / ^ mittels eines Formstempels der Fall ist. Der erfindungsgemäße Becher hat gegenüber den spritzgegossenen Kunststoffbechern den Vorteil, daß er sich mit weniger Materialeinsatz herstellen läßt, und da außerdem ohne Schwierigkeiten Kunststoffolien hergestellt werden können, bei denen die beiden -Folienseiten vori unterschiedlichen Materialien gebildet werden, läßt der 'erfindungsgemäße Becher sich auch ohne weiteres z.5.in einer Ausführungsform herstellen, bei der die Außenseite eine andere Farbe aufweist als das Becherinnere.

An sich wäre es denkbar, daß das Becherinnere bis zum unteren Ende des Becherfußes hinabreicht; wenn der Becherboden jedoch über dem unteren.Ende des unterhalb des Becherbodens hohlen Fußes angeordnet sein soll, ist der Fuß des erfindungsgemäßen Kunststoffbechers zwischen seinem unteren Ende und dem 'Becherboden doppelwandig, was gerade bei einem Folienbecher auch den Vorteil einer größeren Steifigkeit des Becherfußes mit-sich bringt. Um' dabei ein Eindringen des Becherinhalts in den doppelwandigen Fuß zu vermeiden, ist bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Folienbechers die Innenwand des Fußes mit dessen Außenwand zumindest ungefähr auf Höhe des Becherbodens verbunden, insbesondere verschweißt.

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Am zweckmäßigsten wird der erfindungsgemäße Folienbecher so hergestellt, daß eine Kunststoffolie erwärmt, dann mittels eines Stempels in ein einen Hinterschnitt für den Becherfuß aufweisendes Formnest hineingedrückt und anschließend in diesem Formnest mittels eines Druckmittels und/oder eines Vakuums vollends ausgeformt wird, worauf die den Hinterschnitt bildenden Bereiche der Formnestwand vom Becher abgezogen werden. Wenn in diesem Zusammenhang von einem Hohlkörper gesprochen wird, so soll dies lediglich bedeuten, daß ein Kunststoffolienbereich in eine gefäßartige Form gebracht wird.

und/oder hintereinander Selbstverständlich können mehrere, nebeneinander/liegende Bereiche der Kunststoffolie gleichzeitig tiefgezogen werden, was ein besonderer Vorteil für die Herstellung erfindungsgemäßer Becher ist.

Bei der Herstellung der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bechers empfiehlt es sich, den Becherboden nach der Bildung des Hohlkörpers nach oben zu drücken - oben soll dabei immer bedeuten in Richtung auf die Becheröffnung.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung werden Innen- und Außenwand des Becherfusses dadurch miteinander verschweißt, daß man beim nach oben Drücken des Becher-

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bodens ringförmige Wandbereiche der Becherfußwände gegeneinander preßt, solange die Folie ausreichend hohe Temperaturen aufweist.

Schließlich wird vorgeschlagen, ein Tiefziehwerkzeug für die Herstellung des erfindungsgemäßen Folienbechers so auszubilden, daß ein eine Hinterschneidung für den Becherfuß aufweisendes Formnest vorgesehen ist, dessen Wand zumindest im Bereich der Hinterschneidung von wenigstens zwei einander gegenüberliegenden und auseinanderfahrbaren Werkzeugteilen gebildet wird. Das erfindungsgemäße Tiefziehwerkzeug muß also nicht längs einer Mittelebene insgesamt geteilt werden, um den Folienbecher ausstoßen zu können, weshalb es relativ einfach ist, mehrere Form-

und/oder hintereinander nester mit geringen Abständen nebeneinander/anzuordnen.

Um einen hohlen Becherfuß zu erhalten und die Fußaußenwand mit der Fußinnenwand zu verschweißen, empfiehlt es sich, das Tiefziehwerkzeug so auszubilden, daß der Boden des Formnestes von einem nach oben vorschiebbaren Formstempel gebildet wird, dessen obere Stirnfläche dem Becherquerschnitt an oder geringfügig unterhalb derjenigen Stelle entspricht, an der der Becherinnenraum seinen kleinsten Querschnitt aufweist. Wenn Becherfußinnen- und Becherfußaußenwand im wesentlichen ohne Abstand parallel zueinander verlaufen sollen, so

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wird das erfindungsgemäße Tiefziehwerkzeug so gestaltet, daß sich der Formstempel entsprechend der Becherfußform nach oben zu verjüngt und daß seine obere Stirnfläche mit den dem Becher zugekehrten Flächen von Werkzeugteilen bündig ist, welche quer z-ar Forr.-stempelbewegungsrichtung auseinanderfahrbar sind und die obere Formstempelstirnflache bei zurückgezogenem Formstempel eng umschließen. Diese Werkzeugteile verhindern, daß die Kunststoffolie durch den angelegten Druck und/oder ein angelegtes Vakuum unter die obere Formstempelstirnfläche herabgezogen werden kann. Zweckmäßigerweise werden sie federnd vorgespannt, so daß sie ausweichen können, wenn der Formstempel zum Hochdrücken des Becherbodens ausgefahren wird.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Ansprüchen und/ oder aus der nachfolgenden Beschreibung sowie der beigefügten zeichnerischen Darstellung bevorzugter Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Kunststoffolienbehälters und des Tiefziehwerkzeugs zu seiner Her- . stellung; es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch das Tiefziehwerkzeug in einem Zustand, der sich nach dem Hereindrücken der vorgewärmten Kunststoffolie in das Formnest durch einen strichpunktiert dargestellten Vorformstempel ergibt;

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Fig. 2 denselben Schnitt wie die Fig. 1, jedoch nach dem Hochfahren des den Becherboden nach oben drückenden Formstempels;

Fig. 3 wiederum denselben Schnitt,, jedoch nach dem Auswerfen des Kunststoffolienbechers;

Fig. 4 einen Längsschnitt durch den erfindungsgemaßen Kunststoffolienbecher nach dem Tiefziehen, jedoch vor dem Hochdrücken des Becherbodens;

Fig. 5 einen Längsschnitt durch den fertiggestellten Becher, und

Fig. 6 den in Fig. 5 angedeuteten Ausschnitt A in vergrößerter Darstellung.

Zunächst soll anhand der Fig. 5 und 6 die bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemaßen Kunststoffolienbechers näher erläutert werden.

Dieser Becher besteht aus einer zum Beispiel auf der Außenseite anders als auf der Innenseite eingefärbten Kunststoffolie 10 und er weist einen eine Öffnung 12 umgebenden Randflansch 14 zum Aufsiegeln einer Verschlußfolie cder dergleichen, eine Becherwand 16, einen

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Becherboden 18 und einen als Ganzes mit 20 bezeichneten Fuß auf. An die Stelle des Randflansches 14 könnte natürlich auch eine andere Randgestaltung treten, z.B. ein umgekehrt U-förmiger Rand für einen Schnappdeckel.

Wie am besten die Fig. 6 erkennen läßt, ist der Fuß 20 doppelwandig, das heißt aus einer Außenwand 20a und einer Innenwand 20b aufgebaut, die an zwei Steller, miteinander in Verbindung stehen, nämlich an einer den unteren Rand des Fußes 20 bildenden Umfaltstelle 20c und an einer Verschweißung 2Od am Übergang zum Becherboden 1 8.

Der Fuß 20 hat die Gestalt eines Kegelstumpfs und bildet eine Hinterschneidung 2Of.

Das in den Fig. 1-3 gezeigte Tief ziehwerkzeug stellt einen Ausschnitt aus einem mehrere Formnester enthaltenden Gesamtwerkzeug dar, mit dem aus einer vorgewärmten Kunststoffolienbahn gleichzeitig mehrere erfindungsgemäße Becher tiefgezogen werden können; der Einfachheit halber wurde jedoch nur der ein einziges Formnest bildende Werkzeugbereich dargestellt, und auch dieser nur teilweise, da Vorrichtungen zum Vorformen einer erwärmten Kunststoffolie sowie zum Anlegen eines Drucks oder Unterdrucks nur angedeutet wurden.

Auf einer Trägerplatte 30 ist ein als ganzes mit 32 bezeichneter Werkzeugblock befestigt, auf dem eine

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Schnittbuchse 34 und innerhalb derselben ein Fornring 36 montiert sind. Unterhalb des letzteren sind zwischen zue inander parallelen Führungsf lachen 38 zwei Schieber 40 verschiebbar geführt, welche zwei gegeneinander stoßende, halbringförmige Fußformwände 40a bilden und sich über Kolbenstangen 42a von Druckmittelzylindern 4 2 in radialer Richtung nach rechts und links voneinander abziehen und entfernen lassen. Die Innenfläche 36a des Formrings 36 und die Fußformwände 40a bilden also ein Formnest 48. Dieses wird nach unten zu von einem Bodenformstempel 50, einem in letzterem vertikal verschiebbaren Auswurfstempel 52 und vier Verschluß Schiebern 54 begrenzt, welch letztere.entgegen der Wirkung von Rückstellfedern 56 senkrecht zur vertikal verlaufenden Werkzeugmittelachse sternförmig nach außen geschoben werden können und sich unter der Wirkung der Rückstellfedern dicht gegen eine Konusfläche 50a des Bodenformstempels 50 anlegen, diesen gemeinsam ringförmig umschließen und mit dessen oberer Stirnfläche 50b sowie der oberen Stirnfläche 52b des Auswurfstempels 52 bündig sind.

Nachzutragen bleibt noch, daß der Auswurfstempel 52 über eine Stange 52c, der Bodenformstempel 50 über Stangen 50c und einen diese miteinander verbindenden Ring 5Od betätigt werden kann.

über dem Formnest 48 ist ein Vorformstempel 60 vorgesehen,

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welcher einen zentralen Druckluftkanal 6 0a besitzt. Er wird von einem Niederhalte- und Schnittring 6 2 umgeben, der beim Herunterpressen mit der oberen, äußeren Ringkante der Schnittbuchse 34 nach Art eines Stanzwerkzeugs zusammenarbeitet.

Bei der erfindungsgemäßen Herstellung der neuen Kunststoffolienbecher wird nun am besten wie folgt vorgegangen:

Zunächst wird eine vorgewärmte Kunststoffolie 10 zwischen den gegenüber seiner in Fig. 1 gezeigten Position angehobenen Vorformstempel und die Teile und 36 des erfindungsgemäßen Tiefziehwerkzeugs eingeführt, worauf der Vorformstempel ungefähr in die in den Fig. 1 und 2 strichpunktiert dargestellte Position abgesenkt wird. Der herzustellende Fclienbecher weist eine um so gleichmäßigere Wandstärke auf, je tiefer die Folie durch den Vorformstempel in das Formnest hineingezogen wird. Dabei könnte die Kunststoffolie zwischen dem Niederhaltering 6 2 und der Schnittbuchse 34 eingespannt sein.

Anschließend wird die Oberseite der Folie 10 mit Druck beaufschlagt - zu diesem Zweck muß natürlich der im Bereich des Formnestes 48 über der Folie 10 liegende Teil des Tiefziehwerkzeugs einen abgeschlossenen

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Druckraum bilden, was jedoch in der Zeichnung nicht dargestellt wurde, da dies für den Fachmann eine Selbstverständlichkeit darstellt. Durch diesen Druck (an seine Stelle könnte auch ein an die Folienunterseite angelegtes Vakuum treten, was jedoch wegen der geringeren Verformungskräfte weniger zweckmäßig wäre) wird die Folie über die oberen, inneren Ringkanten der Schieber 40 hinweg nach unten und unterhalb dieser Ringkanten auch in radialer Richtung nach außen gedrückt, so daß sich das in Fig. 4 gezeigte Zwischenprodukt ergibt. Die Verschlußschieber 54 verhindern dabei ein Hineinpressen der Folie in den Ringspalt zwischen der unteren Innenkante der Schieber 40 und der oberen Außenkante des Bodenformstempels 50, was es erst ermöglicht, den letzteren sich nach oben verjüngen zu lassen.

Anschließend werden Bodenformstempel 50 und Auswurfstempel 52 synchron bis in die in Fig. 2 gezeigte Position gefahren, wodurch der Becherboden 18 nach oben gedrückt wird und die noch ausreichend warmen Folienbereiche bei 2Od miteinander verschweißt werden, da der Außenumfang der oberen Stirnfläche 50b des Bodenformstempels 50 um weniger als die doppelte Folienstärke kleiner ist als der Durchmesser der lichten oberen öffnung, die die beiden gegeneinandergefahrenen Schieber 40 bilden. Wenn der Bo.den-

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formstempel 50 aus seiner in Fig. 1 gezeigten Position nach oben gefahren wird, drückt seine Konusfläche 50a die Verschlußschieber 54 in radialer Richtung nach außen zurück, wie dies die Fig. 2 zeigt.

Anschließend wird der Folienbecher mit Hilfe des Schnittrings 62 ausgestanzt, worauf Schnittring und Vorformstempel 60 nach oben, die Schieber 40 mit Hilfe der Druckmittelzylinder 4 2 nach außen und der Auswurfstempel 52 nach oben gefahren wird, um den fertigen Becher auszuwerfen, wie dies die Fig. 3 zeigt.

Obwphl anhand der Zeichnung die Herstellung eines rotationssymmetrischen Bechers erläutert wurde, lassen sich mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens und des erfindungsgemäßen Tiefziehwerkzeugs natürlich auch Becher herstellen, die in horizontalen Schnittebenen zum Beispiel oval, dreieckig oder viereckig sind.

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Claims

DIPL-PHYS. DR OR.-INS. OIPL.-IIMG. M. SC DIPL-PHfS. ΠΗ. DIPL.-PHYS. HÖGER - STELLRECHT -GRIE3SBACH - HAECKER BOEHME PATENTANWÄLTE IN STUTTGART 3024883 A 44 181 b Ann.:ETIMEX Kunststoffwerke Gmb.H b - 184 Heilbronner Str. 43 24. Juni 1980 7000 Stuttgart 1 A nsprüche

1. Kunststoffbecher mit einem sich nach unten verbreiternden Fuß, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einer Druckmittel- oder Vakuum-tiefgezogenen Kunststoffolie

(10) besteht.

2. Becher nach Anspruch 1, bei dem der Becherboden über dem unteren Ende des unterhalb des Becherbodens hohlen Fußes angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Fuß (20) zwischen seinem unteren Ende und dem Becherboden (18) doppelwandig ist.

3. Becher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Innen- und Außenwand (20b, 20a) des Fußes (20) zumindest ungefähr auf Höhe des Becherbodens (18) miteinander verbunden, insbesondere verschweißt sind (bei 2Od).

4. Becher nach einem oder mehreren der vorstehenden. Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Innen- und Außenseite der Kunststoffolie (10) aus unterschiedlichem Material bestehen.

5. Verfahren zur Herstellung eines Bechers nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kunststoffolie erwärmt,

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dann mittels eines Stempels in ein einen Hinterschnitt für den Becherfuß aufweisendes Formnest hineingedrückt und anschließend in diesem Formnest mittels eines Druckmittels und/oder eines Vakuums vollends ausgeformt wird, worauf die den Hinterschnitt bildenden Bereiche der Formnestwand vom Becher abgezogen werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Becherboden nach der Bildung des Hohlkörpers nach oben gedrückt wird.

7. Tiefziehwerkzeug zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein eine Hinterschneidung (40a) für den Becherfuß (20) aufweisendes Formnest (48) vorgesehen ist, dessen Wand (40a_r Oberfläche von 54, 50b, 52b) zumindest im Bereich der Hinterschneidung von wenigstens zwei einander gegenüberliegenden und auseinanderfahrbarer. . Werkzeugteilen (40) gebildet wird.

8. Werkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (Oberfläche von 54, 50b,52b) des Formnestes (48) von einem nach oben verschiebbaren Formstempel (50,52) gebildet wird, dessen obere Stirnfläche (50b, 52b) dem Becherquerschnitt an oder geringfügig unterhalb derjenigen Stelle entspricht, an der der Becherinnenraum seinen kleinsten Querschnitt aufweist.

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9. Werkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Formstempel (50,52) sich entsprechend der Becherfußform nach oben zu verjüngt und daß seine obere Stirnfläche (50b,52b)mit den dem Becher zugekehrten Flächen (Oberflächen von 54) von Werkzeugteilen (54) bündig ist, welche quer

zur Formstempelbewegungsrichtung auseinanderfahrbar sind und die obere Formstempelstirnfläche bei zurückgezogenem Formstempel eng umschließen.

10. Werkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Stirnfläche (50b,52b) des zurückgezogenen Formstempels (50,52) unterhalb derjenigen Stelle (obere Innenkante der zusammengefahrenen Schieber 40) der Formnestwand liegt, welche dem unteren Ende des Becherfußes (20) entspricht.

11. Werkzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die den Formstempel (50,52) umschließenden Werkzeugteile (54) in Richtung auf den Formstempel federnd vorgespannt sind.

12. Werkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die die Hinterschneidung bildenden Werkzeugteile -als mit einem Antrieb (42) versehene Schieber (40) ausgebildet sind.

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13. Werkzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 - 12, dadurch gekennzeichnet, daß im Formstempel ein längsverschiebbarer Auswerfer (52) vorgesehen ist.

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