Verfahren zur Herstellung hohler Gegenstände, Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und Erzeugnis des Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung hohler Gegenstände aus im wesentlichen multiaxial orientiertem Kunststoff, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und ein Erzeugnis des Verfahrens.
Es ist bekannt, dass eine grosse Festigkeit bei verhältnismässig dünner Schnittfläche durch Verwendung von biaxial orientiertem Kunststoff erzielt werden kann, wodurch wirtschaftliche, verhältnismässig feste Behälter aus Kunststoff hergestellt werden können. Dies hat allgemein zur weitgehenden Verwendung von biaxial orientiertem Folienmaterial zur Wärmeverformung in verschiedene Formen geführt. Eine derartige Wärmeverformung kann gelegentlich nachteilig sein, indem das Folienmaterial nicht gleichmässig gezogen wird, so dass unterschiedliche oder sehr dünne Wandabschnitte auftreten können, wodurch sich schwache Stellen in dem wärmeverformten Gebilde ergeben.
Weiter wird beim Tiefziehen der üblicherweise zur Wärmeverformung verwendeten Kunststoff-Folie das Problem des ungleichförmigen Wandungsquerschnittes erschwert und es müssen allgemein dicke Platten verwendet werden, um im gezogenen Teil ausreichende Wandstärken zu erzielen. Es werden oft Matrizenteile oder andere mechanische Hilfsverfahren angewendet, um diese Schwierigkeiten bei der Wärmeverformung zu erleichtern, allgemein wurden jedoch Blasformvorfahren mit einer langgestreckten Form in erster Linie zur Formung von Behältern und anderen hohlen Gegenständen mit einem verhältnismässig tiefen Körper oder Hohlraum angewendet. Derartige blasverformte Gegenstände besitzen allgemein keine starke molekulare Orientierung zur Erzielung einer optimalen Festigkeit und Ausnützung des Materials.
Es ist ein Ziel der Erfindung, ein Verfahren zur Formung hohler Gegenstände aus Kunststoff zu schaffen, bei welchem die Moleküle in den Wandungsteilen weitgehend multiaxial orientiert sind, und bei welchem die Wanddicke des Gegenstandes genau gesteuert werden kann, um hohe Festigkeit und optimale Ausnützung des Material für eine besonders wirtschaftliche Verwendung zu erzielen.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Vorformling aus orientierbarem Kunststoff geformt wird, der Vorformling an seinem Umfang nahe einem Ende einer Matrize mit der gewünschten Seitenwandform eingeklemmt wird, der Mittelteil des Vorformlings ins Innere der Matrize relativ zum eingeklemmten Umfang desselben verschoben wird, während gleichzeitig Druckkräfte auf denselben ausgeübt werden, um ein seitliches Fliessen des Kunststoffes im Mittelteil zu bewirken und Kunststoff in dem Wandteil zu erhalten, welcher zwischen dem eingeklemmten Umfang und dem verschobenen Mittelteil während der Formung dieses Wandteils ausgebildet wird, und dass Druck auf das Innere des Vorformlings nach der Verschiebung seines Mittelteils ausgeübt wird, um den Vorformling in Übereinstimmung mit der Wand der Matrize auszudehnen und einen hohlen Gegenstand zu formen,
wobei die Verschiebung und die Druckanwendung unterhalb der Schmelztemperatur un(d bei Orientierungstemperatur des Kunststoffes durchgeführt werden, um während der Verschiebung, dem seitlichen Fliessen und der Ausdehnung des Vorformlings eine molekulare Orientierung zu bewirken.
Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Vorrich- tung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens, welche gekennzeichnet ist durch ein Gestell, Formteile auf diesem Gestell, welche in Arbeitsstellung bewegbar sind, um eine Matrize mit der gewünschten Wandform zu bilden, wobei das Gestell und die Formteile Einrichtungen zum Einklemmen des Umfanges eines zugehörigen Vorformlings nahe einem Ende der Matrize in Arbeitsstellung aufweisen, durch ein Paar von Stempeln, welche in der Matrize zusammen bewegbar und gegeneinander bewegbar sind, Einrichtungen, um die Stempel zusammen im Abstand voneinander in der Matrize von dem genannten Ende derselben nach innen zu bewegen, Einrichtungen, um die Stempel während dieser Bewegung ins Innere der Matrize gegenein ander zu bewegen, und durch eine Einrichtung zur Ausübung eines Druckes,
welcher innerhalb der Matrize während der Bewegung der Stempel nach innen und bei Beendigung der Bewegung der Stempel zur Auswirkung kommt, um auf die Innenfläche des Vorformlings zu wirken und seine Ausdehnung in Übereinstimmung mit der Wand der Matrize zu bewirken.
Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Erzeugnis des erfindungsgemässen Verfahrens, welches gekennzeichnet ist durch einen Bodenwandteil, Seitenwandteil und oberen Randteil, wobei der Boden- und Seitenwandteil orientierte Kunststoffmoleküle und der obere Randteil verhältnismässig unorientierte Kunststoffmoleküle enthält.
Nachstehend wird die Erfindung beispielsweise anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 ein Strömungsschema des erfindungsgemässen Verfahrens,
Fig. 2 eine Schrägansicht eines gemäss der Erfindung hergestellten Behälters,
Fig. 3 einen Schnitt gemäss der Linie 3-3 in Fig. 2,
Fig. 4 einen Teilschnitt in grösserem Massstab längs der Linie 44 in Fig. 3,
Fig. 5 einen seitlichen Schnitt eines im Spritzgussverfahren hergestellten Vorformlings, welcher zur Herstellung des Körpers der in den Fig. 2 bis 4 dargestellten Behälter verwendet wird,
Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispieles der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens,
Fig. 7 ein seitlicher Teilschnitt des Formwerkzeugs und des Formstanzteiles der in Fig. 6 dargestellten Vorrichtung beim Beschickungsvorgang des Formstanzzyklus,
Fig.
8 einen ähnlichen Schnitt, nachdem die Formteile und der obere Stempel den Vorformling in seiner Lage festgeklemmt haben,
Fig. 9 einen ähnlichen Schnitt während der Verschiebung der Mitte des Vorformlings ins Innere der Matrize,
Fig. 10 einen ähnlichen Schnitt, wobei der Vorformling in gestrichelten Linien dargestellt ist, wenn der Mittelteil vollständig ins Innere der Matrize verschoben ist, und wobei der Vorformling in ausgezogenen Linien dargestellt ist, wie er endgültig in Übereinstimmung mit den Wänden des Formwerkzeugs verformt ist,
Fig. 11 einen ähnlichen Schnitt während des abschliessenden Kühlvorgangs des Zyklus vor dem Herausnehmen des Behälterkörpers aus dem Formwerkzeug,
Fig. 12 einen Schnitt längs der Linie 12-12 in Fig. 10,
Fig. 13 einen Teilschnitt in grösserem Massstab durch den unteren Stempel,
Fig.
14 einen Teilschnitt, welcher schematisch ein anderes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens beim Beginn des Formstanzzyklus darstellt.
Fig. 15 einen ähnlichen Schnitt des in Fig. 14 dargestellten Ausführungsbeispieles am Ende der einwärts gerichteten Verschiebung des Mittelteiles des Vorformlings, jedoch vor der endgültigen Verformung,
Fig. 16 einen Teilschnitt, welcher schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens beim Beginn des Formstanzzyklus darstellt,
Fig. 17 einen ähnlichen Schnitt dieses Ausführungsbeispieles am Ende des Formstanzzyklus, wobei in gestrichelten Linien der verformte Vorformling vor der endgültigen Verformung dargestellt ist,
Fig. 18 eine teilweise geschnittene Teilseitenansicht eines anderen Ausführungsbeispieles der zusammenwirkenden Formstempel,
Fig. 19 eine Schrägansicht der Vorderfläche des oberen Stempels aus Fig. 18 von unten,
Fig. 20 einen seitlichen Schnitt eines Behälters, dessen Körper durch die in Fig.
18 dargestellten Formstempel hergestellt ist,
Fig. 21 eine geschnittene Teilschrägansicht des in Fig. 20 dargestellten Behälters von unten, um den inneren Aufbau darzustellen,
Fig. 22 eine Schrägansicht eines weiteren Ausführungsbeispieles eines gemäss der Erfindung hergestellten Behälters, insbesonders eines Verteilers oder Spenders, welcher zum Spenden von körnigen oder anderen Feststoffen, wie Seifen und Waschmitteln, geeignet ist,
Fig. 23 einen Schnitt in grösserem Massstab längs der Linie 22-22 in Fig. 22,
Fig. 24 einen seitlichen Schnitt eines im Spritzgussverfahren hergestellten Vorformlings zum Formstanzen in den Körper des in Fig. 22 und 23 dargestellten Behälters,
Fig. 25 eine Schrägansicht eines weiteren Ausführungsbeispieles eines gemäss der Erfindung hergestellten Behälters, insbesondere eines Zigarettenbehälters o. dgl.
Fig. 26 eine ähnliche Ansicht des in Fig. 25 dargestellten Behälters, wobei die oberen Verschlusselemente desselben geöffnet sind,
Fig. 27 einen Schnitt längs der Linie 27-27 in Fig. 26,
Fig. 28 eine Schrägansicht eines durch Spritzguss hergestellten Vorformlings zum Formstanzen in den in den Fig. 25 bis 27 dargestellten Behälter und
Fig. 29 einen Schnitt des Vorformlings längs der Linie 29-29 in Fig. 28.
Die gemäss der Erfindung hergestellten hohlen Ge genstände haben im wesentlichen radiale Orientierung der Moleküle in der Bodenwandung, welche durch die Druckverformung und Reckung während der endgültigen Verformung erzeugt wird. Die Seitenwandung hat im wesentlichen multiaxiale Orientierung der Moleküle infolge der radialen Orientierung, welche in dem zur Bildung g des unteren Abschnittes der Seitenwandung durch Zusammendrückung zur Seite gedrückten Material erzeugt wird, wobei eine im wesentlichen vertikale oder axiale Orientierung infolge der axialen Verschiebung und Streckung der Seitenwandung und eine im wesentlichen in Querrichtung oder Umfangsrichtung verlaufende Orientierung infolge der Streckung während der endgültigen Verformung auftritt.
So werden die Moleküle des Kunststoffs im wesentlichen längs mehreren Achsen orientiert, was hierin als multi axiale Orientierung oder multiaxial orientiert bezeichnet wird.
Die erfindungsgemässen hohlen Gegenstände werden infolge ihrer hohen Festigkeit und verhältnivmässig niedrigen Kosten zweckmässig als nutzbare Behälter verwendet. Der Verschluss für die Behälteröffnung kann als Teil des Vorformlings gespritzt werden, oder es kann ein getrennter Verschluss aus Metall, Kunststoff oder anderem Material verwendet werden. Um die Festigkeit des hohlen Gegenstandes weiter zu verbessern, kann er mit einem am Umfang verlaufenden Verstärkungsband, zweckmässig aus einaxial orientiertem Kunststoff verse heu werden, welches in Umfangsrichtung orientiert worden ist.
Da es sehr wichtig ist, dass das Material des Vorformlings gleichförmig gestreckt wird und dass das Verfahren aus wirtschaftlichen Gründen so schnell wie möglich durchgeführt wird, wird der Vorformling vorzugsweise über seine ganze Dicke vor der Einführung in die Matrize, zweckmässigerweise durch heisse Luft, öl oder andere geeignete Mittel, über eine ausreichende Zeitdauer einer gleichförmigen Temperatur ausgesetzt.
Zweckmässig kann diese Erwärmung kontinuierlich auf einem Förderband oder als Gruppe oder Füllung in einem getrennten Abschnitt der Vorrichtung durchgeführt werden, wodurch eine Vorerwärmung des Vorformlings vor der Einführung in die Matrize ermöglicht wird. Um die Neigung einer Streckung des eingeklemmten und somit nicht den beträchtlichen angewendeten Drucken ausgesetzten Umfanges möglichst klein zu machen, werden die Klemmelemente (oder Formteile) vorzugsweise nicht erhitzt oder gekühlt, um Wärme aus denselben abzuführen.
Die angewendeten Temperaturen sollen genügend unterhalb der Schmelztemperatur des Kunststoffes liegen, so dass keine Wahrscheinlichkeit besteht, dass ein anfängliches Schmelzen während der Druckverformung infolge der in den Kunststoff wegen der in demselben bei beträchtlichen Drücken durchgeführten starken Bearbeitung eingeführten Energie auftritt. Es sind jedoch hohe Orientierungstemperaturen, die mit dem Sicher heitsfaktor verträglich sind, erwünscht, um die für die Druckverformung erforderlichen Drucke zu vermindern.
Beispielsweise hat Polypropylen eine Schmelztemperatur von 165,50 C und wird im allgemeinen auf etwa 93-1490 C und vorzugsweise auf 121-143C C erhitzt.
Die Verschiebung des Mittelteiles des Vorformlings und die Zusammendrückung desselben wird durch ein Paar von zusammenwirkenden Stempeln oder Formen auf den entgegengesetzten Oberflächen des Mittelteiles bewirkt, während sich beide ins Innere der Matrize bewegen, um die gewünschte Verschiebung zu bewirken, wobei sich eine derselben oder beide jeweils gegen die andere während des Verschiebungsvorganges bewegen, um den Kompressionsdruck auf den Vorformling zu bewirken. Die Bewegung der beiden Stempel in bezug aufeinander muss genau gesteuert werden, um die gewünschte Geschwindigkeit des seitlichen Fliessens oder des Hinausdrückens des Kunststoffes zwischen den Stempeln zu erhalten und eine verhältnismässig gleichförmige Dicke in dem Wandteil zu erhalten, welcher ausgebildet wird, wenn der Mittelteil des Vorformlings nach innen verschoben wird.
Diese Synchronisierung und Steuerung der Bewegung kann durch zahnradgetriebe, hydraulische Steuereinrichtungen, elektrische Schaltungen, Komb;nationen aus diesen Mitteln oder andere geeignete Steuereinrichtungen bewirkt werden, wie nachfolgend erläutert wird. Die angewendeten Drucke ändern sich mit der Temperatur des Kunststoffs zum Zeitpunkt der Verformung und Zusammendrükkung, seinem Widerstand gsgen Verformung und der angewendeten Zeitdauer.
Beispielsweise wird bei der Herstellung eines Polypropylen-Vorformlings, welcher auf etwa 138"C vorerhitzt wurde, ein Druck von 4.5-18,1 Tonnen zufriedenstellend angewendet, um die Verschiebung nach innen zu bewirken, und ein Druck von 22,6 58.9 Tonnen wird zufriedenstellend angewendet, um die Zusammendrückung und das Fliessen zu bewirken und den Vorformling um etwa das Zehnfache in einem Zeitraum von etwa drei Sekunden zu verlängern.
Um eine vorzeitige Abkühlung des Vorformlings zu vermeiden, sollten wenigstens die Berührungsflächen der Stempel auf die Orientierungstemperatur erhitzt werden, zweckmässigerweise durch Impulsheizelemente an ihren Vorderfläche, obwohl übliche Heizelemente im Körper derselben verwendet werden können, wenn auch grössere Schwierigkeiten beim Bewirken der gewünschten Abkühlung und beim Aushärten des Kunststoffes bei Beendigung des Verformungszyklus auftreten.
Der Stempel auf der Innenfläche des Vorformlings besitzt eine geringere Breite als die Matrize, so dass sich der Wandungsteil des Vorformlings, welcher bei der Verschiebung nach innen gebildet wird, vom eingeklemmten Umfang nach innen verjüngt und so einen Abstand von der Wand der Matrize aufweist. Dadurch wird die Reibung möglichst klein gemacht, und eine vorzeitige Abkühlung und Aushärtung des Kunststoffes durch Berührung mit der Matrizenwand wird beseitigt, da die Matrizenwand zweckmässig gekühlt wird, um die gewünschte Abkühlung und Aushärtung bei der endgültigen Verformung des Kunststoffes zu bewirken.
Die zusammenwirkenden Flächen der Stempel und die Wand der Matrize können glatt sein oder sie können verschiedene Formen aufweisen, um die gewünschten Eigenschaften oder das Aussehen des endgültigen Gegenstandes zu erzielen. Beispielsweise können axiale Wellungen oder Rippen in der Matrize vorgesehen werden, um vertikale Wellungen am Gegenstand vorzusehen, und dadurch eine grössere vertikale Festigkeit des fertigen Gegenstandes zu erzielen, oder es können Umfangswellungen oder -rippen in der Matrizenwand vorgesehen werden, um Umfangswellungen zur Erzielung einer grösseren Umfangsfestigkeit am Gegenstand zu erhalten.
Die Formflächen der Stempel können zusammenwirkend ausgebildet sein, um eine gerippte, konkave Bodenwand für einen Druckbehälter zu erhalten, oder der äussere Stempel und die Matrizenwand können zusammenwirkende Umfangseinziehungen aufweisen, um einen Rand oder Wulst an der Verbindungsstelle von Seiten- und Bodenwänden des fertigen Artikels zu erhalten.
Die endgültige Verformung des Vorformlings nach vollständiger Verschiebung des Mittelteiles nach innen wird durch Einrichtungen bewirkt, welche im wesentlichen einen gleichförmigen Druck über die Innenfläche des Vorformlings ausüben. Luft oder ein anderes Strömungsmittel mit verhältnimässig hohem Druck kann direkt in den Vorformling eingeleitet werden, um die endgültige Reckung und Anpassung zu bewirken, jedoch sollte ein konzentriertes Auftreffen an irgendeiner Stelle vermieden werden. Ö1 oder ein anderes Strömungsmittel kann in eine dehnbare Blase oder Polyurethan oder ein anderes hitzebeständiges und hitzefestes Material eingeleitet werden, welches in einer Ausnehmung hinter der Stempelfläche gehalten wird, um die Blase aufzublasen und den Vorformling in Übereinstimmung mit der Matrizenwand zu pressen.
Anstatt dessen kann eine Masse aus elastisch verformbarem Material, welches hitzebeständig und verhältnismässig fest ist, in einer Ausnehmung hinter der Stempelfläche gehalten und durch mechanische Einwirkung verformt werden, um den Kunststoff gegen die Matrizenwand zu pressen.
Der Vorformling besitzt vorbestimmte Formen und Abmessungen, um die gewünschten Wanddicken beim fertigen Gegenstand zu erzielen und die gewünschte Druckverformung zu ermöglichen und dadurch eine molekulare Orientierung zu erzielen. Allgemein ist der Vorformling scheibenförmig mit einem sich nach aussen erstreckenden Umfangsflansch zum Festklemmen in der Matrize, und die Seitenwand desselben ist vorzugsweise nach innen abgeschrägt, um die Ausbildung der nach innen sich verjüngenden oder geneigten Seitenwand bei der Verschiebung des Vorformlings und die Einhaltung eines Abstandes der Seitenwand des Vorformlings von der Matrizenwand zu erleichtern und eine vorzeitige Abkühlung zu vermeiden sowie die Reibung zu vermindern.
Um die Ausbildung der gewünschten gleichförmigen Seitenwanddicke weiter zu erleichtern, weist die Seitenwand des Vorformlings vorzugsweise eine etwas geringere Dicke nahe dem mittleren Wandteil auf, um die Verminderung der Breite des Wandteiles infolge der Neigung desselben auszugleichen, welche das Volumen desselben vermindern würde. Um die Neigung zu Lufteinschlüssen möglichst klein zu machen und eine anfängliche Verlängerung der Seitenwand des Vorformlings vor dem Fliessen des Kunststoffmaterials des Vorformlings um den Stempel und in die Seitenwand zu ermöglichen, ist der Bodenwandteil des Vorformlings zweckmässigerweise dicker in seiner Mitte.
Die anfängliche Zusammendrückung desselben erzeugt ein Fliessen von der Mitte nach aussen, wobei sich ein Zeitraum ergibt, bevor der Kunststoff um die Seite des Stempels fliesst, wodurch ermöglicht wird, dass die Bewegungsgeschwindigkeit der zwei Stempel in bezug aufeinander konstant ist, während eine Streckung des Materials im ursprünglichen Seitenwandteil des Vorformlings bewirkt wird.
In Fig. 1 ist ein Strömungsschema dargestellt, welches schematisch das erfindungsgemässe Verfahren zeigt.
Zunächst wird ein Vorformling mit einer vorgegebenen Form zur Erzielung der gewünschten Wandabschnitte beim fertigen Gegenstand hergestellt, vorzugsweise durch Spritzguss. Sodann wird der Vorformling über seine ganze Dicke gleichförmig auf eine Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur erhitzt, bei welcher eine molekulare Orientierung des betreffenden Kunstharzes bewirkt werden kann. Diese gleichförmige Temperatur wird zweckmässig mittels Druchheizens über eine ausreichende Zeitdauer in Luft, Ö1 oder einem anderen geeigneten Mittel bewirkt, um die Gleichförmigkeit sicherzustellen, vorzugsweise vor dem Einbringen in das Formwerkzeug, um die zur Behandlung eines Vorformlings bei Einbringung in das Formwerkzeug erforderliche Zeitspanne möglichst klein zu machen.
Anstatt dessen kann eine Hochfrequenzerhitzung vorgenommen werden, obwohl dabei etwas grössere Schwierigkeiten auftreten, um die Steuerung und die gewünschte Gleichförmigkeit der Temperatur durchwegs sicherzustellen.
Nach der Erhitzung des Vorformlings auf die Orientierungstemperatur wird der Umfang des Vorformlings an einem Ende der Matrize des Streckformwerkzeuges zwischen einem Paar von zusammenwirkenden Stempeln festgelegt, obwohl dieser und der vorangehende Verfahrensschritt auch zusammen ausgeführt werden können, wie oben angegeben. Der Mittelteil des vorer h'tzten Vorformlings wird sodann ins Innere der Matrize mit im wesentlichen gleichförmiger Geschwindigkeit verschoben, während die zusammenwirkenden Stempel einen Verformungsdruck auf den Kunststoff des Mittelteiles ausüben, um ein seitliches Fliessen eines gewissen Teiles des Kunststoffs in den Seitenwandteil zu bewirken, welcher durch die Verschiebung des Mittelteiles nach innen gebildet wird.
Zuletzt wird der verschobene Vorformling einem ausreichenden inneren Druck unterworfen, um denselben im wesentlichen in tZbereinstim- mung mit der Form des Formwerkzeugs auszudehnen oder zu strecken, welche durch die Seitenwände der Matrize und die Stempelflächen gebildet wird. Nach Durchführung dieser endgültigen Verformung wird eine Aushärtung und Abkühlung des Kunststoffes ermöglicht, wonach er aus dem Formwerkzeug genommen wird.
In den Fig. 2 bis 4 ist ein Ausführungsbeispiel eines gemäss der Erfindung hergestellten Behälters dargestellt, welcher einen hohlen Körper aus Kunststoff, der allgemein mit 2 bezeichnet ist, und eine Metallkappe oder einen Deckel aufweist, der allgemein mit 4 bezeichnet ist. Der Körper 2 ist allgemein zylindrisch und besitzt einen Bodenwandteil 6 und einen Seitenwandteil 8 mit einer Vielzahl von vertikal oder axial verlaufenden Rippen oder Wellungen 10 und einem sich nach aussen erstreckenden Umfangsflansch 12 am oberen Ende desselben. Ein sich nach aussen und unten erstreckender Umfangswulst 14 ist an der Verbindungsstelle von Bodenwandung 6 und Seitenwandung 8 vorgesehen und bewirkt einen senkrechten Abstand der Bodenwand von einer Trägerfläche und stellt einen mit dem Flansch 12 zusammenwirkenden Umfangsrand dar.
Um die Umfangsfestigkeit und die Widerstandsfähigkeit gegen vertikale Belastung zu verbessern, erstreckt sich ein Band 16 aus Kunststoff-Folie um den Umfang der Seitenwand 8 und ist an dieser mit Klebstoff 18 angeklebt. Um eine optimale Festigkeit zu erhalten, ist das Band 16 einaxial in Umfangsrichtung des Körpers 2 orientiert. Zusätzlich zur Verstärkungswirkung ermöglicht das Band ein Vorbedrucken und eine Bezeichnung der sichtbaren Seitenwand des Behälters entfernt von dem druckgeformten Körper. Das Band 16 ist im wesentlichen gegen senkrechte Scherkräfte am oberen Ende durch den Flanschteil 20 des Deckels 4, welcher um den Flansch 12 an der Seitenwand 8 gerollt ist und mit diesem in Eingriff steht und am unteren Ende durch den Wulst 14 geschützt.
Der Seitenwandteil 8 und der Bodenwandteil 6 werden zusammen mit dem dazwischenliegenden Wulst 14 während des Formvorganges im wesentlichen multiaxial orientiert, damit sie bei verhältnismässig dünnem Querschnitt eine hohe Festigkeit besitzen. Diese Orientierung wird durch radiales Fliessen oder Strecken des Bodenwandteiles bei Orientierungstemperatur und das senkrechte Strecken des Materials, welches den sich verlängernden Seitenwandteil bildet, und das darauf folgende endgültige Strecken in Umfangs- oder Querrichtung des Seitenwandteiles und die weitere radiale Strekkung des Bodenwandteiles während der endgültigen Verformung des verschobenen Vorformlings bewirkt.
Die senkrechten Wellungen 10 ergeben eine zusätzliche Festigkeit in axialer oder vertikaler Richtung und das einaxial orientierte Band 16 verbessert die radiale oder Umfangsfestigkeit des Körpers weitgehend, wodurch die Verwendung von noch dünneren Querschnitten bei einem zusammengesetzten Körper hoher Festigkeit ermöglicht wird.
In Fig. 5 ist ein durch Spritzguss hergestellter Vorformling allgemein mit 21 bezeichnet und weist allgemein Scheibenform auf. Der Vorformling 21 besitzt einen Mittel- oder Bodenwandteil 22, einen Seitenwand- teil 24 und einen Umfangsflanschteil 26 auf, welcher sich an der oberen Kante des sich allgemein senkrecht erstreckenden Abschnittes 28 des Seitenwandteiles 24 radial nach aussen erstreckt, um das Einklemmen im Formwerkzeug zu erleichtern. Es ist ersichtlich, dass der mittlere Wandteil 22 seine grösste Dicke in der Mitte aufweist und beide Oberflächen gegen die Peripherie zu leicht konvergieren, um die Vermeidung von Lufteinschlüssen und ein richtiges und verzögertes Fliessen des Kunststoffes zwischen den gegenüberliegenden Stempeln sicherzustellen, wie oben im einzelnen erläutert wurde.
Allgemein wird ein Dickenunterschied von etwa 5 bis 20 O/o und vorzugsweise etwa 10 bis 13 O/o angewendet.
Der Seitenwandteil 24 verjüngt sich vom mittleren Wandteil 22 nach aussen und die Oberflächen desselben konvergieren leicht zum Wandabschnitt 28 hin, um den Formvorgang zu erleichtern und ein zweckmässiges Materialvolumen für die Wanddicke bei der Verminderung des Durchmessers zu gewährleisten, wobei ein Dikkenunterschied von etwa 5 bis 20 o/o und vorzugsweise etwa 10 bis 13 O/o allgemein geeignet ist, was vom Neigungswinkel abhängt. Der Flansch 26 und der unmittelbar angrenzende Teil des Wandabschnittes 28, welche innerhalb des Klemmteiles des Formwerkzeugs aufgenommen werden, besitzen vorzugsweise eine etwas grössere Abmessung als der Klemmteil. damit ein gewisses Druckfliessen des Kunststoffs beim Festklemmen und dadurch eine gewisse Orientierung der Moleküle des darin enthaltenen Materials erzeugt wird.
Im folgenden wird die Wirkungsweise des in den Fig. 6 bis 13 dargestellten Ausführungsbeispieles der erfindungsgemässen Vorrichtung und des Verfahrens näher erläutert. Insbesondere in Fig. 6 ist gezeigt, wie die Formteile 30, 32, welche die allgemein zylindrische Matrize 34 bilden, zur Ausführung einer Hin- und Herbewegung in die in Fig. 6 dargestellte Stellung auf der Oberfläche des Trägers 36 der Vorrichtung bei Enwir- kung der Halter 38, 40 und in die ausserbetriebliche Stellung in Abstand voneinander, um das Beschicken und Entnehmen zu ermöglichen, gelagert sind. Plattformen 42, 44 sind zur Ausführung einer gleichzeitigen parallelen Bewegung relativ zum Träger 36 durch vier Verbindungsstangen 46 an den seitlichen Rändern derselben miteinander verbunden, welche sich gleitbar durch öffnungen 48 im Träger 36 erstrecken.
Die untere Plattform 42 und dadurch die obere Plattform 44 sind zur Ausführung einer senkrechten Hin- und Herbewegung auf einer Präzisions-Schraubenspindeleinrichtung gelagert, welche allgemein mit 50 bezeichnet ist und eine Schraubenspindel 52, ein Lagergehäuse 54, eine Kupp lungs- und Bremeinrichtung 56 und einen umkehrbaren Antriebsmotor 58 aufweist.
Auf der Oberfläche der unteren Plattform 42 ist die untere Stempelanordnung befestigt, welche allgemein mit 60 bezeichnet ist und einen Basisteil 62 und einen nach oben stehenden, allgemein zylindrischen Körper 64 mit geringerer Breite als der Basisteil 62 aufweist, so dass der Basisteil 62 einen radial nach aussen stehenden Anschlag um denselben bildet. Der Stempelkörper 64 erstreckt sich durch eine kreisförmige öffnung 66 im Träger 36 mit grösserem Durchmesser als der Körper 64 nach oben, um einen radialen Abstand zwischen den sel- ben zu erzeugen.
Durch einen Druckanschluss 70 im Basisteil 62 wird Luft oder ein anderes Strömungsmittel unter hohem Druck in die Hauptleitung 72 eingeleitet, welche sich zur Mitte der Stempelanordnung und von da nach oben in den Körper 64 erstreckt. Ene Vielzahl von Auslassleitungen 74, welche am besten aus Fig. 12 ersichtlich sind, erstrecken sich von da in radialer Rich- tung und münden an den Seiten des Körpers 64 allgemein gefluchtet mit den Wandungen der öffnung 66 im Träger 36. Wie aus Fig. 6 ersichtlich, wird Luft dem Anschluss 70 durch die Druckleitung 76 von dem elektrisch betätigten Ventil 78 zugeführt, welches Luft unter hohem Druck aus dem Zwischenbehälter 80 entlässt, indem sie durch die Hochdruckpumpe 82 zusammengedrückt wird.
Der Zwischenbehälter 80 wird vorzugsweise gekühlt, um zu verhindern, dass die komprimierte Luft die Temperatur des Kunststoffs auf die Schmelztemperatur erhöht, wenn sie in Berührung damit kommt, und auch um die Kühlung und Aushärtung des Vorformlings zu unterstützen, nachdem derselbe endgültig ausgedehnt ist. Um eine gute Abdichtung des am Basisteil 62 der unteren Stempelanordnung 60 gebildeten Anschlages bei Bewegung in die Berührung mit der Unterfläche des Trägers 36 zu erzielen, sitzt ein O-Ring oder ein anderes geeignetes Dichtungselement 84 in damit zusammenwirkenden Nuten 86, 88 im Basisteil 62 bzw. Träger 36.
Der obere Stempel 92 ist mit seinem oberen Ende zur Ausführung einer Hin- und Herbewegung innerhalb des hydraulischen Zylinders 94 gelagert, welcher auf der oberen Plattform 44 ruht und eine innere oder untere Fläche 96 aufweist, welche im allgemeinen eben ist und eine ringförmige Ausnehmung 97 aufweist, die sich um ihre Umfangskante erstreckt. Ein hydraulisches Mittel wird dem Zylinder durch die Anschlüsse 98, 100 zugeführt und bewegt den Stempel in vertikaler Richtung in bezug auf die untere Stempelanordnung 60 durch Einwirkung auf den Kolbenflansch 102 des Stempels 92.
Absätze oder Anschläge 104 innerhalb des Zylin ordnung 60 auf der Orientierungstemperatur des Kunststoffes des Vorformlings 21 zu halten und eine Abkühlung des vorerhitzten Materials zu verhindern. Die polierte Stahlaussenplatte 116 kann einen Überzug aus Tetrafluoräthylen oder Silikon aufweisen, um die Reibung und dadurch die für ein Fliessen des Kunststoffes erforderlichen Drücke zu vermindern. Die Innenfläche 96 des oberen Stempels 92 ist mit einer ähnlichen Aus senplatte und einem nicht gezeigten Impulsheizelement versehen.
Die Formteile 30, 32 sind mit nicht gezeigten Kühlwasserdurchführungen versehen, um ein schnelles Abkühlen und Aushärten des Kunststoffes nach der endgültigen Verformung des darin enthaltenen Kunststoffs zu bewirken. Wie am besten in den Fig. 7 und 12 ersichtlich ist, besitzt die Matrize 34 eine allgemein zylindrische Form und weist eine Vielzahl von axial und vertikal verlaufenden Rippen oder Wellungen 120 auf, welche im Abstand um diese angeordnet sind. Nahe dem oberen Ende ist die Matrize 34 mit einer Umfangsnut 122 von ringförmiger Ausbildung versehen, welche sich um dieselbe erstreckt und mit der ringförmigen Ausnehmung 97 in der Vorderfläche 96 des oberen Stempels 92 zusammenwirkt, um den Wulst 14 des Körpers 2 auszubilden.
Die Matrize 34 besitzt innen eine Ausnehmung 124 an ihrem Ende, welche mit der nach oben stehenden Ringlippe 126 am Träger 36 zusammenwirkt, die sich um die öffnung 66 erstreckt, um den Flansch 26 des Vorformlings 21 beim Schliessen der Formteile 30, 32 festzulegen. Die Innenfläche der Lippe 126 erweitert sich nach aussen in die Matrize 34.
So wird beim Schliessen der Formteile 30, 32 der Flansch 26 in der Ausnehmung 124 ergriffen, und der Wandabschnitt 28 wird zwischen der Lippe 126 und den Wänden der Formteile 30, 32 eingeklemmt, welche das Material schnell abkühlen und aushärten, um die Neigung möglichst klein zu machen, dass dieser Teil gestreckt wird. Wie oben angegeben, sind der Flansch 26 und der Wandabschnitt 28 vorzugsweise etwas grösser als die Ausnehmung 124 und der Abstand zwischen der Formwand und der Lippe 126, um eine gewisse Zusammendrückung und ein Fliessen zu bewirken und dadurch eine Steuerung der Abmessung und eine gewisse molekulare Ausrichtung zu bewirken.
In bezug auf die Wirkungsweise des dargestellten Ausführungsbeispieles zeigt Fig. 7 die Vorrichtung beim Beschickungsvorgang, bei welchem der Vorformling 21, der durch und durch gleichförmig auf die Orientierungstemperatur in einer nicht gezeigten Durchheizabteilung vorerhitzt worden ist, zwischen die Formteile 30, 32 und auf die obere oder innere Frontplatte 116 der unteren Stempelanordnung 60 eingeführt wird. Bei diesem Schritt sind die untere Plattform 42 und dadurch die untere Stempelanordnung 60 bis zur unteren Grenze ihrer Bewegung zurückgezogen und der obere Stempel 92 innerhalb des hydraulischen Zylinders 94 nach oben gezogen worden. Strom wird dem Heizelement 118 unter der Vorderplatte 116 der unteren Stempelanordnung 60 zugeführt, um eine vorzeitige Abkühlung des Vorformlings 21 zu verhindern.
In Fig. 8 haben die Halter 38 und 40 die Formteile 30, 32 zusammenbewegt und den Vorformling 21 in der Ausnehmung 124 und zwischen der Wand der Matrize 34 und der ringförmigen Lippe 126 eingeklemmt. Ein nicht gezeigter Steuerkreis öffnet das Ventil 106 für die Strömung von hydraulischem Medium durch das Drucksteuerventil 108, bis die untere oder innere Fläche 96 des oberen Stempels 92 nach unten in Kontakt mit der Mitte des Vorformlings 21 kommt, zu welchem Zeitpunkt der Widerstand des Kunststoffs gegen Verformung eine Druckänderung in der Leitung hervorruft und das druckempfindliche Ventil 108 schliesst. Gleichzeitig werden Impulse auf das nicht gezeigte Heizelement auf der Stempelfläche 96 gegeben, um eine Abkühlung des Kunststoffs zu verhindern. In dieser Anfangsstellung wird die dickere Mitte des Mittelwandungsteiles 22 zwischen den Stempelflächen 96, 116 festgehalten.
In Fig. 9 ist die Anordnung während des Druckverformungsvorganges gezeigt. Der Motor 58 hat begonnen, die Schraubenspindel 52 und dadurch die obere und untere Plattform 42, 44 mit der unteren Stempelanordnung 60 und dem oberen Stempel 92 anzuheben, wodurch bewirkt wird, dass der Mittelwandungsteil 22 des Vorformlings 21 in bezug auf die Matrize 34 nach innen oder oben in bezug auf seinen festgeklemmten Umfang bewegt wird. Gleichzeitig wird das Regulierventil 110 betätigt, um in den oberen Teil des Zylinders 94 hydraulisches Medium mit gesteuerter und vorgegebener Geschwindigkeit einzuleiten und eine Bewegung der oberen Stempelfläche 96 gegen die untere Stempelanordnungsfläche 116 zu bewirken.
Die Einleitgeschwindigkeit durch das Ventil 110 wird genau gesteuert, um eine kontinuierliche und gleichförmige Zusammendrükkung des Kunststoffs im Mittelwandungsteil 22 des Vorformlings 21 über die ganze Zeitdauer der ins Innere gerichteten oder parallelen Verschiebung desselben zu erhalten, wodurch anfänglich eine Zusammendrückung und ein seitliches Fliessen der dickeren oder überhohten Mitte und sodann des Restes des mittleren Wandungsteiles 22 bewirkt wird.
In dieser Weise wird der Einschluss von Luft oder anderen Gasen vermieden und die anfängliche Streckung des verjüngten Seitenwandteiles 24 des Vorformlings tritt vor dem Fliessen des Kunststoffs des mittleren Wandteiles 22 um den Umfang der Stempelaussenplatte 116 auf, um den für eine gleichförmige Dicke bei der kontinuierlichen Ausbildung der Seitenwand durch die Verschiebung des mittleren Wandteiles 22 nach innen erforderlichen Kunststoff zu erhalten.
Wie aus den Figuren ersichtlich, besitzt der Körper 64 der unteren Stempelanordnung einen geringeren Durchmesser als die Matrize 34, so dass der Seitenwandungsteil des verschobenen Vorformlings sich nach innen verjüngt und einen Abstand von den Wänden der Formteile 30, 32 aufweist, um eine vorzeitige Abkühlung zu verhindern. Wärme wird während des Zusammendrückens des mittleren Wandteiles 22 erzeugt, und die auf die Heizelemente der Stempelfläche gegebenen Impulse werden zum Ausgleich derselben eingestellt und verhindern, dass der Kunststoff die Schmelztemperatur erreicht, wobei das Metall der unteren Stempelanordnung 60 und des oberen Stempels 92 als Wärmesenke wirkt.
In Fig. 10 und der Schnittfig. 12 hat die Schraubenspindel 52 die obere Grenze ihrer Bewegung erreicht und der mittlere Wandteil 22 des Vorformlings ist vollständig nach innen verschoben. Während seiner ganzen Bewegungszeit hat das Ventil 110 bewirkt, dass die obere Stempelfläche 96 sich gegen die untere Stempelanordnungsfläche 116 bis zum gewünschten Abstand bewegt, welcher im wesentlichen gleich der gewünschten Dicke des Bodenwandteiles 6 des Behälterkörpers 2 ist, wobei die Anschläge 104 im Zylinder 94 so wirken, dass sie eine genaue Steuerung dieser Abmessung gewährleisten. Der gezogene Vor formling ist vor seiner endgültigen Verformung in gestrichelten Linien dargestellt, wobei sich ein Seitenwandteil nach innen zur Kante der unteren Stempelanordnungsfläche 116 verjüngt.
Nachdem die Schraubenspindel 52 und der obere Stempel 92 die Grenze ihrer Bewegung erreicht haben, wird Luft oder ein anderes Strömungsmittel unter hohem Druck vom Vorratsbehälter 80 durch den Druckanschluss 70 in die Hauptleitung 72 und die Leitungen 74 in der unteren Stempelanordnung 60 eingeleitet.
Wenn die Luft aus den Leitungen 74 entweicht, trifft sie auf die Wand der Öffnung 66 im Träger 36 und wird nach oben ins Innere des gezogenen Vorformlings abgelenkt, worin sie die Wände des Vorformlings in hub er einstimmung mit der Oberfläche der Matrize 34 und der oberen Stempelfläche 96 ausdehnt, um den allgemein zylindrischen Seitenwandteil 8 und den Bodenwandteil 6 mit dem dazwischenliegenden Wulst 14 auszubilden, wie es in ausgezogenen Linien dargestellt ist.
Das Auftreffen der Hochdruck-Luftstrahlen, welche aus den Leitungen 74 austreten, auf die Oberfläche des Trägers 36, welcher die öffnung 66 bildet, ermöglicht einen Druckausgleich in Umfangsrichtung um den Stempelkörper 64 und macht die Wahrscheinlichkeit eines Reissens des Vorformlings minimal. Die Hochdruckluft, welche vorgekühlt worden ist, arbeitet mit den gekühlten Formteilen 30, 32 zusammen, um den Seitenwandteil 8 des nunmehr vollständig ausgebildeten Behälterkörpers 2 zu kühlen.
Zu diesem Zeitpunkt kehrt der nicht gezeigte Steuerkreis den Antriebsmotor 58 um, um die Schraubenspindel 52 und dadurch die Fläche 116 der unteren Stempelanordnung um einen geringen Abstand vom Bodenwandteil 6 nach unten zu bewegen, während die Pumpe 114 und das Ventil 106 die obere Stempelfläche 96 um einen nicht dargestellten, ausgleichenden Abstand nach oben bewegen. Die Luft tritt sodann in den Raum zwischen der Vorderplatte 116 der Stempelanordnung und der Innenfläche des Bodenwandteiles 6 ein, um die Abkühlung und Aushärtung desselben zu unterstützen. Der Körper der Stempel 60, 92 wird zweckmässig gekühlt, so dass das Metall derselben Wärme aus dem Kunststoff bei Beendigung der den Heizelementen in den Flächen derselben zugeführten Impulse abzieht.
Wie in Fig. 11 gezeigt, wird die Stempel-Formanord ; nung sodann in die Entnahme- und Beschickungsstellung bewegt, nachdem der Behälterkörper 2 ausreichend gekühlt und ausgehärtet ist und die Hochdruckluft aus dem Inneren des Behälters durch das Ventil 78 in die Atmosphäre abgeleitet ist. Die Schraubenspindel 52 und dadurch die untere Stempelanordnung 60 werden durch den Motor 58 in ihre Anfangsstellung abgesenkt, der Kolbenflansch 102 und dadurch der obere Stempel 92 werden durch die Einwirkung der Pumpe 114 und des Ventils 106 in ihre Anfangsstellung gehoben und die Formteile 30, 32 werden durch die Halter 38, 40 auseinanderbewegt.
Finger oder andere mechanische, nicht dargestellte Entnahmeeinrichtungen oder der Bedienungsmann nimmt sodann den geformten Behälterkörper heraus und legt einen weiteren vorerhitzten Vorformling zur Wiederholung des Zyklus ein.
Beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 14 und 15 wird der Vorformling 21 in ähnlicher Weise durch die Formteile 130, 132 auf dem Halter 134 festgeklemmt.
Die Stempel sind allgemein mit 136, 138 bezeichnet und weisen gegenüberliegende Kopfteile 140, 142 mit grösserem Querschnitt als die Trägerschäfte 144, 146 auf.
Ein allgemein ringförmiger Beutel oder eine Blase 148 aus dehnbarer, verhältnismässig hitzebeständiger Kunststoff-Folie, wie Polyurethan, ist an der unteren Plattform 150 durch den Dichtungsring 152 abgedichtet und befestigt und sitzt in der unausgedehnten Stellung allgemein innerhalb der ringförmigen Ausnehmung, welche durch den Kopfteil 140 und die Plattform 150 gebildet wird.
Eine Leitung 154 erstreckt sich ins Innere der Blase 148 vom Druckanschluss 156, welcher wiederum mit einer Leitung 158 gekoppelt ist, die sich vom Vorratsbehälter 160 durch das Ventil 162 erstreckt, um Ö1 oder ein anderes Druckmittel von der Pumpe 164 zuzuleiten. Der obere Stempel 138 wird gleichWrmassen zur Ausführung einer Bewegung relativ zum unteren Stempel 136 im hydraulischen Zylinder 166 gehalten, welcher wiederum von der oberen Plattform 168 getragen wird, die mit der unteren Plattform 150 durch Verbindungsstangen 170 verbunden ist.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Blase 148 in ihrer gewöhnlichen oder nicht ausgedehnten Stellung in Fig. 14 dargestellt. Wenn die Schraubenspindel 172 die Stempel 136, 138 nach oben bewegt und den Mittelteil des Vorformlings verschiebt, verjüngt sich der Seitenwandteil gleichermassen nach innen, bis die in gestrichelten Linien in Fig. 15 dargestellte Stellung erreicht ist. Zu diesem Zeitpunkt leitet das Ventil 162 zusätzliches Strömungsmittel unter Druck vom Vorratsbehälter 160 ins Innere der Blase 148 ein, um eine Ausdehnung derselben zu bewirken und den Kunststoff des Vorformlings in Übereinstimmung mit den Wänden des Formwerkzeugs zu drücken, wie in Fig. 15 dargestellt.
Die Stempel 136, 138 sind ebenfalls zweckmässig mit nicht dargestellten Impulsheizelementen auf ihren Vorderflächen sowie mit Kühleinrichtungen versehen, um Wärme aus dem Kunststoff abzuziehen, nachdem der Gegenstand ausgebildet ist. Nach einer Kühlzeit von einigen Sekunden wird das Ventil 162 geöffnet, um das überschüssige Strömungsmittel aus der synthetischen Gummiblase 148 abzulassen und deren Rückkehr in ihre Normalstellung zu ermöglichen, wonach der obere Stempel 138 und der untere Stempel 136 in ihre Ausgangsstellung bewegt werden, um ein Entnehmen des geformten Gegenstandes und eine Beschickung mit einem weiteren Verformling zu ermöglichen.
Beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 16 und 17 wird ebenfalls ein Paar von Formteilen 174, 176 auf dem Träger 178 verwendet, welche eine Matrize 179 bilden, innerhalb welcher der Vorformling 21 aufgenommen wird. Der obere bzw. untere Stempel ist allgemein mit 180 bzw. 182 bezeichnet, und dieselben weisen gegenüberliegende Kopfteile 184, 186 und Schaftteile 188, 190 auf, welche mit Präzisionsgewinden versehene Abschnitte besitzen. Der untere Stempel 182 erstreckt sich durch eine untere Plattform 192 und nach oben durch einen Zylinder 194, welcher zwischen der Plattform 192 und dem Träger 178 koaxial mit den Formteilen 174, 176 in ihrer geschlossenen Stellung gehalten wird.
Ringförmige Abdichtungen 196 zwischen dem Stempel 182 und der Plattform 192 ergeben eine druckfeste Abdichtung zwischen dem unteren Teil des Zylinders 194, welcher mit einer ins Innere des Zylinders führenden Druckanschlussöffnung 198 versehen ist. Im Schaftteil 190 innerhalb des Zylinders 194 ist ein ringförmiger Kolben 200 gleitbar gelagert, und ringförmige Abdichtungen 202, 204 ergeben eine druckfeste Abdichtung zwischen dem Kolben 200 und dem Schaftteil 190 und der Wandung des Zylinders 194. Die Abwärts bewegung des Kolbens 200 wird am unteren Stempel 182 durch den Anschlag 206 begrenzt und arbeitet gegen einen druckverformbaren Teil 208, welcher auf dvm Schaftteil 190 zwischen dem Kolben 200 und dem Kopfteil 188 unter Druck eines hydraulischen Mediums aus dem Vorratsbehälter 210 und der Pumpe 212 sitzt, welches durch das Ventil 214 eingeleitet wird.
Der verformbare Teil ist aus haltbarem, verhältnismässig inkompressiblem, jedoch elastisch verformbarem Material, wie Polyurethan, synthetischem Gummi, Silikongummi oder dergleichen, hergestellt.
Sowohl der verformbare Teil 208 als auch der Kopfteil 186 des Stempels besitzen einen geringeren Durchmesser als die Matrize 179 und die Bohrung des Zylinders 194. Der obere und untere Stempel 180, 182 können zusammen vom Träger 178 und voneinander durch den umkehrbaren Motor 216 wegbewegt werden, welcher durch Antriebsverbindungen mit der elektrisch gesteuerten Kupplungs- und Bremseinrichtung 218, 220 betätigt wird, welche das Antriebsgetriebe 222, 224 betätigt.
Das Antriebsgetriebe 222 ist so ausgebildet, dass es den Stempel 180 mit einer vorherbestimmten geringeren Geschwindigkeit nach oben bewegt, als die Bewegung des unteren Stempels 182 ausgeführt wird, um den dazwischenliegenden Mittelteil des Vorformlings 21 mit gleichförmiger Geschwindigkeit zusammenzudrücken, während er ins Innere der Matrize 179 zwischen den Flächen der Stempel 180, 182 verschoben wird, wodurch ein vorberechnetes stetiges seitliches Ausdrükken des Kunststoffs desselben erzeugt wird.
In Fig. 16 ist die Vorrichtung vor der Verschiebung des Mittelteiles des Vorformlings 21 dargestellt. Nach der Beschickung wurde der Motor 216 und die Kupplung 218 betätigt, um den oberen Stempel 180 aus einer angehobenen Stellung in Berührung mit der oberen Fläche des Vorformlings 21 zu bewegen. Der Motor 218 wird sodann umgekehrt und die Kupplung 218, 220 wird betätigt, um eine Antriebsleistung auf das Getriebe 222, 224 zu geben und dadurch die Stempel 180, 182 nach oben oder ins Innere der Matrize zu bewegen und die Mitte des Vorformlings 21 zu verschieben. Der Geschwindigkeitsunterschied der durch den Unterschied der Getriebe 222, 224 erzeugten Bewegungen ergibt die gewünschte Kompression und das seitliche Fliessen des Kunststoffes im Mittelteil des Vorformlings 21, während er verschoben wird.
Wenn sich der Stempel 182 nach oben bewegt, bewegt sich der Kolben 200 und der druckverformbare Teil 208 mit diesem.
In Fig. 17 ist der Vorformling nach der vollständigen Verschiebung des Mittelteils, jedoch vor der endgültigen Verformung in gestrichelten Linien dargestellt.
Nachdem die Stempel 180, 182 die obere Begrenzung ihrer Bewegung erreicht haben, führt das Ventil 214 Strömungsmittel unter hohem Druck aus dem Vorratsbehälter 210 zu, um den Kolben 200 nach oben gegen das angrenzende Ende des druckverformbaren Teiles 208 zu drücken und das Material des Teiles 208 nach aussen gegen den Verformling zu dehen, um diesen in tÇbereinstimmung mit den Wänden der Matrize 179 zu drücken, wie in ausgezogenen Linien dargestellt. Die Stempel 180, 182 sind ebenfalls zweckmässig mit nicht dargestellten Impulsheizelementen an ihren Flächen sowie Kühleinrichtungen versehen.
Nach der Abkühlung des g=formten Gegenstandes wird das Ventil 214 geöffnet, um das hydraulische Medium in den Vorratsbehälter 210 zurückzuleiten, der Motor 216 und die Kupplung 220 werden betätigt, um den Stempel 182 abzusenken, und sodann werden die Formteile 174, 176 geöffnet, um die Herausnahme des geformten Gegenstandes zu ermöglichen.
In den Fig. 18 und 19 ist ein Paar von zusammenwirkenden Stempeln dargestellt, welche allgemein mit 230, 232 bezeichnet sind und zur Herstellung eines verstärkten, gegen inneren Druck widerstandsfähigen Behälters für unter Druck stehende Flüssigkeiten verwendet werden, wie sie in den Fig. 20 und 21 dargestellt sind. Insbesondere hat der untere Stempel 232 eine konvexe Fläche 234, und der obere Stempel 230 weist eine Mehrzahl von diametralen, speicherartigen Rillen 236 auf. Der Vorformling 238 ist in seiner Mitte überhöht, um die anfängliche Zusammendrückung und geeignete Fliesseigenschaften zu erzielen.
Wenn das Material des Mittelteiles des Vorformlings 238 zwischen den Stempeln 230, 232 zusammengepresst wird, wird der Kunststoff desselben veranlasst, sowohl radial als auch in Sahnenrichtung zu fliessen, um die speichenartigen Rillen 236 zu füllen, und von da aus um die Seite des Stempels 232, um das Material für den Seitenwandteil zu ergeben, welcher bei der Verschiebung des Mittelteiles des Vorformlings ins Innere der Matrize 240 gebildet wird.
Ein verstärkter, gegen inneren Druck widerstandsfähiger Behälter, welcher durch diesen Vorgang hergestellt ist, ist in den Fig. 20 und 21 dargestellt und weist einen Seitenwandteil 242 mit allgemein gleichförmiger Dicke und einen Bodenwandteil auf, der allgemein mit 244 bezeichnet ist und eine allgemein konkave Innenfläche aufweist, die durch die konvexe Fläche des Stempels 234 erzeugt wurde. Die Rillen 236 im Stempel 230 erzeugen speichenartige Rippenteile 246 mit allgemein flachen Bodenflächen, die mit dem Boden des Behälters gefluchtet sind, und dazwischenliegende bogenförm:ge Bandteile 248. Eine Metalldecke 250 bildet den oberen Verschluss für den Behälter. In dieser Weise hält die verstärkte konkave Bodenwand einen inneren Druck aus, welcher eine ebene Bodenwand mit gleichförmig-r Dicke verformen würde.
Im wesentlichen multi axiale Orientierung der Moleküle tritt in der Bodenwand infolge des Druckfliessens in radialer und in Sehnenrichtung zur Erzeugung der dickeren speichenartigen Rippenteile 246 und der bogenförmigan Bandteile 248 dazwischen auf und das radial um den Stempel 232 fliessende Material wird anfänglich radial orientiert und sodann vertikal und in Umfangsrichtung gestreckt.
In den Fig. 22 und 23 ist ein Spendebehälter mit einem Körper dargestellt, der allgemein mit 252 bezeichnet ist, und mit einem Deckel, der allgemein mit 254 bezeichnet ist. Der Körper 252 weist allgemein den Querschnitt eines abgeflachten Zylinders mit konvexen Enden und dazwischenliegenden verhältnismässig flachen Seitenwänden auf. Die Umfangswellungen des Seitenwandteiles 256 erhöhen die Umfangsfestigkeit desselben und enden am Randteil 258, welcher sich am oberen Ende desselben befindet. Ein Umfangswulst oder Flansch 260 erstreckt sich vom Randteil 258 nahe dessen oberem Ende radial nach aussen. Der Seitenwandteil 256 ist im wesentlichen gleich dick wie die Bodenwand 262, jedoch besitzt der Randteil 258 eine grössere Dicke, da dieser Teil nicht so hoch orientiert ist wie der übrig Körper 252.
Der Verschluss 254 weist einen oberen Wandteil 264 auf, welcher sich über das obere Ende des Körpers 252 erstreckt, sowie einen Seitenwandteil 268, welcher dicht über dem Randteil 258 liegt und an welchem sich ein sich nach aussen erweiternder Umfangsflansch 268 befindet, der über der Oberfläche der obersten Wellung des Seitenwandteiles 256 liegt. Ein Umfangswulst 270 am oberen Ende des Seitenwandteiles 268 des Verschlusses bildet eine Ausnehmung, in welche der Umfangswulst 260 des Körperrandteiles 258 eingreift, um die zwei Teile 252, 254 aneinander festzulegen. Zusätzlich zu dieser mechanischen Befestigung, welche durch Einschnappen des Verschlusses 254 über den Randteil 258 oder durch Anformen desselben erzeugt werden kann, kann eine Abdichtung der gegenüberliegenden Oberflächen durch Klebstoff oder Lösungsmittel angewendet werden, um das Haften derselben zu erhöhen.
Der obere Wandteil 264 ist mit einer allgemein gekrümmten Einziehung 272, welche nahe einem Ende desselben nach innen geneigt ist, und einem allgemein ebenen inneren Wandteil 276 versehen, welcher am inneren Ende desselben gegen das entgegengesetzte Ende des oberen Wandteiles und innerhalb der Einziehung 272 zwischen dem untersten Teil der genannten Einziehung und der Ebene des grösseren Wandteiles in der anfänglichen, soeben hergestellten Lage nach oben geneigt ist, welche in Fig. 23 in ausgezogenen Linien dargestellt ist. Der obere Wandteil 264 ist quer längs der Langseite der Oberkante des Wandteiles und längs zwei im Abstand voneinander verlaufenden parallelen Linien geschwächt oder eingekerbt, welche sich von da allgemein senkrecht nach innen gegen das andere Ende des oberen Wandteiles erstrecken, wie es in gestrichelten Linien 276 dargestellt ist.
In dieser Weise kann ein Benutzer einen Finger in die Einziehung 272 einlegen, um den oberen Wandteil längs der Perforationen 276 aufzureissen oder aufzuziehen, wodurch ein leicht zugängli eh es, angelenktes Verschlusselement erzeugt wird, da der Wandteil 274 sich um seine Mitte in die in Fig. 23 in gestrichelten Linien dargestellte Stellung bewegt und die nicht perforierte Oberwand zwischen den Enden der parallelen Kerblinien wirkt als Angel.
Der Vorformling zur Herstellung des Körpers 252 ist in Fig. 24 dargestellt und besitzt einen verhältnismässig dicken mittleren oder Bodenwandteil 278, dessen beide Flächen von der dickeren Mitte desselben konvergieren, sowie einen sich nach aussen erweiternden Seitenwandteil 280, welcher einen Umfangswulst oder Flansch 282 aufweist, der sich radial nach aussen nahe der Oberkante desselben erstreckt. Bei der Formung dieses Vorformlings wird der Wulst 282 und der obere Teil des Seitenwandteiles 280 zwischen den Formteilen des nicht gezeigten Formwerkzeuges ergriffen und die gegenüberliegenden Stempel der Vorrichtung pressen den mittleren Wandteil 278 zusammen, während er ins Innere der Matrize verschoben wird, welche mit einer Vielzahl von einen Abstand aufweisenden Umfangswellungen versehen ist.
Nach der endgültigen Verschiebung wird der Vorformling in Übereinstmmung mit der Matrize ausgedehnt, um eine vollständige Orientierung sowie die Umfangsrippen oder Wellungen im Seitenwandteil 256 herzustellen. So wird ein stark multiaxial orientierter Seitenwandteil 256 und Bodenwandteil 262 erzeugt und die Formteile und die Trägerlippe können so bemessen sein, dass sie eine gewisse Zusammendrükkung und ein Fliessen des Randteiles 258 erzeugen, um eine gewisse molekulare Orientierung in demselben zu bewirken, was zusammen mit der grösseren Dicke desselben grosse Festigkeit und verhältnismässig grosse Steifheit ergibt.
Es ist offensichtlich, dass der Verschlussteil 254 vorzugsweise durch Wärmeverformung hergestellt wird, obwohl er auch durch Spritzguss oder durch das erfindungsgemässe Verfahren der multiaxialen Orientierung hergestellt werden kann, wenn erwünscht.
In den Fig. 25-27 ist ein einstückig geformter, mit angelenktem Verschluss versehener Behälter dargestellt, welcher für Zigaretten und dergleichen geeignet ist und aus einem durch Spritzguss hergestellten Vorformling geformt ist, welcher in den Fig. 28 und 29 dargestellt ist.
Der Behälter weist eine im allgemeinen ebene Bodenwand 284, allgemein ebene Endwände 286, 288 und allgemein ebene Seitenwände 290, 292 auf, wobei Verschlusselemente 294, 296 an den Oberkanten derselben angelenkt sind. Wie am besten aus Fig. 26 und 27 ersichtlich, erstrecken sich die Endwände 286, 288 im wesentlichen über die ganze Höhe des Behälters und jede weist ein Paar von verhältnismässig nahe beieinanderliegenden, senkrecht verlaufenden Abstandsrippen 298 auf ihrer Innenfläche auf, welche sich nach innen zur grösseren Oberfläche der Endwände 286, 288 verjüngen. Nahe ihren bogenförmigen oberen Enden besitzt jede Endwand 286, 288 ein Paar von Befestigungsvertiefungen 300 im Abstand von entgegengesetzten Seiten der Rippen 298.
Die Seitenwände 290, 292 besitzen eine geringere Höhe als die Endwände 286, 288, wobei die angrenzenden oder Seitenwandteile 302, 304 der Verschlusselemente 294, 296 in ihrer Abmessung mit den Seitenwänden 290, 292 zusammenwirken, um sich etwas über die Endwände 286, 288 hinaus zu erstrecken, so dass die äusseren oder oberen Wandteile 306, 308 derselben über den Endwänden 286, 288 liegen, wie aus Fig. 25 ersichtlich ist. Der Verbindungs- oder Bandteil zwischen den Seitenwänden 290, 292 und den Verschlusselementen 294, 296 weist eine Einkerbung 310 auf, welche sich quer durch denselben in der Aussenfläche desselben erstreckt, um einen verringerten Bandquerschnitt zu ergeben, welcher als Gelenklinie wirkt.
Die Innenflächen der Verschluss elemente weisen eine Mehrzahl von einen Abstand aufweisenden Ver stärkungsrippen 312 auf, welche sich über die Seitenwandteile 302, 304 und die oberen Wandteile 306, 308 derselben erstrecken, um deren Festigkeit zu erhöhen.
Die Verschlusselemente 294, 296 haben ebenfalls Endwandteile 314, 316, welche über den oberen Rändern der Endwände 286, 288-liegen, um eine Staubabdichtung zu bilden, wobei sie Befestigungsvorsprünge 318 auf ihrer Innenfläche aufweisen, welche in die Vertiefungen 300 der Endwände 286, 288 einschnappen, um die Verschluss elemente in geschlossener Stellung zu halten. Wie am besten aus Fig. 25 ersichtlich, sind die Verschlusselemente so bemessen, dass ihre inneren Enden sich überlappen, um eine gute Abdichtung für das Innere des Behälters zu ergeben.
Da die Verschlusselemente 294, 296 ursprünglich in der in Fig. 26 dargestellten offenen Stellung geformt werden, springen sie in diese Stellung auf, wenn die Befestigungsvorsprünge 318 aus den Vertiefungen 300 genommen werden, was einfach durch Drücken auf die oberen Enden der Endwände 286, 288 nach innen bewirkt wird. Um optimale Gelenkeigenschaften zu erzielen, wird der Behälter aus Polypropylen oder einem Polyallomer aus Polypropylen-Polyäthylen hergestellt.
Der Vorformling für den Behälter gemäss Fig. 25-27 ist in den Fig. 28 und 29 als durch Spritzguss hergestellte Form mit einem verhältnismässig dikken Boden- oder Mittelwandteil 320 dargestellt, welcher in seiner Mitte dicker ist, mit Seitenwänden 322, 324, welche sich nach aussen von der Mittelwand 320 bis zu den Verschlusselementen 294a, 296a erweitern, sowie Endwänden, welche allgemein mit 326, 328 bezeichnet sind und Bodenteile 330, 332 besitzen, die sich von der Mittelwand 320 nach aussen erweitern, und obere Teile 334, 336, welche sich allgemein vertikal erstrecken.
Die Verschlusselemente 294a, 296a besitzen Verstärkungsrippen 31 2a und Befestigungsvorsprünge 318a, welche an denselben angeformt sind, und die Endwände 326, 328 besitzen Vertiefungen 300a und senkrechte Rippen 298a, welche nahe dem oberen Ende der oberen Teile 334, 336 beginnen und in die Innenfläche der nach innen geneigten Bodenteile 330, 332 einmünden.
Bei der Formung des Behälters wird der Vorformling in der nicht gezeigten Matrize der Vorrichtung um die Verschlusselemente 294a, 296a und die oberen Teile 334, 336 eingeklemmt. Vorzugsweise ist dieser Teil des Vorformlings so bemessen, dass die Matrize und die Klemmlippe eine gewisse Zusammendrückung und ein Fliessen bewirken, woraus sich eine gewisse Orientierung der darin enthaltenen Moleküle ergibt. Die Mitteloder Bodenwand 320 wird zwischen de
Der untere Stempel wird von der Schraubenspindel etwas abgesenkt, während der obere Stempel durch den Zylinder um einen entsprechenden Anstand angehoben wird, um eine Kühlung der Innenfläche der mittleren oder Bodenwand durch die Luft für 3 Sekunden zu ermöglichen, nach welchen die Luft aus Idem Inneren des Behälters abgeleitet wird und die Stempel und Formteile in ihre Anfangsstellung zurückgebracht werden, um eine Entnahme und neue Beschickung zu ermöglichen. Der erhaltene Behälterkörper hat im wesentlichen eine durchgehende gleichförmige Wanddicke von etwa 0,508 mm mit einem hohen Grad an multiaxialer Orientierung der Mokeküle überall mit Ausnahme des Flansches und des an denselben angrenzenden Wandabschnittes.
Ein vorbedrucktes Band aus einaxial orientierter Polypropylenfolie von etwa 0,076 mm Dicke wird durch Klebstoff um denselben befestigt, um eine Umfangsfestigkeit zu erzielen und die Widerstandsfähigkeit gegen ein Zusammenbrechen unter schwerer vertikaler Belastung zu verbessern, wie sie beim Stapeln der Behälter auftritt. Ein um den Flansch gedrückter Metalldeckel vervollständigt die Anordnung.
Es ist daher ersichtlich, dass die Erfindung eine neue Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung von hohlen Gegenständen aus Kunststoff schafft, wobei die Moleküle in den Wandteilen im wesentlichen stark multiaxial orientiert sind und wobei die Wanddicke verhältnismässig genau gesteuert werden kann, um grosse Festigkeit, im wesentlichen gleichförmige Dicke und optimale Materialausnützung für eine äusserst wirtschaftliche Arbeitsweise zu erzielen. Die Erfindung schafft hohle Gegenstände, welche ein grosses Ausmass an unterschiedlichen Ausbildungen und den Einbau von einstückig angeformten mechanischen Elementen, wie ang lenkten Verschlüssen, ermöglichen.
Dadurch ermöglicht die Erfindung eine verhältnismässig wirtschaftliche und leichte Herstellung von stark multiaxial orientierten hohlen Gegenständen aus Kunststoff mit verhältnismässig grossem Ausstoss und mit hohem Mass der Steuerung der Abmessungen.