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Vorrichtung zur Herstellung von Hohlkörpern aus einem
Schlauch aus thermoplastischem Kunststoff
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Hohlkörpern aus einem Schlauch aus thermoplastischem Kunststoff, z. B. aus Polyäthylen, Polyvinylchlorid od. dgl.
Bekannt ist eine Vorrichtung zur Herstellung von Hohlkörpern aus einem Schlauch aus thermoplasti- schem Kunststoff durch Formblasen, bei der eine Strangpresse mit senkrecht nach unten gerichteter Spritz- düse vorgesehen ist, welche ein über die Düsenmündung vorstehendes Blasrohr aus wärmeleitendem Ma- terial besitzt, dessen Durchmesser wesentlich kleiner als der Innendurchmesser des Ringspaltes ist eine solche Vorrichtung umfasst ferner eine unterhalb der Duse angeordnete Formeinrichtung, welche eine Anzahl von umlaufenden Formen besitzt, die jeweils aus zwei im Bereich des Blasrohres gegeneinander pressbaren Formhälften bestehen und an ihrer dem Blasrohr zugewendeten Seite mit einem Klemmbackenpaar aus Gummi od.
dgl. versehen sind, das den Schlauchabschnitt gegen das Blasrohr presst und nach dem Herausziehen des Blasrohres den Schlauchabschnitt einklemmt, und schliesslich eine Einrichtung zur Bewegung der Formen in Richtung des Schlauches und zum Öffnen und Auswerfen der Hohlkörper aus der Form.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung dieser Art ist dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Aus- werferstátion ein ortsfester Nocken angeordnet ist, mittels welchem ein in einer der beiden Formhälften vorgesehener Schlitten mit einer Hohlnadel in Richtung senkrecht zur Wandung des geblasenen Hohlkörpers bewegbar ist, wobei letztere eine aus Gummi od. dgl. bestehende Formwand in der Nähe der Klemmbacken durchsetzt und nach dem Durchstossen der Hohlkörperwand in ihre zurückgezogene Stellung in der Formwand aus Gummi mittels einer Feder zurückführbar ist.
Mit der Vorrichtung gemäss der Erfindung ist eine sehr hohe Produktionsgeschwindigkeit bei einer verhältnismässig kleinen Zahl umlaufender Formen möglich. Weiterhin ist es gemäss der Erfindung möglich, Flaschen od. dgl. herzustellen, welche eine sehr dünne Wand haben. Man spart dadurch thermoplastischen Kunststoff, und ausserdem können kleine Flaschen oder Behälter zur Zerstäubung von Flüssigkeiten hergestellt werden.
Es ist bekannt, dass in den Wänden solcher Zerstäubungsbehälter (welche durch Zusammendrucken betätigt werden) leicht Sprünge oder Risse auftreten, wenn die Wand nicht dünn genug ist. Anderseits ist es bei der Herstellung von Behältern mit sehr dünnen Wänden notwendig, die Herstellungsgänge mit grosser Geschwindigkeit aufeinanderfolgen zu lassen, um ein Abkühlen und ein teilweises Festwerden des Schlau- ches, ehe dieser im erforderlichen Mass expandiert ist, zu verhindern. Ausserdem platzen diese Flaschen leicht unter der Wirkung des Innendruckes, wenn die Form geöffnet wird, um die gerade hergestellte Flasche auszuwerfen.
Da nun zur Erreichung eines schnellen Blasvorganges ein Luftdruck anzuwenden ist, der im Verhältnis zu der geringen Wanddicke der Flasche gross ist, so ergibt sich, dass die Wanddicke nicht beliebig verringert werden kann, soweit die Fertigung durch bekannte Vorrichtungen in Betracht kommt.
In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung dargestellt. Es zeigen : Fig. l schematisch eine Vorrichtung gemäss der Erfindung zur Herstellung von Hohlkörpern ; Fig. 2 eine Ansicht der Vorrichtung in Richtung der Pfeile II - II der Fig. l ; Fig. 3 einen Schnitt in Achsen-
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Die in den Fig. l und 2 dargestellte Strangpresseinrichtung zur Herstellung eines Schlauches aus thermoplastischem Kunststoff, z. B. Polyäthylen, Polyamiden, Polyvinylchlorid od. dgl., hat einen Strangpresskopf 10, aus dem ein Schlauch T in Richtung nach unten austritt. Der erste Teil des Arbeitsweges dieses Schlauches ist mit 11 bezeichnet.
Die Formeinrichtung besteht aus einer Anzahl vonumlaufenden Formen, von denen die Formen A, B, C und D gezeigt sind ; zu deren Fortbewegung dienteineendlose Kette 12 mit Kettenrädern 13, 14 und 15. Die Kette 12 trägt eine Anzahl rechteckiger, mittels Gelenken 17 miteinander verbundenen Trägerplatten 16. Die Gelenke 17 sindandenLängs- kanten der Platten 16 vorgesehen. Das Kettenrad 13 ist sechseckig. Die Länge jeder der Seiten 13a des Sechseckes entspricht der Breite der Platte 1. 6. Die Zähne 13b auf dem Kettenrad 13 greifen in die Lücken 18 zwischen den einzelnen Platten ein und bewegen diese in Richtung des in Fig. 1 eingezeichneten Pfeiles. Die Welle 29 des Kettenrades 13 ist in an sich bekannter Weise mit einem Antriebsmotor verbunden, dessen Drehzahl regelbar ist.
Jedes Kettenrad 13, 14 und 15 arbeitet in bekannter Weise mit einem entsprechend ausgebildeten, auf derselben Welle sitzenden Kettenrad als Radpaar zusammen.
Wenn die Kette 12 sich bewegt, beschreiben die Formen A, B, C, D.... eine geschlossene Bahn 19, die im Bereich M mit dem Weg 11 des Schlauches T zusammenfällt. Die Länge dieses gemeinsamen Wegstückes ist nicht von Bedeutung. Jedoch ist es wesentlich, dass eine Form zum gegebenen Zeitpunkt mit der Achse des Schlauches T ausgerichtet ist und sich in dieser Lage nach unten bewegt. In Fig. 1 sind die Formen A, B, C in dieser Lage gezeigt, während sich die Form D an der
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Platte 16 in Längsrichtung des Hohlraumes bzw. senkrecht zur Bewegungsrichtung der Form gleitbar be- festigt. DieFormhälfte A. ist mit dem Ende der Kolbenstange 21'des hydraulischen Zylinders 22' und die Formhälfte A2 mit dem Ende der Kolbenstange 21" des hydraulischen Zylinders 22"verbunden.
Die hydraulischen Zylinder sind an den gegenüberliegenden Enden der Platten 16 befestigt.
Die hydraulische Kolben- und Zylinderanordnung bedingt, dass bei Zuführung eines Druckmittels die Form- hälften Al und A2 usw. auseinandergezogen (vgl. B. und E in Fig. 2) oder fest gegeneinander gepresst werden können. Diese hydraulischen Einrichtungen wirken demnach als Öffnungs-und Schliesseinrichtung für die Formen.
Der Strangpresskopf 10 (vgl. Fig. 3) enthält die Speisevorrichtung 30, die an einer Presse, von welcher erweichtes thermoplastisches Material zugeführt wird, befestigt ist. In dieser Vorrichtung ist ein gebogener Kanal 31, der in Richtung nach unten führt und an deren Öffnung ein Gitter 32 mittels eines Basisteiles 33 und von Schraubenbolzen 34 festgehalten ist. Der Teil 33 hat eine konisch verlaufende Ausmündung 35 ; ein Ende derselben mündet in den Kanal 31, wogegen das andere Ende durch die Bodenfläche 36 des Teiles 33 nach unten führt.
Im Strangpresskopf 10 ist eine zylindrische Spindel 38 vorgesehen, die bis zur Fläche 36 reicht, so dass sie zusammen mit dem Teil 33 einen Ringspalt 37 begrenzt. Die Spindel 38 weist eine axiale Bohrung 39 auf, die am oberen Ende einen Verbindungsnippel 41 trägt, der mit einer Druckluftquelle verbunden sein kann. In das untere Ende der Bohrung 39 ist ein Blasrohr 42 eingeschraubt, welches sich nach unten-in der Strangpressrichtung-über einen wesentlichen Teil der Länge des Abschnittes M (vgl. Fig. l) erstreckt, also des Bereiches, in dem die Arbeitswege 11 und 19 zusammenfallen. Der Aussendurchmesser des Blasrohres 42 ist wesentlich kleiner als d3r der Weite des Ringspaltes 37, so dass der Schlauch T aus thermoplastischem Kunststoff auf seinem Arbeitsweg nach unten das Blasrohr 42 nicht berührt.
Es verbleibt also ein ringförmiger freier Raum 43 zwischen dem Blasrohr 42 und dem Ringspalt 37 am vorderen unteren Ende der Spindel 38. In diesem Bereich öffnen sich in der Spindel 38 vorgesehene Kanäle 44 frei nach aussen. Die Aussenfläche des Blasrohres 42 ist glatt, vorzugsweise spiegelglatt.
Die Formhälften Al und A2, B1 und B2 usw. (vgl. Fig. 4) haben Kühlmäntel 50, denen Kühlwasser zugeführt wird. DerForm-HohIraum 20 ist am Boden durch ein Paar Klemmbacken 51', 51" begrenzt, die mit je einer Formhälfte verbunden sind und die einen Abschnitt des Schlauches T fest einklemmen können, wenn die Formhälften in gleichachsiger Lage mit diesem Schlauch geschlossen werden.
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Die oberen Klemmbacken bestehen aus an je einer Formhälfte Al bzw. A in einer Ebene senkrecht zur Längsachse der Form festgeschraubten Metallplatten 52'und 52" und aus Gummikissen 53' und 53", die in Randzonen der zugehörigen Formhälfte eingebettet sind und beim Schliessen der Form den äusseren Schlauch T berühren. Die Gummikissen 53'und 53"bestehen vorzugsweise aus Silikon-
Gummi, der gegen höhere Temperaturen verhältnismässig unempfindlich ist. Die Gummikissen sind vor- zugsweise auswechselbar. Man kann sie aber auch fest mit den zugehörigen Platten verbinden, z. B. durch Vulkanisation. Wenn die leere Form geschlossen wird, kommen die beiden Gummikissen längs der Linie 54 in Kontakt miteinander (vgl.
Fig. 5 und 6), u. zw. über eine Strecke, die wesentlich länger als der Durchmesser des Blasrohres 42 und vorzugsweise länger als der halbe Umfang des Schlauches T ist. Infolgedessen wird dieser Schlauch beim Schliessen der Form ausschliesslich durch die Wirkung der Gummikissen zusammengedrückt. Beim Betrieb der Vorrichtung schliessen sich die Formen nacheinander, so- bald sie die in Fig. 1 mit A bezeichnete Station erreichen. Auf diese Weise schliessen die starren unteren Klemmbacken 51'und 51"in einem Bereich des Schlauches T, der etwas unterhalb des unteren Endes des Blasrohres 42 liegt, und sie drücken diesen Bereich fest zusammen, wie aus Fig. 4 ersichtlich. Dadurch werden die Schlauchwände miteinander verschweisst.
Die Gummikissen 53'und 53" schliessen sich um einen Bereich des Schlauches T, durch welchen sich noch das Blasrohr 42 erstreckt ; sie klemmen also den zwischen ihnen liegenden Bereich auf das Rohr 42 flüssigkeitsdicht in einer aus Fig. 5 ersichtlichen Weise.
Nachdem eine Form in der oben beschriebenen Weise geschlossen ist, bewegt sie sich entlang der geraden Linie 11 (vgl. Fig. l) nach unten, und es wird Druckluft durch das Blasrohr 42 zugeführt, mit einem Druck, der ausreicht, den von der Form eingeschlossenen Abschnitt T'des Schlauches T schnell auszudehnen. Die anfänglich schnelle Ausdehnung der Druckluft, die durch den Schlauch T zugeführt wird, entzieht diesem Wärme, so dass die zwischen die Gummikissen und das Blasrohr eingespannte Zone des Schlauches T leicht auf diesem Rohr gleitet.
Kurz bevor die Form das Blasrohr 42 verlässt, wird die Druckluft abgestellt. Beginn und Ende der Luftzufuhr können in einfacher Weise durch elektrische Mikro-Schalter gesteuert werden, die am bzw. im Weg der Formen angeordnet sind und im Steuerstromkreis eines elektromagnetischen Ventils liegen, welches die Luftzufuhr zum Blasrohr 42 regelt. Sobald die Form vom Blasrohr 42 abgezogen ist, klemmen die Gummikissen den Schlauch T vollständig zusammen, damit der Druck in der Form aufrecht erhalten wird (vgl. Fig. 6 und den unteren Teil von Fig. 4). Während die Form sich auf ihrer Bahn weiter bewegt, kühlt sich der Formkörper ab.
Aus Fig. 4 ist ersichtlich, dass die Platten 52'und 52"zur Begrenzung desjenigen Teiles des FormHohlraumes 20 zusammenwirken, in welchem der Flaschenhals bzw. eine Verlängerung P des Flaschenhalses ausgebildet wird, welche nach dem Durchgang durch die Auswerferstation in der Ebene 60 abgeschnitten wird.
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Schlitten 63 hat eine Längsbohrung 64, in die eine Hohlnadel 65 eingeschraubt ist, welche senkrecht zur Formachse liegt.
Die Druckfeder 66, die auf den Vorsprung 63'wirkt, drückt den Schlitten und die Nadel von der Formachse hinweg (vgl. Fig. 8). Mit dem Vorsprung 63" wirkt ein Hebel 67 zusammen, der durch eine Stossstange 68 betätigt wird, die aussen von der Platte 52'abgeht. Wenn die Stossstange 68 nach innen von der Platte gestossen wird, bewegt der Hebel 67 den Schlitten 63 und die Nadel 65 in der Form-Achse. Zu diesem Zweck ist ein ortsfester Nocken 90 im Weg 19 (vgl. Fig. l) der Form vor der Auswerferstation D vorgesehen. Dieser Nocken liegt parallel zum Weg 19 und hat eine Länge
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Form-Hohlraum 20 ein (vgl.auch Fig. 7) und durchstösst die Wand der Verlängerung P am Flaschenhals.
Unmittelbar vor dem Auswerfen des Hohlkörpers bzw. vor dem Öffnen der Form wird also durch die Nadel 65 und die Bohrung 64 im Schlitten 63 der Innenraum des Hohlkörpers mit der Atmosphäre verbunden, so dass der Innenraum druck frei wird.
Auf diese Weise ist eine schnelle Fertigung von Hohlkörpern möglich, deren dünne Wandung dem Innendruck (Blasdruck) ohne Anwendung der geschilderten, erfindungsgemässen Massnahme nicht standhalten würde.
Das freie Ende der Nadel 65 ist in einer Bohrung 91 in der Platte 52'geführt (vgl. Fig. 4) ;
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sie ist normalerweise in den Block 92, der aus verhältnismässig weichem Gummi besteht, zurückgezogen.
Die Anordnung wird in einer Ausnehmung in der Nähe des Blockes 53'untergebracht und wirkt als Ge- genhalt für den zu dehnenden thermoplastischen Kunststoff, so dass der Luftdruck das Material gegen den Block 92 drückt, welcher sich unter der Wirkung des Druckes um das Nadelende schliesst. Der thermoplastische Kunststoff ist dadurch gegen eine Durchdringung seitens der Nadel geschützt ; anderseits verhindert die durch den Block 92 gebildete Anlagefläche, dass die Wand des Schlauches T'im Bereich der Nadel infolge des Innendruckes aufgebrochen wird.
Um zu vermeiden, dass die Blöcke 53'und 53"und der Block 92 unter der Wirkung der durch das Blasrohr 42 eintretenden Druckluft aus ihren Sitzen herausgerückt werden, sind die plattenförmigen Teile 52'und 52"mit Metallplatten 95 und 95'versehen, welche, wenn die Form geschlossen ist, zwischen sich eine verhältnismässig kleine Öffnung freilassen (vgl. Fig. 5 und 6), die gerade ausreicht, dass die Gummikissen den Schlauch T störungsfrei einklemmen können.
Das zeichnerisch dargestellte und erläuterte Ausführungsbeispiel kann in verschiedener Weise abge- ändert werden, ohne dass vom Wesen der Erfindung abgegangen wird. Man kann aber auch weitere Einrichtungen mit der Vorrichtung gemäss der Erfindung verbinden, die vorstehend nicht beschrieben sind. So ist es z. B. möglich, eine Synchronisierungseinrichtung zwischen der Antriebswelle 29 für das Kettenrad 13 und der Steuereinrichtung für die Strangpresseinrichtung vorzusehen, um zu erreichen, dass die Geschwindigkeit, mit der der Schlauch T ausgepresst wird, mit der Fortbewegungsgeschwindigkeit der Formen übereinstimmt. In manchen Fällen kann man das Kettenrad 15 fortlassen, wodurch die Zahl der umlaufenden Formen beträchtlich vermindert wird.