DE102009035680A1

DE102009035680A1 - Vorrichtung zum Formen von tiefgezogenen Behältern

Info

Publication number: DE102009035680A1
Application number: DE102009035680A
Authority: DE
Inventors: Dick Cornelis Verbeek; Harry Johan Kettelarij
Original assignee: Alcan Technology and Management Ltd
Current assignee: Amcor Flexibles Kreuzlingen AG
Priority date: 2009-07-30
Filing date: 2009-07-30
Publication date: 2011-03-17
Also published as: ES2421487T3; EP2459332B1; WO2011012196A1; JP2013500163A; CA2768380A1; HRP20130783T1; PL2459332T3; EP2459332A1; US9302315B2; US20120119418A1; RU2510827C2; RU2012121171A; AU2010278373A1; DK2459332T3

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (40) zum Formen von tiefgezogenen Behältern (1), mit einer eine konische Form aufweisenden Matrize (41), die mit einem Stempelkörper (10; 20; 30) zusammenwirkt, der beim Eintauchen des Stempelkörpers (10; 20; 30) in die Matrize (41) mit einer Materialbahn (2) in Wirkverbindung gelangt, wobei der Stempelkörper (10; 20; 30) zumindest an seinem Außenumgang aus einem elastischen Material besteht und wobei der Stempelkörper (10; 20; 30) auf der der Materialbahn (2) zugewandten Seite eine Form aufweist, dessen Konizität geringer ist als die Konizität der Matrize (41).
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass der Stempelkörper (10; 20; 30) eine etwas geringere Größe aufweist als der Öffnungsbereich (45) der Matrize (41) und dass bei vollständig in der Matrize (41) befindlichem Stempelkörper (10; 20; 30) dieser zumindest im späteren Randbereich (55) des Behälters (1) einen Freiraum (44) zur Materialbahn (2) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Formen von tiefgezogenen Behältern nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine derartige Vorrichtung ist aus der US 4,562,717 bekannt. Bei der bekannten Vorrichtung wird zum Vermeiden von Unregelmäßigkeiten in der Becherwand, insbesondere von Falten, ein aus einem elastischen Material bestehender Stempelkörper verwendet. Der Stempelkörper, der mit einer konisch ausgebildeten Matrize, die die Außenform des Bechers bestimmt zusammenwirkt, weist hierbei eine Schräge zwischen 0 Grad und 20 Grad auf. Ferner weist der Stempelkörper eine zentrisch angeordnete Ausnehmung auf, deren Form kegelstumpfförmig ist, wobei in der Ausnehmung zusätzlich ein zylindrisch geformter Aufnahmestift angeordnet ist. Beim Tiefziehen des Behälters ist in der Endstellung des Stempelkörpers, bei der der Stempelkörper vollständig in der Matrize eingetaucht ist, der. Freiraum zwischen dem zylindrisch geformten Stift und dem Stempelkörper durch eine Verformung des Stempelkörpers vollständig ausgefüllt. Weiterhin liegt der Stempelkörper an seinem Außenumfang vollständig an der Materialbahn im Bereich der Matrize an.
Es hat sich herausgestellt, dass mit einer derart ausgebildeten Vorrichtung sich zwar die angesprochenen Unregelmäßigkeiten bzw. Falten in der Wand des Behälters vermeiden lassen, dass jedoch die Stapelfähigkeit der Behälter relativ schlecht ist. Hierbei wird unter einer guten Stapelfähigkeit der Behälter die Eigenschaft verstanden, dass ineinander eingesetzte Behälter an deren umlaufendem Behälterrand möglichst vollständig anliegen, so dass sich bei einer bestimmten Stapelhöhe möglichst viele Behälter ineinander stapeln lassen und der Stapel gleichzeitig eine möglichst vertikale Ausrichtung aufweist. Ist dies nicht der Fall, wird sowohl bei der Verarbeitung der Behälter in einer Verpackungsmaschine, die die Behälter füllt und verschließt, als auch bei der Handhabung der Behälter, insbesondere beim Austrennen einzelner Behälter aus einem Behälterstapel in einem Bevorratungsmagazin ein erhöhter Aufwand erforderlich.
Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Formen von tiefgezogenen Behältern nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass deren Stapelfähigkeit verbessert wird. Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung zum Formen von tiefgezogenen Behältern mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Der Erfindung liegt dabei die Idee zugrunde, dass in der Endstellung des Stempelkörpers, bei der sich dieser in seiner tiefsten Position in der Matrize befindet, zwischen dem Stempelkörper und der Behälterwand im Bereich des Öffnungsbereichs des Behälters ein Freiraum ausgebildet ist. Es hat sich nämlich herausgestellt, dass dadurch beim Herausfahren des Stempelkörpers aus der Matrize bzw. beim Entformen der Behälter diese im Bereich der Öffnung des Behälters, welcher den Bereich des Becherrandes bildet, eine sehr hohe, gleichbleibende Genauigkeit bzw. Konizität aufweisen. Dadurch wird die Stapelfähigkeit der Behälter deutlich erhöht bzw. verbessert.
Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Formen von tiefgezogenen Behältern sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen.
Hierbei ist es in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zum einfachen Ausbilden des Freiraumes vorgesehen, dass der Stempelkörper einen Bereich aufweist, der in seiner Querschnittsfläche gegenüber dem zunächst mit der Materialbahn in Wirkverbindung gelangenden Bereich des Stempelkörpers reduziert ist und, dass der zunächst mit der Materialbahn in Wirkverbindung gelangenden Bereich eine Höhe von wenigstens 5 mm aufweist.
Ebenfalls bevorzugt ist, dass die Matrize einen Konizitätswinkel von 1 Grad bis 20 Grad, insbesondere von 5 Grad bis 12 Grad aufweist und, dass der Stempelkörper in dem die Behälterwand formenden Bereich zylindrisch ausgebildet ist oder aber eine Konizität aufweist, die geringer ist als die Konizität der Behälterwand, wobei Konizitätswinkel des Bereichs insbesondere zwischen 0 Grad und 8 Grad beträgt. Durch diese Ausbildung werden Behälter geformt, die sich leicht entformen lassen.
Eine besonders einfache Herstellbarkeit des Stempelkörpers wird dabei erzielt, wenn der Stempelkörper zumindest zwei Bereiche aufweist, wovon der eine Bereich der die Behälterwand formende Bereich ist und der andere Bereich der Bereich, indem der Stempelkörper den Freiraum zur Behälterwand aufweist.
Als bevorzugte Materialien für die Herstellung der Stempelkörper haben sich Naturgummi, Acrylnitril-Butadien-Gummi oder Urethan-Gummi herausgestellt.
Weiterhin haben Versuche ergeben, dass bei den genannten Materialien es vorteilhaft ist, wenn der Stempelkörper eine Härte von 50 ShA bis 130 ShA, vorzugsweise von 70 ShA bis 95 ShA aufweist.
Der Formprozess lässt sich erleichtern, wenn das Material des Stempelkörpers wenigstens ein Additiv, insbesondere ein Additiv zur Gleitverbesserung auf Fluorbasis, wie zum Beispiel Teflon^® enthält.
Zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass das Material des Stempelkörpers einen Füllstoff bzw. einen Stoff zur Verstärkung wie beispielsweise Ruß, Silizium, Ton oder Kreide enthält.
Zur Fixierung und Führung des Stempelkörpers in der Vorrichtung kann es vorgesehen sein, dass der Stempelkörper auf einem aus Metall bestehenden Trägerelement aufvulkanisiert ist.
Zur Erzielung einer hohen Genauigkeit und Formstabilität der Behälter wird es in einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung vorgeschlagen, dass der Stempelkörper ringförmig ausgebildet ist und mit einem aus Metall bestehenden Einsatz zusammenwirkt, der mit einem aus Metall bestehenden Trägerelement verbunden ist. Durch den Einsatz lassen sich eine gute Zentrierung der Materialbahn sowie eine größere Lebensdauer des Stempelkörpers erzielen.
Insbesondere kann es dabei vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass zwischen dem Einsatz und dem Stempelkörper ein insbesondere ringförmiger Freiraum ausgebildet ist.
Um einen geprägten Becherboden formen zu können ist es vorgesehen, dass der Einsatz auf der dem Trägerelement gegenüberliegenden Seite als Prägeplatte mit einer Struktur (Prägerand) ausgebildet, die den Bodenbereich des Behälters formt.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen.
Diese zeigen in:
1 einen ersten Stempelkörper zum Formen runder Behälter mit einem Trägerelement ohne Verwendung eines Einsatzes in einer Seitenansicht,
2 einen zweiten Stempelkörper zum Formen runder Behälter unter Verwendung eines Einsatzes und eines Trägerelements im Längsschnitt,
3 den in der 2 verwendeten Einsatz in einem Längsschnitt,
4 einen dritten Stempelkörper zum Formen von Behältern, die eine in etwa achteckige Form aufweisen ohne Verwendung eines Einsatzes in Draufsicht,
5 den Stempelkörper gemäß der 4 in einer Seitenansicht mit seinem Trägerelement,
6 bis 8 den Herstellungsprozess eines Behälters unter Verwendung des in der 1 dargestellten Stempelkörpers während verschiedener Phasen jeweils in vereinfachten Längsschnitten und
9: mehrere ineinander gestapelte Behälter, welche unter Verwendung einer Vorrichtung gemäß der 6 bis 8 hergestellt wurden im Längsschnitt.
In der 1 ist ein erster Stempelkörper 10 zum Formen von runden Behältern 1 (siehe auch 9) dargestellt. Der rotationssymmetrisch ausgebildete Stempelkörper 10 kann beispielsweise aus Naturgummi, einem Acrylnitril-Butadien-Gummi oder aus einem Urethan-Gummi bestehen oder zumindest diese Materialien enthalten. Alternative Stempelkörpermaterialien sind synthetische Polyisopren-Gummi, Styrol-Butadien-Gummi, hydrierte Nitril-Gummi, Acryl-Gummi, Epichlorhydrin-Gummi, Epichlorhydrin-Ethylen-Oxid-Gummi, Chloropren-Gummi, Polybutadien-Gummi, Butyl-Gummi oder Ethylen-Propylen-Dien-Monomere.
Die Härte des Stempelkörpers 10 beträgt hierbei zwischen 50 ShA und 130 ShA, bevorzugt zwischen 70 ShA und 95 ShA.
Die Materialien des Stempelkörpers 10 können Aktivatoren und/oder Akzeleratoren für einen später noch erwähnten Vulkanisierprozess, Weichmacher oder Plastifizierungsmittel, Stabilisatoren, insbesondere gegen Oxidierung und Ozonangriff, Verarbeitungshilfen, Klebrigmacher und/oder Verstärkungsmittel oder Füllstoffe enthalten. Als Verstärkungsmittel oder Füllstoffe kann der Stempelkörper 10 beispielsweise Russ, Siliziumoxid, Tonerde, Kreide oder Kalk enthalten. Der Stempelkörper 10 kann zumindest an dessen formungwirksamen Oberfläche oder durch das ganze Stempelkörpermaterial hindurch mit Schmierstoffen, beispielsweise Fluorid enthaltene Polymere oder Polyhalogenolefine, wie Polytetrafluorethylen (TEFLON^®), α-Bornitrid oder Grafit, versehen sein. Ferner sind auch Farbstoffe möglich, die den Stempelkörper 10 nach Wunsch oder Bedarf in einer gewünschten Farbe erscheinen lassen.
Der Stempelkörper 10 weist in seiner Längsachse eine durchgehende Bohrung 11 auf. Hierbei beträgt der Durchmesser d der Bohrung 11 etwa die Hälfte des Durchmessers D des Stempelkörpers 10 ±15 mm. Der Durchmesser D des Stempelkörpers 10 entspricht dem Innendurchmesser des Behälters 1 ±3 mm.
Der Stempelkörper 10 weist zwei Bereiche 13 und 14 auf. Hierbei hat der erste Bereich 13 einen größeren Durchmesser als der zweite Bereich 14. Die Mantelflächen 15, 16 der Bereiche 13, 14 sind entweder zylindrisch ausgebildet, oder weisen eine geringe Konizität auf, wobei der Winkel α1 der Mantelfläche 15 und der Winkel α2 der Mantelfläche 16 jeweils zwischen 0 Grad und 8 Grad betragen können. Die Höhe h des Bereichs 14 liegt zwischen 0 mm und der Gesamthöhe H weniger 5 mm, wobei der Durchmesser im Bereich der Mantelfläche 16 bis zu 20 mm weniger betragen kann als der Durchmesser D.
Der soweit beschriebene Stempelkörper 10 kann auf einem Trägerelement bzw. einer Trägerplatte 18 aufvulkanisiert sein. Dies kann durch ein Lösemittel basierendes Zweikomponenten- oder Einkomponenten-System oder mittels eines wasserlöslichen Bindesystems erfolgen. Vulkanisierte Stempelkörper 10 können durch Schwefel- oder Peroxyd-Behandlung vulkanisiert sein. Die Trägerplatte 18 kann aus z. B. nitriertem oder einsatzgehärtetem oder einsatzgehärtetem nitriertem Stahl sein. Hierbei weist die aus Metall bestehende Trägerplatte 18 in etwa einen Außendurchmesser auf, der dem Außendurchmesser des Stempelkörpers 10 entspricht.
In der 2 ist ein zweiter Stempelkörper 20 dargestellt. Der zweite Stempelkörper 20 unterscheidet sich von dem ersten Stempelkörper 10 im Wesentlichen durch die Verwendung eines in der Bohrung 21 angeordneten metallischen Einsatzkörpers 22. Der Einsatzkörper 22 weist einen zylindrischen Bereich 23 auf, der sich auf der der Trägerplatte 24 gegenüberliegenden Seite im Durchmesser erweitert. Die Oberseite 25 des Einsatzkörpers 22 kann hierbei als Prägeplatte ausgebildet sein, welche beispielhaft einen erhöhten, radial umlaufenden Prägerand 27 aufweist, der eine entsprechende Vertiefung im Bodenbereich eines Behälters 1 ausbildet (3).
In der Längsachse des Einsatzkörpers 22 ist noch eine Aufnahmebohrung 28 ausgebildet, in der eine nicht dargestellte Schraube angeordnet werden kann, welche den Einsatzkörper 22 mit der Trägerplatte 24 verschraubt bzw. verspannt, und welche eine Belüftungsbohrung aufweisen kann. Die Befestigung des Stempelkörpers 20 mit der Trägerplatte 24 erfolgt über den mit der Trägerplatte 24 verschraubten Einsatzkörper 22, so dass auf eine Vulkanisierung des Stempelkörpers 20 verzichtet werden kann. Der Außendurchmesser bzw. die Form des Einsatzkörpers 22 ist derart, dass zwischen dem Außenumfang des Einsatzkörpers 22 und dem Innenumfang des zweiten Stempelkörpers 20 ein ringförmiger Freiraum 29 ausgebildet ist.
In den 4 und 5 ist ein dritter Stempelkörper 30 zum Formen von in etwa achteckigen Behältern dargestellt. Hierbei entspricht die Länge L der inneren Länge des Behälters ±3 mm. Die Länge I entspricht der Länge L weniger der doppelten Wanddicke t ±5 mm. Die Breite B entspricht der inneren Breite des Behälters ±3 mm. Weiterhin beträgt die Innenbreite b der Breite B weniger der doppelten Wanddicke t ±5 mm. Der äußere Radius R beträgt zwischen 2 mm und 40 mm, während der innere Radius r etwa zwischen 0,5 mm und 30 mm beträgt. Die Höhe H entspricht der Höhe der Behälter. Auch hier kann der der Trägerplatte 31 abgewandte Bereich des Stempelkörpers 30 gegenüber dem der Trägerplatte 31 zugewandten Bereich entsprechend den beiden Stempelkörpern 10, 20 vergrößert ausgebildet sein (nicht dargestellt). Auch kann, entsprechend dem Stempelkörper 20, der Stempelkörper 30 auch unter Verwendung eines Einsatzes ausgebildet sein. Weiterhin kann die Außenform des Stempelkörpers 30 entweder zylindrisch sein, oder einen Konizitätswinkel α3 von 0 Grad bis zu etwa 8 Grad aufweisen.
In den 6 bis 8 wird nunmehr der Fertigungsprozess eines Behälters 1 aus einem aus einer Materialbahn 2 unmittelbar zuvor ausgetrennten Materialbahnzuschnitts mittels einer Vorrichtung 40 beschrieben.
Die Materialbahnen 2 können beispielsweise ein Aluminiumsubstrat enthalten. Insbesondere ist das Aluminiumsubstrat wenigstens eine Aluminiumfolie die durch Laminieren und/oder Extrudieren, wie durch eine Co-Extrusion, mit beispielsweise Kunststoffen oder durch Lacke, beschichtet wird. Typische Materialbahnen können eine der folgenden beiden Schichtaufbauten aufweisen, enthaltend die Schichten:
Siegelschicht/Aluminiumfolie/Lack
oder
Siegelschicht/Aluminiumfolie/Kernschicht/Aluminiumfolie/Lack
Typische Siegelschichten sind beispielsweise Polypropylen-Siegelschichten in einer Dicke von 20 μm bis 200 μm oder aus Siegelschichten aus Polyethylen in einer Dicke von 20 μm bis 200 μm. Die Siegelschichten können mit dem Siegeln eine trennfeste Verbindung eingehen oder können eine abschälbare Schicht bilden und die Siegelschichten können fallweise Druck- und Aufschlagkräfte aufnehmen. Die Kernschicht kann beispielsweise ein Polypropylen oder Polyethylen, beispielsweise in Form einer Folie einer Dicke von 20 μm bis 200 μm, darstellen. Die Aluminiumfolie kann eine Dicke von 20 μm bis 200 μm, insbesondere bevorzugt zwischen 80 μm und 160 μm aufweisen und dabei insbesondere eine weiche Legierung, halbharte Legierung oder dreiviertelharte Legierung sein. Die angewendeten Lacke können beispielsweise an sich bekannte Lacke, wie Acryllacke, PVC-Lacke, Zellulose-Lacke, Einbrennlacke, Epoxy-haltige Lacke, Nitro-Lacke, etc. darstellen.
Weitere anwendbare Materialbahnen können beispielsweise eine der folgenden Schichtaufbauten Art aufweisen:
PP/Aluminium/Schaum/Aluminium
PP/Aluminium/PP-Schaum-PP/Aluminium
PP/Aluminium/PP-Schaum – PP
PP/Aluminium/PP-Schaum
PP/Aluminium/Schaum
Die mit PP bezeichnete Schicht ist insbesondere eine gegen die Innenseite eines Behälters gerichtete Polypropylen-Siegelschicht. Eine alternative Möglichkeit ist eine Siegelschicht, gegen die Innenseite eines Behälters gerichtet, aus Polyethylen. In einer weiteren Ausführungsform kann eine ganz innen liegende PP- oder PE-Schicht und eine daran anliegende Polyethylen- oder Polypropylenhaftschicht vorgesehen sein. Die Haftschicht aus Polypropylen, resp. Polyethylen, kann eine Dicke von 10 μm bis 60 μm aufweisen. Die Siegelschichten können beispielsweise eine gesamte Dicke von 20 μm bis 200 μm aufweisen.
Das Schaummaterial kann ein geschlossenzelliger Kunststoffschaum, beispielsweise aus einem Polyolefin, wie Polypropylen (PP-Schaum), oder ein Polyethylenterephthalat-Schaum (PET), als C-PET oder A-PET eingesetzt, sein. Die Materialpaarung PP-Schaum-PP deutet auf einen Mehrschichtverbund aus zwei Deckschichten oder Deckfolien, beispielsweise einer Dicke von 12 bis 200 μm, aus Polypropylen und einer dazwischen angeordneten Schaumschicht aus z. B. Polypropylen oder Polyethylenterephthalat hin. Die Schaumschichten können eine Dicke von 500 μm bis 2000 μm aufweisen.
Das Aluminium weist eine Dicke von vorteilhaft 20 μm bis 200 μm, vorzugsweise 80 μm bis 160 μm, auf und ist z. B. eine weiche, halbharte oder dreiviertelharte Legierung.
Weitere anwendbare Materialbahnen enthalten:
PP/Aluminium/PP oder oPA (orientiertes Polyamid)
oder
PP/Substrat/Lack
PP weist auf eine Polypropylen-Siegelschicht hin, PE auf eine Polyethylen Siegelschicht, wobei die Siegelschicht voll haftend oder abschälbar ausgelegt werden kann. Dabei sind Schichtdicken für das PP (Polypropylen) von 20 μm bis 80 μm vorteilhaft. Das orientierte Polyamid kann insbesondere bi- oder monoaxial orientiert sein und eine Dicke von 10 μm bis 50 μm aufweisen. Das Aluminium weist eine Dicke von vorteilhaft 20 μm bis 100 μm auf und ist eine z. B. weiche, halbharte oder dreiviertelharte Legierung. Es können wiederum die handelsüblichen Lacke eingesetzt werden.
Eine weitere zur Anwendung gelangende Materialbahn 2 kann durch Extrusionsbeschichten von elektrolytisch mit Chrom beschichtetem Stahl (ECCS) des beispielhaften Aufbaus:
Siegellack/Stahl/Dekorationslack
erzeugt sein. Der Siegellack kann Polypropylen, PVC, PET oder Epoxy oder Kombinationen davon enthalten und kann in Mengen von 2 g/m² bis 12g/m² eingesetzt werden. Der Stahl kann eine Dicke von 130 μm bis 170 μm aufweisen und ist vorteilhaft welch und tief vergütet. Die Lacke, so auch Dekorationslacke, sind handelsübliche Lacke, beispielsweise in verschiedenen Farbtönen.
Aus den Materialbahnen 2 können mittels der erfindungsgemässen Vorrichtung 40 Behälter, beispielsweise in der Draufsicht rotationssymmetrische Behälter, mit Aussendurchmessern D von 12 bis 150 mm und Innendurchmessern D_i von 55 bis 145 mm hergestellt werden. Der Seitenwandwinkel kann zwischen 1 und 20° betragen. Die Höhe eines Behälters (H), bezogen auf das Tiefziehverhältnis (β), kann wie folgt dargestellt werden: H_max. ≈ 0,5 × D_i
Es ist auch möglich, mittels der erfindungsgemässen Vorrichtung Behälter mit nicht rotationssymmetrischer Draufsicht zu erzeugen. Es können beispielsweise in der Draufsicht ovale oder polygonale, wie rechteckige oder quadratische, jedoch auch 5-, 6-, 8-eckige usw. Behälter hergestellt werden. Typische Radien für Eckbereiche betragen zwischen 2 und 40 mm am Aussenrand und 0,5 bis 30 mm am Innenrand (Innenradius r) der Seitenwand. Die Länge der Seitenkanten ist unkritisch. Die Höhe eines nicht rotationssymmetrischen Behälters, bezogen auf das Tiefziehverhältnis (β), beträgt etwa: H_max ≈ 2,5 × Innenradius r
An allen vorstehend genannten Behältern kann ein Rollrand 5 vorgesehen werden mit einem Durchmesser von etwa 1 bis 2,5 mm. Die Behälter können einen Siegelflansch aufweisen. Der Siegelflansch, der nachfolgend auch als Rollrand 5 bezeichnet wird, ist zweckmässig ein endloser Siegelflansch, und kann beispielsweise 2,5 bis 5,0 mm breit sein. Der Seitenwandwinkel kann zwischen 1 und 20° betragen.
Das Verfahren mit vorliegender Vorrichtung lässt eine Produktionsgeschwindigkeit von beispielsweise 50 bis 150 und insbesondere von 70 bis 130 Takten/min zu. Es hat sich dabei als vorteilhaft erwiesen, wenn die Materialbahn 2 bei der Verarbeitung in der Vorrichtung 40 mit einer Schicht aus geeignetem Schmierstoff, bzw. Öl oder Fett, versehen ist. Hierbei haben sich Schichtmengen von 300 bis 800 mg/m², insbesondere von 400 bis 600 mg/m² als vorteilhaft erwiesen.
Die Vorrichtung 40 weist eine die Außenform des Behälters 1 bestimmende Matrize 41 aufweist, die beispielhaft mit dem Stempelkörper 10 zusammenwirkt. Hierbei weist die Innenwand 42 der Matrize 41 einen Konizitätswinkel α4 von 1 Grad bis 20 Grad, insbesondere von 5 Grad bis 12 Grad auf, welcher das Entformen aus der Matrize 41 und ein Ineinanderstapeln von Behältern 1 ermöglicht bzw. verbessert. Weiterhin weist der Stempelkörper 10 auf der der Matrize 41 zugewandten Seite eine etwas geringere Größe auf als die Matrize 41 im Bereich ihres Öffnungsquerschnitts 45.
Beispielhaft wird zum Tiefziehen der Behälter 1 die Matrize 41 der Vorrichtung 40 in Richtung des Pfeils 43 nach unten gegen den starr angeordneten, und mit der Matrize 41 in dessen Längsachse ausgerichteten Stempelkörper 10 bewegt, wobei die Materialbahn 2 mittels nicht dargestellter Klemmmittel in bekannter Art und Weise eingespannt wird. Hierbei wird beim Eintauchen des Stempelkörpers 10 in die Matrize 41 der Stempelkörper 10 sowohl axial als auch radial komprimiert, wobei zwischen dem Bereich 13 des Stempelkörpers 10 und der Innenwand 42 die Materialbahn 2 gezogen wird, ohne dass es einen Freiraum zwischen dem Bereich 13 des Stempelkörpers 10 und der Innenwand 42 sowie zwischen der Innenwand 42 und der Matrize 41 gibt. Dadurch wird die Seitenwand 4 des Behälters 1 ausbildet.
Wie man insbesondere anhand der 8 erkennt, bei der der Stempelkörper 10 seine Endposition in Bezug auf die Matrize 41 hat, ist zwischen der Seitenwand 4 und dem Bereich 14 des Stempelkörpers 10 ein Abstand bzw. Freiraum 44 ausgebildet. Dieser Freiraum 44 besteht hierbei insbesondere im Bereich des späteren Becherrandes 5.
Am Ende des Tiefziehvorgangs wird der Materialbahnzuschnitt des Behälters 1 im Bereich seines Behälterrandes geformt, so dass sich der Rollrand 5 ausbildet (9).
Wie man am Besten anhand der 9 erkennt ist dabei wesentlich, dass durch die spezielle Ausbildung des Stempelkörpers 10 die Seitenwände 4 der Behälter 1 mit einer sehr hohen geometrischen Genauigkeit bzw. Reproduzierbarkeit hergestellt werden können. Dadurch lässt sich eine gute Stapelbarkeit der Behälter 1 ermöglichen, d. h., dass bei mehreren ineinander gestapelten Behältern 1 diese symmetrisch zu einer Längsachse 46 angeordnet sind, wobei die Rollränder 5 der Behälter 1 über ihren gesamten Umfang gesehen aufliegen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 4562717 [0002]

Claims

Vorrichtung (40) zum Formen von tiefgezogenen Behältern (1), mit einer eine konische Form aufweisenden Matrize (41), die mit einem Stempelkörper (10; 20; 30) zusammenwirkt, der beim Eintauchen des Stempelkörpers (10; 20; 30) in die Matrize (41) mit einer Materialbahn (2) in Wirkverbindung gelangt, wobei der Stempelkörper (10; 20; 30) zumindest an seinem Außenumgang aus einem elastischen Material besteht und wobei der Stempelkörper (10; 20; 30) auf der der Materialbahn (2) zugewandten Seite eine Form aufweist, dessen Konizität geringer ist als die Konizität der Matrize (41), dadurch gekennzeichnet, dass der Stempelkörper (10; 20; 30) eine etwas geringere Größe aufweist als der Öffnungsbereich (45) der Matrize (41) und, dass bei vollständig in der Matrize (41) befindlichem Stempelkörper (10; 20; 30) dieser zumindest im späteren Randbereich (5) des Behälters (1) einen Freiraum (44) zur Materialbahn (2) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempelkörper (10; 20; 30) einen Bereich (14) aufweist, der in seiner Querschnittsfläche gegenüber dem zunächst mit der Materialbahn (2) in Wirkverbindung gelangenden Bereich (13) des Stempelkörpers (10; 20; 30) reduziert ist und, dass der zunächst mit der Materialbahn (2) in Wirkverbindung gelangenden Bereich (13) eine Höhe von wenigstens 5 mm aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrize (41) einen Konizitätswinkel (α4) von 1 Grad bis 20 Grad, insbesondere von 5 Grad bis 12 Grad aufweist und, dass der Stempelkörper (10; 20; 30) in dem die Behälterwand (4) formenden Bereich (13) zylindrisch ausgebildet ist oder aber eine Konizität aufweist, die geringer ist als die Konizität der Behälterwand (4), wobei Konizitätswinkel (α1) des Bereichs (13) insbesondere zwischen 0 Grad und 8 Grad beträgt.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempelkörper (10; 20; 30) wenigstens zwei Bereiche (13, 14) aufweist, wovon der eine Bereich (13) der die Behälterwand (4) formende Bereich ist und der andere Bereich (14) der Bereich, in dem der Stempelkörper (10; 20; 30) den Freiraum (44) zur Behälterwand (4) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der andere Bereich (14) einen Konizitätswinkel (α2) zwischen 0 Grad und 8 Grad aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempelkörper (10; 20; 30) aus Naturgummi, einem Acrylnitril-Butadien-Gummi oder aus einem Urethan-Gummi besteht.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempelkörper (10; 20; 30) eine Härte von 50 ShA bis 130 ShA, vorzugsweise von 70 ShA bis 95 ShA aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Stempelkörpers (10; 20; 30) wenigstens ein Additiv, insbesondere ein Additiv zur Gleitverbesserung auf Fluorbasis, wie zum Beispiel Teflon^® enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Stempelkörpers (10; 20; 30) zusätzlich einen Füllstoff bzw. einen Stoff zur Verstärkung wie beispielsweise Ruß, Silizium, Ton oder Kreide enthält.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempelkörper (10; 20; 30) auf einem aus Metall bestehenden Trägerelement (18; 24; 31) aufvulkanisiert ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempelkörper (20; 30) ringförmig ausgebildet ist und mit einem aus Metall bestehenden Einsatz (22) zusammenwirkt, der mit einem aus Metall bestehenden Trägerelement (24; 31) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Einsatz (22) und dem Stempelkörper (20; 30) ein insbesondere ringförmiger Freiraum (29) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (22) auf der dem Trägerelement (24; 31) gegenüberliegenden Seite als Prägeplatte mit einer Struktur (Prägerand 27) ausgebildet, die den Bodenbereich des Behälters (1) formt.
Verwendung einer Vorrichtung (40) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (40) zum Formen eines zumindest im Wesentlichen eine runde Außenform aufweisenden Behälters (1) dient.
Verwendung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser des Behälters (1) zwischen 12 mm und 150 mm beträgt.
Verwendung einer Vorrichtung (40) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (40) zum Formen eines zumindest eine im Wesentlichen mehreckförmige Außenform aufweisenden Behälters mit gerundeten Ecken dient.
Verwendung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Ecken des Behälters einen Außenradius von 2 mm bis 40 mm aufweisen.
Verwendung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialbahn (2) zumindest teilweise aus Aluminium oder Stahl besteht oder, dass die Materialbahn (2) eine laminierte Materialbahn (2) unter Verwendung von Aluminium oder Stahl ist, wobei zum Beispiel Kunststoffschichten (zum Beispiel PP oder PE) als Laminatschichten verwendet werden, und wobei die Dicke der Aluminium- bzw. Stahlschicht zwischen 20 μm und 200 μm, insbesondere zwischen 80 μm und 160 μm beträgt.