CH459548A - Verfahren und Einrichtung zur Herstellung von Hohlkörpern, insbesondere Tuben aus Kunststoff - Google Patents

Description

  Verfahren und Einrichtung     zur    Herstellung von     Hohlkörpern,    insbesondere Tuben aus Kunststoff    Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und  eine Einrichtung zur Herstellung von Hohlkörpern, ins  besondere Tuben aus Kunststoff.  



  Im Hauptpatent ist ein Verfahren zur Herstellung  von Hohlkörpern, insbesondere Tuben aus thermoplasti  schem Kunststoff, beschrieben, wobei auf einen Dorn ein  vorgefertigter Rohrabschnitt aufgeschoben und mit die  sem zusammen in ein einen Hohlraum bildendes Werk  zeug eingeführt und der Hohlraum erst nach Einbrin  gung einer vorbestimmten Menge Kunststoff in plasti  schem Zustand in diesen geschlossen wird, wobei der  Kunststoff unter Ausnützung seiner Schmelzwärme mit  dem Rohrabschnitt verbunden wird, ein Einführstempel  in das Werkzeug eingeführt und durch den Einführstem  pel Kunststoff in den Hohlraum eingebracht wird, und  Kunststoff vom Einführstempel während dessen Rück  zug beim Schliessen des Hohlraumes abgestreift wird.  



  Die vorliegende Erfindung betrifft nun ein verbesser  tes Verfahren, welches sich dadurch auszeichnet, dass  die vorbestimmte Menge Kunststoff aus dem Einführ  stempel in Form eines im wesentlichen ringförmigen  Elementes ausgestossen wird und das Ende des Rohr  abschnittes vor dem Aufbringen des ringförmigen Ele  mentes vorgewärmt wird.  



  Zum besseren     Verständnis    des Erfindungsgegenstan  des und seiner Anwendung dienen die beiliegenden  Zeichnungen. Es zeigen:  Fig.1, 2 und 3 schematische Querschnitte durch  drei Stellungen eines ersten Ausführungsbeispiels der  Erfindung zur Erzeugung eines Rohlings und Übergabe  dieses Rohlings an einen Stempel, der ein Rohrstück  trägt, an einer ersten Station,  Fig. 4 und 5 Querschnitte der zweiten und dritten  Station zur Erwärmung des Rohrstückes und des über  gebenen Rohlings von Fig. 3 sowie zur Formung und  Verschweissung eines Kopfteiles mit dem Rohrstück,  und  Fig. 6, 7 und 8 ein abgeändertes Verfahren zur Er  zeugung des Rohlings in den drei Stellungen des Aus  führungsbeispieles nach Fig. 1-5.    Das Ausführungsbeispiel nach Fig.1-5 dient zur  Erzeugung eines rohrförmigen Behälters in einem mehr  stufigen Verfahren.

   Die Maschine zur Erzeugung sol  cher Behälter umfasst eine Mehrzahl von in Abständen  auf einem Drehtisch angeordneten Dornen und min  destens zwei Formen, mit denen die Dorne auf dem  Drehtisch nacheinander zusammenwirken. Ausserdem  umfasst die Maschine nach diesem Ausführungsbeispiel  eine zwischen den beiden Formstationen auf der Kreis  bahn der Dorne, wie sie sich durch die Drehung des  Tisches ergibt, angeordnete Heizung. Es ist jedoch dar  auf hinzuweisen, dass die Heizung auch vor der Form  station bzw. der ersten Formstation in der Bahn der ge  nannten Dorne angeordnet werden kann.  



  In Fig. 1 ist mit 401 ein Halter bezeichnet, der in  einem nicht dargestellten Maschinenrahmen auf und ab  bewegt werden kann. Der Halter 401 ist mit einer     zylin-          derförmigen    Öffnung 403 ausgerüstet, die eine offene  Matritze 405 enthält, welche eine Rohform bildet. Die  Matrize 405 besteht aus einem relativ stationären Teil  407, der auf einem einwärts gerichteten Flansch 409 in  der Öffnung 403 ruht. Der Matrizenteil 407 bildet ein  ringförmiges Abstreifelement 411 mit einer zentralen  Bohrung 413. Das Abstreifelement 411 der Matrize 407  greift in eine zentrale Bohrung 417 in einem relativ be  weglichen Formteil 415 ein, der für diese Bewegung in  der Öffnung 403 geführt wird.

   Der Formteil 415 enthält  eine Anzahl von     Achsialbohrungen    419, die in     regelmäs-          sigen    Abständen kreisförmig angeordnet sind. Jede Boh  rung enthält eine Druckfeder 421, die am     Matrizenteil     407 anliegt und das Bestreben hat, den Formteil 415 in  der in     Fig.    1 gezeigten Stellung zu halten. Zusammen mit  der nach innen geneigten Fläche 423 des     Abstreifelemen-          tes    411 bildet die     Innenfläche    der     Bohrung    417 des Form  teiles 415 einen     Formhohlraum    425.  



  Eine Spritzdüse 427 erstreckt sich durch die Boh  rung 413 in den Formhohlraum 425 und ist im Oberteil  429 mit einer nicht dargestellten Einrichtung zur Zu  leitung einer vorbestimmten Menge erweichten Kunst  stoffes ausgerüstet. In der Gegend ihres unteren Endes      ist die Düse mit einem über ihren Umfang     angeordneten     Austrittschlitz 431 versehen, der mit der Zuleitungsein  richtung in ihrem Oberteil 429 durch einen nicht gezeig  ten Kanal im Innern der Düse 427 verbunden ist.

   In der  in Fig. 1 gezeigten Stellung befindet sich der Austritt  schlitz 431 in dem Formhohlraum 425, und eine vorbe  stimmte Menge des thermoplastischen Materials, die zur  Erzeugung eines Kopfteilrohlings erforderlich ist, wird  als ringförmiger (um den Umfang liegender) Wulst 433  ausgepresst, der an der     Aussenfläche    der Düse 427 vom  Schlitz 431 herabhängt und in dem Formhohlraum 425  aufgenommen wird. Da die     Pressöffnung    in der Düse  427 die Form eines durchgehenden     Umfangsschlitzes     aufweist, wird das ausgepresste Material im wesentli  chen gleichmässig verteilt und bildet einen durchgehen  den Wulst 433.  



  Unter der Matrize 405 und mit einer     damit    gemein  samen     Vertikalachse    steht ein zylinderförmiger Dorn  435, der von einem Drehtisch getragen wird (nicht dar  gestellt). Ein Rohrstück 437 aus einem thermoplasti  schen Material sitzt auf dem Dorn 435 und sein oberes  Ende 439 befindet sich in der Gegend eines     kegelstumpf-          förmigen    Schulterteils 441 des Dorns. Der Dorn 435  endet in einem konischen Halsteil 443 und ist am unte  ren Teil des     Schulterteils    441 mit einem rückspringenden  Flansch 445 versehen, so dass mit dem oberen Ende des  Rohrstückes 437 ein ringförmiger Raum 447 gebildet  wird.

   Der Schulterteil 441 wird durch eine ringförmige  Nut 449 mit schwalbenschanzförmigem Querschnitt un  terbrochen, wie im einzelnen aus Fig. 3 hervorgeht.  



  In der Stellung nach Fig. 2 vollführt der Träger 401  eine Abwärtsbewegung relativ     zum        Maschinenrahmen     bzw. zum Dorn 435. Gleichzeitig mit der Abwärtsbewe  gung des Halters 401 und der von ihm gehaltenen Ma  trize 405 nimmt die Düse 427 eine Abwärtsbewegung  vor, bis ihr unteres Ende auf dem konischen Halsteil 443  des Dornes 435 aufliegt. Während die Bewegung der  Düse 427 in dieser Stellung endet, bewegen sich Halter  401 und Matrize 405 weiter     abwärts    und durch die er  folgende relative Bewegung des Abstreifelementes 411  des Teiles 407 zur Düse 427 wird der ringförmige Wulst  433 vom Schlitz 431 der Düse 427 abgestreift und das  Material entlang der Düse gegen den Dorn 435 verscho  ben.

   Im Verlauf der Abwärtsbewegung der Matrize 405  kommt der Formteil 415 mit seinem unteren Ende mit  dem     Schulterteil    441 des     Dorns    435 zum Anschlag und  infolgedessen wird die Hohlform 425 wie in Fig. 2 ge  schlossen. Es ist ersichtlich, dass der Durchmesser der  Hohlform gerade so gross ist, dass die Nut 449 in ge  schlossener Stellung der Form damit in Verbindung  steht.  



  Bei einer weiteren     Abwärtsbewegung    des Halters  401 und des Matrizenteils 407 relativ zur Düse 427, zum  Dorn 435 und Formteil 415 aus der Stellung nach Fig. 2  zu derjenigen nach Fig. 3 nimmt das Volumen des Hohl  raumes 425 andauernd ab, da das Abstreifelement 411  immer tiefer in die Zentralbohrung 417     einfährt.    Diese  Bewegung des Matrizenteils 407 verschiebt den ringför  migen Wulst 443 weiter entlang der Düse 427 und dem  konischen Halsteil 443 gegen den Schulterteil 441 des  Dorns 435, wodurch gleichzeitig die in den Bohrungen  419 eingesetzten Federn 421 zusammengedrückt wer  den.  



  Da die vorbestimmte Menge des aus der Düse 427  ausgepressten thermoplastischen Materials     volumen-          mässig    dem kombinierten Volumen des Hohlraumes 425  in Stellung nach Fig. 3 und der Nut 449 entspricht, wird    der ringförmige Wulst 433 nach Fig. 1 zu einem Kopf  teilrohling 451 in Fig. 3 verformt, während das übrige  Material in die Nut 449 eindringt und diese zu einem  später zu     erläuternden    Zweck im wesentlichen füllt.

   Es  ist darauf hinzuweisen, dass im wesentlichen kein Druck  zur Verformung des Materials in die Ringform des  Kopfteilrohlings 451 benötigt wird und ausser dem in  die Nut gedrückten Material, wo seine     sofortige    Küh  lung und Verfestigung erwünscht ist, behält das Material  seine Form als kompakter Ring, der den Hals 443 des  Dornes 435 umgibt. Deshalb     behält    das Material im  Kopfrohling 451 einen grossen Teil seiner Wärme bei  und verfestigt sich nicht.

   Dies ist auch auf die Tatsache       zurückzuführen,    dass die bisher erläuterten Verfahrens  schritte im Bruchteil einer Sekunde durchgeführt wer  den können und dass     unmittelbar    nach Erreichen der  Stellung nach Fig. 3 die Bewegung des Halters 401 um  gesteuert werden kann, so dass die     Matrize    405 zurück  gezogen wird. Diese Bewegung     erfolgt    in zwei Phasen,  da der Formteil 415 zusammen mit der Düse 427 unter  der Wirkung der Federn 421 auf dem Dorn     liegen    bleibt,  bis der Halter die Stellung nach Fig. 2 relativ zu diesem  Formteil erreicht hat.

   Dann gelangt ein Anschlag auf  dem Halter 401 (nicht dargestellt) mit dem Formteil 415  in Kontakt und hebt diesen vom Dorn 435 ab, während  die Aufwärtsbewegung des Halters 401 in die Stellung  nach Fig. 1 weitergeht. Gleichzeitig mit der Aufwärtsbe  wegung des Halters 401 wird die Düse 427 für die  nächste Operation der Erzeugung eines Rohlings in die  Stellung nach Fig. 1 zurückgezogen. Das in der Nut 449  eingebettete Material hält den Kopfstückrohling 451  während der     Aufwärtsbewegung    der Matrize wegen der  raschen Verfestigung des Materials in einer derart engen  Halterung und der schwalbenschanzförmigen Ausbil  dung des Nutenquerschnittes auf dem Dorn 435 fest.  



  Die     Fig.    4 und 5 veranschaulichen die weiteren Ver  fahrensschritte bei der Erzeugung eines thermoplasti  schen Rohres. Diese erfolgen an zwei aufeinanderfolgen  den Stationen des Dorns 435 im Zuge der     schrittweisen     Drehung des Drehtisches.     Fig.    4 zeigt eine Heizstation  455 in Betriebsstellung mit Bezug auf den Dorn 435, der  den     Kopfteilrohling    451 und ein Rohrstück 437 trägt.  Die Heizstation 455 besteht aus einer elektrischen In  duktionsspule 457, die mit einer geeigneten Stromquelle  verbunden ist. Ein     Metallheizelement    459 erstreckt sich  durch den Kern der Spule 457 und wird durch Induk  tion erwärmt.

   Es überträgt     seine    Wärme auf ein Element  461 in der Form einer kopfstehenden Schale, das mit  dem Element 459 aus einem Stück besteht und unter  halb der Spule 457 angeordnet ist. Das Element 461  trägt einen Heizring 463, der am Unterteil des schalen  förmigen Elementes einen äusseren Rand 465 bildet,  das obere Ende 467 des Rohrstückes 437 umgreift und  dieses erwärmt. Das schalenförmige Element 461 um  gibt die freiliegenden Flächen des     Kopfteilrohlings    451  vollständig und seine Wärme wird deshalb sehr wir  kungsvoll durch Strahlung auf diese Fläche übertragen.

    Die Unterfläche des schalenförmigen Elementes 461  weist bei 469 einen Rücksprung auf, der einen inneren  Rand 471 bildet und direkte Berührung zwischen     End-          teil    467 und     schalenförmigem    Element in Betriebsstel  lung der     Heizstation    455 verhindert, die ihrerseits auf  geeignete Weise vom Maschinenrahmen getragen wird  und nach oben zurückgezogen werden kann, damit der  Dorn 435 sich bei der schrittweisen Drehung des Dreh  tisches an die Station nach     Fig.    5 bewegen kann.

   Die an  Station 455 durch Strahlung an den     Kopfteilrohling    ab-      gegebene Wärme genügt zum anschliessenden Verfor  men und Verschmelzen sowie zur Deckung möglicher  Wärmeverluste an der den Rohling erzeugenden Station  nach Fig. 1-3.  



  Die Form- und Schweissstation 475 nach Fig. 5 be  steht allgemein aus einem Werkzeugträger 477, der drei  zusammenwirkende Formteile trägt.  



  An einer auf geeignete Weise am Träger 477 be  festigten Platte 479 ist ein zylinderförmiger Formteil  481 angeordnet, der eine planare Unterfläche 483 und  einen in der Mitte angeordneten von dieser Fläche sich  nach unten erstreckenden Stift 485 aufweist. Der Trä  ger 477 trägt im weiteren zwei seitlich verschiebbare       Gleitorgane    487, die zusammen eine Gewindebohrung  489 bilden. Schliesslich trägt der Träger 477 einen ring  förmigen Formteil 491 mit einer     zylinderförmigen     Öffnung 493, einer konischen Schulter 495 und einer  Halsöffnung 497 mit kleinerem Querschnitt. Zur Ver  einfachung der Einführung des das Rohrstück 437 tra  genden Dornes 435 in den Formteil 491 ist der Eingang  493 zur Öffnung wie bei 499 dargestellt aufgeweitet.

    Fährt der Dorn 435 weiter in den Formteil 491 ein, so  wird Material des aufgewärmten Kopfteilrohlings 451  (Fig. 4) durch den konischen Schulterteil 495 abwärts  bewegt, fliesst in den Raum 447 und verschmilzt mit  dem oberen Ende 467 des Rohrstückes 437 an dessen  Innenfläche und oberem Rand. Das für die Erzeugung  der Schulter 496 nicht benötigte Restmaterial wird in die       Gewindebohrung    489 in den Gleitorganen 487 zur Bil  dung eines entsprechenden, offenen und mit Gewinde  versehenen Halsteiles 498 gepresst.  



  Anzumerken ist, dass kein Material, das während  einer vorgängigen Operation, beispielsweise bei der For  mung des Kopfteilrohlings, mit einer Fläche des Dorns  435 in Berührung gestanden hat, bei der Erzeugung von  Schulter- und Halsteil bewegt werden muss, so dass das  Material gleichmässig     fliesst    und vollständig mit dem  Rohrstück 437 verschmolzen wird.  



  Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 6, 7 und 8 ver  anschaulicht ein gegenüber dem     Ausführungsbeispiel     nach Fig. 1-3 abgeändertes Verfahren zur Erzeugung  eines Kopfteilrohlings.  



  In Fig. 6 bezeichnet 501 eine offene Matrize, die in  einem Halter 503 sitzt. Eine rohrförmige Auspressdüse  505 ragt durch eine zentrale     Bohrung    in einen     zylinder-          förmigen    Hohlraum 507 in der Form 501 hinein. Die  Matrize 501 weist     eine    kreisförmige Schneid- oder     Ab-          streifkante    511 auf, welche die Düse 505 umgreift. Die  Abstreifkante 511 wird durch eine gerundete, kreisför  mige Nut 513 im Unterteil 515 der Matrize 501 gebildet.

    Eine Mehrzahl von in gleichmässigen Abständen kreis  förmig angeordneten     Düsenbohrungen    517 erstrecken  sich durch den Unterteil 515 und öffnen sich gegen die  ringförmige Nut 513, während ihre oberen Enden über  ein Verteilersystem 519, ein Luftrohr 521 und ein Ventil  523 mit einer Druckluftquelle, beispielsweise einer Pumpe  525, verbunden sind.  



  Im Oberteil ist die Düse 505 mit einer Anordnung  zur Zuleitung einer vorbestimmten Menge thermoplasti  schen Materials (nicht dargestellt) ausgerüstet. In der  Gegend ihres untern Endes weist die Düse 505 an ihrem  Umfang einen Schlitz 529 auf, der durch einen Kanal  im Inneren der Düse 505 mit der Zuleitungsanordnung  (nicht dargestellt) in Verbindung steht. Wie aus Fig. 1  ersichtlich, erfolgt der Ausstoss einer gemessenen Menge  thermoplastischen Materials durch den Schlitz 529, so  dass im Hohlraum 407 ein ringförmiger Wulst 531 ge-    bildet wird, der vom Schlitz im Umfang der Düse 505  abwärts hängt.  



  Unter der Matrize 501 und gleichachsig damit ist ein  von einem Drehtisch (nicht dargestellt) getragener Dorn  533 angeordnet. Ein Rohrstück 535 aus thermoplasti  schem Material sitzt auf dem Dorn 533 und sein oberes  Ende befindet sich im Bereich eines     kegelstumpfförmi-          gen    Schulterteiles 537 des Dornes. Der Dorn 533 endet  in einem konischen Halsteil 539 und ist am unteren  Ende der Schulter 537 mit einem rückspringenden  Flansch 541 versehen, der mit dem oberen Ende des  Rohrstückes 535 einen ringförmigen Hohlraum 543 bil  det.  



  In der Stellung nach Fig. 7 hat die Matrize 501 zu  sammen mit ihrem Halter 503 unter der Wirkung von  nicht dargestellten Mitteln eine Abwärtsbewegung voll  führt. Gleichzeitig hat die Düse 505 eine Aufwärtsbe  wegung vollführt, so dass der     Ring    531 durch die  Schneidkante 511 von der Aussenfläche der Düse 505  abgestreift und in die ringförmige Nut 513 der Matrize  501 eingeführt wurde.  



  Eine weitere Abwärtsbewegung der Matrize 501  bringt diese in die Stellung nach Fig. 8, in welcher der  Dorn 533 mit seinem konischen Halsteil 539 in den  Hohlraum 507 eindringt. In dieser Stellung ist der Dorn  533 bereit, den     Ring    531 auf dem Schulterteil 537 auf  zunehmen. Die Übertragung des Ringes 531 von der  Matrize 501 an den Dorn 533 erfolgt durch Öffnen des  Ventils 523 und Zuleitung von     Druckluft    aus der  Pumpe 525 durch Rohr 521 und Verteilersystem<B>519</B> an  die     Düsenbohrungen    517.

   Infolge der Zuleitung von  Druckluft an diese Bohrungen baut sich in der Nut 513  hinter dem Ring 531 ein     Druck    auf und wegen seiner  pastenartigen Konsistenz wird der letztere aus der Nut  durch den Hohlraum 507 und auf die Schulter 537 des  Dorns 533 gepresst, die dem offenen Ende des Hohl  raumes gegenüberliegt. Die     Druckluft    aus den Bohrun  gen 517 entweicht im wesentlichen durch die zentrale       Bohrung    509.

   Ein anschliessendes Anheben des Halters  503 bringt die Matrize 501 in die Stellung nach Fig. 6  zurück und ermöglicht dem Dorn 533, an nachfolgende  Stationen bewegt zu werden, beispielsweise die     Heizsta-          tion    nach Fig. 4 und die Form- und Verschmelzstation  nach     Fig.    5, wo in bereits erläuterter Weise aus dem  einen     Kopfteilrohling    bildenden Ring 531 und aus dem  vom Dorn getragenen Rohrstück 535 ein thermoplasti  sches Rohr gebildet wird.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE I. Verfahren zur Herstellung von Hohlkörpern, ins besondere Tuben aus thermoplastischem Kunststoff, ge- mäss dem Patentanspruch I des Hauptpatentes, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Menge Kunst stoff aus dem Einführstempel in Form eines im wesent lichen ringförmigen Elementes ausgestossen wird und das Ende des Rohrabschnittes vor dem Aufbringen des ringförmigen Elementes vorgewärmt wird.

   II. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, wobei ein an seinem vorderen Ende mindestens annähernd zylindrischer Einführstem- pel vorgesehen ist, und mit dem zylindrischen Teil des Einführstempels zusammenwirkende Mittel vorgesehen sind, um den noch anhaftenden Kunststoff von diesem Stempel abzustreifen, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschickungselement einen im wesentlichen durchgehen den Umfangsschlitz aufweist und dass auf der Bahn des Dornes eine Heizstation angeordnet ist.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass der Kunststoff zu einem im wesent lichen durchgehenden Mantel um das Beschickungs element geformt wird. 2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass der Kunststoff zu einen ringförmigen Wulst verformt wird, der das Beschickungselement um greift. 3.

   Verfahren nach Patentanspruch I oder Unteran spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende des rohrförmigen Rohlings vor dem Ausstossen des Kunst stoffes aus dem Beschickungselement erwärmt wird. 4. Verfahren nach Patentanspruch I oder Unteran- sprach 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende des rohrförmigen Rohlings erwärmt wird, nachdem der Kunststoff vom Beschickungselement abgestreift wird und mit dein Stempel in Berührung gelangt. 5.

   Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch ge kennzeichnet, dass der Dorn eine kreisförmige Bahn beschreibt und die Heizstation vor dem Formwerkzeug neben dieser Bahn angeordnet ist. 6. Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch ge kennzeichnet, dass eine Halterung auf dem Dorn vorge sehen ist, die den Kunststoff darauf festhält, nachdem dieser durch das Werkzeug vom Beschickungselement übertragen worden ist. 7.

   Einrichtung nach Unteranspruch 6, dadurch ge kennzeichnet, dass der Dorn einen Schulterteil aufweist, der dem Werkzeug gegenüberliegt, wobei die Halterung in diesem Schulterteil eine ringförmige Nut bildet.