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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Hohlkörpern aus thermoplastischem
Material
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Hohlkörpern aus thermoplastischem Material, insbesondere aus Kunststoff, wobei ein aus einer Strangpresse austretender
Schlauch mit seinem freien Ende über einen Kalibrierdorn geführt und in einer Hohlform bis zur Anlage an der Formwandung aufgeblasen wird, worauf der fertige Hohlkörper aus der Form entfernt wird.
Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, die Herstellung von Hohlkörpern aus thermoplastischem Material zu beschleunigen bzw. die Produktivität, bezogen auf die Form, zu erhöhen. D. h., es soll unter Beibehaltung einer gegebenen Anzahl von Formen ein höherer Ausstoss von Hohlkörpern erzielt werden. Dieser Aufgabe liegt die Überlegung zugrunde, dass die Herstellung der Form einer der wesentlichen Kostenfaktoren bei der Produktion von Hohlkörpern ist.
Bisher hat man zur Erhöhung der Produktion immer die Anzahl der Formen vermehrt. Eine Steigerung der Produktivität, auf die Form bezogen, war dabei natürlich nicht möglich.
Die Erfindung geht davon aus, dass ein wesentlicher Teil der Zeit, die für die Produktion eines Hohlkörpers in einer Form benötigt wird, für die Kühlung desselben nach dem Aufweitvorgang erforderlich ist. Diese Kühlzeit soll reduziert werden. Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass unmittelbar nach dem Formblasen der auf dem Kalibrierdorn sitzende Hohlkörper zusammen mit diesem aus der geöffneten Blasform herausgeführt wird, wobei der Hohlkörper nur soweit abgekühlt ist, dass er seine Form beibehält, worauf die endgültige Abkühlung des Hohlkörpers ausserhalb der Form auf dem Dorn vorgenommen wird. Dabei wird natürlich davon ausgegangen, dass während des Abkühlvorganges keine äusseren Kräfte auf den Hohlkörper einwirken, da dies zu einer Verformung desselben führen würde.
Es ist bereits ein Verfahren zur Herstellung von Hohlkörpern, insbesondere Flaschen aus thermoplastischem Material, unter Verwendung eines Blas- und Kalibrierdornes vorgeschlagen worden, bei dem die Zwischenerzeugnisse jedoch im Spritzguss hergestellt werden, wofür eine entsprechende zusätzliche Spritzgussform erforderlich ist. Der Blasdorn wandert demzufolge zwischen Spritzguss- und Blasform hin und her. Demgegenüber geht es bei dem Vorschlag gemäss der Erfindung darum, einen wesentlichen Teil der Abkühlung des bereits aufgeweiteten Körpers ausserhalb der Blasform stattfinden zu lassen.
Zweckmässig wird der Hohlkörper bis zur endgültigen Verfestigung des Materials in aufrechter Lage auf dem Dorn gehalten. Dadurch wird erreicht, dass der den Dorn umgebende Teil des Hohlkörpers durch das Gewicht der Flasche nur auf Druck beansprucht wird.
Das schlauchförmige Zwischenerzeugnis kann ausserhalb der Blasform über den Kalibrierdorn geführt und dann zusammen mit diesem in die Hohlform eingeführt werden.
Eine aus einer zweiteiligen Hohlform, in die von unten ein ggf. als Blasdüse ausgebildeter Kalibirierdorn hineinragt bestehende Vorrichtung zur Durchführung des vorbeschriebenen Verfahrens ist erfindungsgemäss in der Weise ausgebildet, dass der Hohlform zwei oder mehr Kalibrierdorne zugeordnet sind, welche auf auf einem gemeinsamen Träger befestigt und sowohl quer zu ihrer Längsrichtung als auch axial bewegbar sind, wobei jeweils nur einer der Dorne sich im Schliessbereich der Form befindet. Dadurch wird erreicht, dass die Form, sobald der gerade ausgeformte Hohlkörper aus ihr entfernt worden ist, für die Herstellung des nächsten Werkstückes zur Verfügung steht.
Zweckmässig sind Dorne und Träger in der Teilungsebene der Form angeordnet. Der Träger kann auch drehbar gelagert sein, wobei die Teilungsebene der Form etwa tangential zu dem von den Dornen beschriebenen Kreis angeordnet ist.
In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen Fig. 1 a und 1 beine Ausführungsform der Erfindung, bei welcher die Kalibrierdorne rotierend angeordnet sind, in Seitenansicht und teilweise im Schnitt in Draufsicht, Fig. 2 a und 2 b die Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform in zwei verschiedenen Betriebsstellungen und Fig. 3 a und 3 b die Seitenansicht einer dritten Ausführungsform in zwei verschiedenen Betriebsstellungen.
Das in Fig. l a und l b dargestellte Ausführungsbeispiel besteht im wesentlichen aus einer Schneckenpresse 10 mit einem nach unten gerichteten Spritzkopf 11, unter dem seitlich und nach vorne versetzt
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eine zweiteilige Hohlform 12 angeordnet ist. Diese Teile wirken zusammen mit vier Blasdüsen 13, 14,
15 und 16, die auf einem drehbar gelagerten Tisch 17 angeordnet sind.
Die Lage der Teile 11, 12 und 17 sowie der die Anordnung der Kalibrierdorne 13, 14, 15 und 16 auf dem Tisch 17 ist so gewählt bzw. ge- troffen, dass bei Drehung des Tisches 17 in Richtung des Pfeiles 18 die Kalibrierdorne in der Stellung des Dornes 16 genau unter der Spritzdüse 19 des Spritzkopfes 11 hindurchlaufen, anderseits nach einer
Drehung von 90 , ausgehend von der Stellung der Blasdüse 16 zwischen die geöffneten Hälften der Form 12 eintreten. - Das Verfahren läuft in der Weise ab, dass zunächst aus der Strangpresse 11 bei der in der
Zeichnung dargestellten Lage der Teile zueinander ein Schlauchabschnitt 20 über den unterhalb der
Spritzdüse 19 befindlichen Dorn 16 gespritzt wird.
Sobald die erforderliche Schlauchlänge erreicht ist, wird der an der Spritzdüse 19 hängende Abschnitt von den beiden Backen des Greifers 21 erfasst und von der Spritzdüse 19 abgetrennt. Alsdann führt der Tisch 17 mit den darauf befindlichen Kalibrierdornen bzw. Blasdüsen in Richtung des Pfeiles 18 eine Drehbewegung um 90 aus. Eine entsprechende Bewegung vollführt der Greifer 21, so dass der Schlauchabschnitt 20, oben durch den Greifer 21 und an seinem unteren
Ende durch die Düse gehalten in die geöffnete Form 12 eingeführt wird, wie dies insbesondere aus Fig. l a zu erkennen ist. Diese Darstellung zeigt, dass der Greifer 21 geschlossen ist und den Schlauchabschnitt 20 an seinem oberen Ende hält.
Nachdem die in der Zeichnung dargestellte Lage der Teile erreicht ist, wird die Form 12 durch Zusammenfahren der beiden Formhälften-in radialer Richtung-bezogen auf den
Tisch 17-geschlossen, worauf dann durch den Dorn 13 ein Druckmittel in den Schlauchabschnitt 20 geführt wird. Durch dieses Druckmittel wird der Schlauchabschnitt C bis zur Anlage an die Innenwandung der Form 12 aufgeblasen, so dass eine auf dem Kopf stehende Flasche entsteht. Zu erwähnen ist dabei, dass der Flaschenhals in bekannter Weise beim Schliessen der beiden Formhälften 12 um den oberen Teil der Blasdüse l. ? kalibriert wird.
Sobald die Flaschein der Form 12 soweit abgekühlt ist, dass sie-gegebenenfalls unter Aufrechterhaltung eines inneren Überdruckes-in der Lage ist, sich selbst zu tragen, wird die Form 12 geöffnet, worauf der Tisch 17 in Richtung des Pfeiles 18 um weitere 90 gedreht wird. D. h., die in der
Zeichnung unter dem Extruder 11 befindliche Blasdüse 16 würde an die Stelle der Blasdüse 14 treten und die fertig ausgeformte Flasche 22 tragen. Während der Ausformung des Schlauchabschnittes 20 in der Form 12 ist ein weiterer Schlauchabschnitt aus der Spritzdüse 19 über die nunmehr unterhalb der
Strangpresse 11 befindliche Blasdüse gespritzt worden.
Dieser zweite Schlauchabschnitt wurde ebenfalls in der bereits beschriebenen Weise von dem Greifer 21 erfasst und somit während der zweiten Bewegung von 900 durch die die in der Form befindliche Flasche in die Position der Blasdüse 14 gebracht wurde, in die geöffnete Form 12 eingeführt. In dieser erfolgt nun die Ausformung des nächsten Erzeugnisses, wobei während dieser Zeit die im vorherigen Arbeitsgang hergestellte Flasche 22 in die Position der Blas- düse 14 abkühlen kann. Nach der Fertigstellung der zweiten Flasche erfolgt wiederum eine Drehung des Tisches 17 um 90 in Richtung des Pfeiles 18, so dass nunmehr die zuerst hergestellte Flasche in die Position der Spritzdüse 15 gelangt.
Die während des zweiten Arbeitsganges hergestellte Flasche nimmt die
Position 14 ein, während gleichzeitig auch bei dieser dritten Drehbewegung wiederum ein während des vorherigen Formungsvorganges ausgespritzter Schlauch in die geöffneten Form 12 eingeführt wurde. Vor oder während der nächsten, also der vierten Drehung um 90 in Richtung des Pfeiles 18 wird die zuerst hergestellte Flasche, die sich vor Beginn der Drehung in der Position 15 befand, von ihrem Blasdorn abgenommen, so dass nunmehr dieser Blasdorn wieder leer unter den die Strangpresse 19 und somit einen neuen Schlauchabschnitt aufnehmen kann. - Bei dem in Fig. l a und l b dargestellten Ausführungsbeispiel sind also insgesamt vier Blasdüsen vorgesehen, die nacheinander die einzelnen Arbeitsstellungen durchlaufen.
Da der Schlauchabschnitt ausserhalb der Blasform 12 über den Blasdorn geführt wird, stehen insgesamt zwei Blasdorne jeweils für die Nachabkühlung zur Verfügung. Das heisst also, dass für die Nachabkühlung etwa das Doppelte der für die Formgebung benötigten sowie zusätzlich die für die Drehbewegung erforderliche Zeit zur Verfügung steht. Bei einem Vergleich mit den bekannten Vorrichtungen ist festzustellen, dass diesen gegenüber Zahl und Ausführung der kostspieligeren Teile, also Presse und Form nicht erhöht zu werden brauchte. Es sindlediglich drei zusätzliche Blasdorne erforderlich sowie der Tischl7, an dessen Stelle selbstverständlich auch ein einfaches Kreuz od. dgl. treten kann. Diese zusätzlichen Teile erfordern keine im Verhältnis zu Presse und Form ins Gewicht fallenden Kosten.
Dies gilt vor allem dann, wenn man noch die dadurch erzielte Leistungssteigerung berücksichtigt. - Es ist ohne weiteres einzusehen, dass je nach Bedarf die Zahl der auf dem Tisch 17 befindlichen Blasdüsen ohne weiteres erhöht werden kann. Es wäre dann gegebenenfalls nur notwendig, die Lage der Form zu der Strangpresse 11 zu ändern, also unter Umständen für den Abstand ein kleineres Bodemass zu wählen. - Der Greifer 21 bewegt sich zwischen der Strangpresse 11 und der Form 12 hin und her. Es wäre selbstverständlich auch möglich, jedem Kalibrierdorn einen besonderen Greifer zuzuordnen, so dass die Greifer synchron mit dem Tisch 17 ebenfalls eine umlaufende Drehbewegung in Richtung des Pfeiles 18 ausführen würden.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 2 der Zeichnung ist eine Schneckenpresse 23 vorgesehen, die mit zwei in einem Abstand voneinander angeordneten Spritzdüsen 24 und 25 versehen ist. In der Mitte zwischen diesen beiden Spritzdüsen 24 und 25 unterhalb derselben ist eine zweiteilige Hohlform 26 angeordnet, die mit zwei als Blasdüsen ausgebildeten Kalibrierdornen 27 und 28 zusammenwirkt. Diese Dorne 27 und 28 sind von einem gemeinsamen Schlitten 29 getragen, der auf einer Schiene 30 hin-und herbewegbar angeordnet ist. Die Schiene 30 verläuft in Richtung der Verbindungslinie zwischen den Spritzdüsen 24 und 25. Bei der in Fig. 2 a gezeigten Arbeitsstellung befindet sich die Blasdüse 28 unterhalb der Spritz-
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düse 25.
Ein Schlauchabschnitt 31 ist aus der Spritzdüse 25 über die Blasdüse 28 geführt und an seinem oberen Ende durch einen Greifer 32 von der Spritzdüse 25 abgetrennt und gehalten. Der zweite Blasdorn 27 befindet sich in der geschlossenen Hohlform 26, in der gerade die Ausformung eines Hohlkörpers, und zwar einer Flasche stattgefunden hat. Nachdem die in der Form befindliche Flasche die erforderliche Festigkeit erreicht hat, wird die Form 26 geöffnet. Alsdann erfolgt eine Verschiebung des Schlittens 29 und damit der Blasdüsen 27 und 28 nach links in die in Fig. 2 b dargestellte Lage.
Diese Bewegung wird von dem
Greifer 32 und somit auch dem Schlauch 31 sowie einem zweiten, oberhalb der Form 26 befindlichen
Greifer 33 mitgemacht, so dass sich am Ende der Bewegung nach links die Blasdüse 27 mit der darauf befindlichen Flasche 34 unter der linken Spritzdüse 24 befindet, während im Verlauf der gleichen Bewegung der Schlauchabschnitt 31 aus der in Fig. 2 a dargestellten Lage in die Form 26 gebracht wird, die in Fig. 2 b bereits wieder geschlossen dargestellt ist. Die einzelnen Arbeitsvorgänge sind so aufeinander abgestimmt, dass kurz nach Beendigung der Bewegung nach links die Flasche 34 von dem Dorn 27 z. B. durch einen
Luftstoss entfernt wird, worauf dann von der Spritzdüse 24 ein Schlauchabschnitt über den dann freien
Dorn 27 geführt wird, der durch den linken Greifer 33 erfasst und von der Spritzdüse 24 abgetrennt wird.
Bei der darauffolgenden nach rechts gerichteten Bewegung des Schlittens 29 sowie der Teile 27, 28, 33,
32 wird dann die aus dem Schlauch 31 geformte Flasche nach rechts aus der Form 26 herausbewegt, während der aus der Strangpresse tretende Schlauchabschnitt in die Form 26 eingebracht wird. - Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich im wesentlichen um die Herstellung von Flaschen aus dünnwandigem Material. Die Nachabkühlungszeit ist nur verhältnismässig kurz. Es ist aber selbstverständlich auch möglich, unter Beibehaltung der Grundformen des Ausführungsbeispieles gemäss Fig. 2 hier eine längere Nachabkühlszeit vorzusehen, z. B. dann, wenn es sich um dickwandige Gefässe handelt.
Dazu wäre nur erforderlich, auf dem Schlitten 29 mehr als zwei Dorne anzuordnen, die nacheinander gegebenen- falls nur unter einer Spritzdüse vorbeigeführt werden, bis der in Bewegungsrichtung des Schlittens hinten liegende Dorn sich in der Form befindet, während alle andern Dorne sich in Bewegungsrichtung des Schlit- tens hinter der Form befinden. Nach der Ausformung des auf dem letzten Dorn befindlichen Zwischen- erzeugnisses könnte dann der Schlitten 29 in einem Zug in seine Ausgangslage zurückgeführt werden, wobei dann, gegebenenfalls während dieser Bewegung, die bereits abgekühlten Flaschen von allen oder einigen Dornen abgeworfen werden könnten. Während dieser Rückbewegung müsste dann unter Umständen eine Unterbrechung der Schlauchauspressung stattfinden.
Das ist aber nur dann notwendig, wenn die Auspressung mit verhältnismässig hoher Geschwindigkeit erfolgt.
Eine Verlängerung der Nachkühlzeit kann auch dadurch erreicht werden, dass der Horizotalbewegung des Greifers noch eine Vertikalbewegung zugeordnet wird. Zu diesem Zweck kann die Hohlform vertikal unterhalb der Strangpresse 23 in einem Abstand angeordnet sein, der etwa der Länge des für die Herstellung des Fertigerzeugnisses benötigten Schlauches 31 entspricht.
Bei der in Fig. 2 a gezeigten Arbeitsstellung befindet sich die Blasdüse 28 unterhalb des Spritzkopfes 25.
Ein Schlauchabschnitt 31 ist aus dem Spritzkopf 25 ausgespritzt. Er ist an seinem oberen Ende durch einen Greifer 32 von dem Spritzkopf abgetrennt und wird von diesem gehalten. Der zweite Blasdorn 27 befindet sich in der geschlossenen Hohlform 26, in der gerade die Ausformung eines Hohlkörpers stattgefunden hat. Nun vollführt der Greifer 32 mit dem Schlauchabschnitt 31 eine Abwärtsbewegung, bis sich der Schlauchabschnitt mit seinem unteren Ende über dem Blasdorn 28 befindet. Alsdann erfolgt eine Verschiebung des Schlittens 29 und damit der Blasdüsen 27 und 28 nach links in die in Fig. 2 b dargestellte Lage.
Diese Bewegung wird von dem Greifer 32 und somit auch dem Schlauchabschnitt 31 sowie einem zweiten, oberhalb der Form 26 befindlichen Greifer 33 mitgemacht, so dass sich am Ende der Bewegung nach links die Blasdüse 27 mit der darauf befindlichen Flasche 34 unter dem linken Spritzkopf 24 befindet, während im Verlauf der gleichen Bewegung der Schlauchabschnitt 31 aus der in Fig. 2 a dargestellten Lage in die Form 26 geführt wird, die in Fig. 2 b bereits wieder geschlossen dargestellt ist. Nach dem Schliessen der Form 26 wird das in ihr befindliche Schlauchstück 31 durch Einblasen von Pressluft geformt. Zu gleicher Zeit wird der sich auf der Blasdüse 27 befindliche Hohlkörper unter innerem Überdruck nachgekühlt. Kurz bevor sich die Form 26 wieder öffnet, wird der Hohlkörper von der Blasdüse 27 entfernt.
Der Greifer 33 bewegt sich nach oben und bringt das inzwischen aus dem Spritzkopf 24 ausgetretene Schlauchstück über die Blasdüse 27. Der Schlitten 29 mit der Blasdüse 28, auf dem sich der vorgekühlte Hohlkörper befindet sowie die Blasdüse 27, über der sich ein Schlauchabschnitt befindet, bewegt sich nun wieder nach rechts. Die Form 26 schliesst sich und formt einen Hohlkörper, während auf dem Blasdorn 27 eine Nachkühlung stattfindet. Ist der Hohlkörper in der Hohlform 26 soweit abgekühlt, dass die Form geöffnet werden kann, wird der Hohlkörper von dem Blasdorn 28 entfernt. Der Greifer 32 bewegt sich nach oben und bringt wieder ein Schlauchstück über den Blasdorn Der Zyklus beginnt von vorne mit der Linksbewegung des Schlittens 29.
Bei dem in Fig. 3 a und 3 b dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Hohlform 35 vertikal unterhalb der Strangpresse 26 in einem Abstand von derselben angeordnet, der etwa der Länge des für die Herstellung der Fertigerzeugnisse benötigten Schlauchabschnittes 37 entspricht. Für die Form 35 sind, wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2, zwei Blasdorne 38 und 39 vorgesehen, die auf einemSchlitten 40 hinund herverschiebbar angeordnet sind. In dem Verfahrensstadium, welches in Fig. 3 a dargestellt ist, befindet sich der Blasdorn 38 in der Form 35, in welcher die Herstellung einer Flasche erfolgt. Während dieser Zeit wird ein Schlauchabschnitt 37 für das nächstfolgende Werkstück ausgepresst, u. zw. in dem zwi-
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schen Extruder 36 und Form 35 befindlichen freien Raum hinein.
Nachdem die in der Form 35 befindliche
Flasche eine ausreichende Festigkeit erreicht hat, wird die Form geöffnet. Anschliessend werden beide
Dorne 38 und 39 über den Schlitten 40 nach links in die in Fig. 3 b dargestellte Lage verschoben, wobei der linke Dorn 38 die gerade fertiggestellte Flasche 41 trägt. Durch die Verschiebung nach links wird der rechte Dom 39 in die geöffnete Form bewegt, worauf der an der Spritzdüse 36 hängende Schlauch 37 von einem Greifer 42 erfasst, von der Strangpresse 36 abgetrennt und nach unten in die Form über den Blas- dorn 39 gefahren wird. Die Form 35 wird nun geschlossen, worauf die Ausformung des Schlauchabschnit- tes 37 in der Form 35 erfolgt. Während dieses Formvorganges erfährt die auf dem linken Dorn 38 ausser- halb der Form 35 befindliche Flasche ihre restliche Abkühlung und Verfestigung.
Sie wird von dem Dorn 38 abgeworfen, unmittelbar bevor die Verschiebung des Schlittens 40 nach rechts erfolgt. Diese geschieht dann, wenn der Schlauchabschnitt 37 in der Form 35 ausgeformt und ausreichend verfestigt ist und an- schliessend die Form 35 geöffnet wird. Die Form 35, in der sich dann der Dorn 38 befindet, ist nun zur
Aufnahme des nächstfolgenden Schlauchabschnittes, der wieder über den Greifer 42 in die Form eingebracht wird, bereit. Während des nunmehr anschliessenden dritten Ausführungsvorganges erfährt die auf dem Dorn
39 befindliche Flasche, die sich rechts von der Form 35 befindet (in der Zeichnung nicht dargestellt) ihre restliche Abkühlung.
Sie wird unmittelbar vor der nächsten Verschiebung des Schlittens 40 nach links von dem Dorn 39 abgeworfen, so dass dieser dann für die Aufnahme des nächsten Schlauchabschnittes zur Verfügung steht. - Selbstverständlich kann abweichend von dem in Fig. 3 dargestellten Beispiel die Ausführung auch so gewählt sein, dass an Stelle der Zange 42 die Form 35 selbst die Auf- und Abbewegung durchführt. - Das würde natürlich bedeuten, dass die Dorne dann diese Auf- und Abbewegung ebenfalls mitmachen müssten.-Bei dem Ausführungsbeispiel, so wie es in Fig. 3 dargestellt ist, wäre natürlich ebenfalls die Möglichkeit gegeben, die Zahl der Formen mit den erforderlichen Dornen beliebig zu vergrössern.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Hohlkörpern aus thermoplastischem Material, insbesondere aus Kunststoff, bei dem ein aus einer Strangpresse austretender Schlauch mit seinem freien Ende über einen Kalibrierdorn geführt und in einer Hohlform bis zur Anlage an der Formwandung aufgeblasen wird, worauf der fertige Hohlkörper aus der Form entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, dass unmittelbar nach dem Formblasen der auf dem Kalibrierdorn sitzende Hohlkörper zusammen mit diesem aus der geöffneten Blasform herausgeführt wird, wobei der Hohlkörper nur soweit abgekühlt wird, dass er seine Form beibehält, worauf die endgültige Abkühlung des Hohlkörpers ausserhalb der Form auf dem Dorn vorgenommen wird.