CH698249B1 - Vorrichtung zur Herstellung eines formgepressten Objekts. - Google Patents

Abstract

Eine Vorrichtung zur Herstellung eines formgepressten Objekts, insbesondere eines Vorformlings für Flaschen, aus einem Kunststoffmaterial, umfasst ein Formpresswerkzeug (2) mit einem ersten Werkzeugteil (100) mit einer matrizenartigen Ausnehmung (110) und einem zweiten Werkzeugteil (200) mit einem Werkzeugkern (210). Die Ausnehmung (110) des ersten Werkzeugteils (100) und der Werkzeugkern (210) des zweiten Werkzeugteils (200) sind entlang einer gemeinsamen geometrischen Achse linear relativ gegeneinander derart beweglich, dass der Werkzeugkern (210) in einer Pressrichtung in die Ausnehmung (110) des ersten Werkzeugteils (100) eindringen kann, so dass ein Pressling (300) aus dem Kunststoffmaterial in einem Pressraum zwischen dem Werkzeugkern (210) und der Ausnehmung (110) zum Objekt formgepresst werden kann. Die Vorrichtung umfasst im Weiteren Mittel (170, 180, 190) zum Formen des Presslings (300) aus dem Kunststoffmaterial und zum Einbringen des Presslings (300) in die Ausnehmung (110) in einer Förderrichtung, welche der Pressrichtung entgegengesetzt ist. Die Konstruktion ist einfach, erlaubt ein schnelles und kontrolliertes Einbringen des Presslings (300) in die matrizenartige Ausnehmung (110) und ist besonders für die Herstellung von Flaschen-Preforms aus PET geeignet.

Description

Technisches Gebiet

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung eines formgepressten Objekts, insbesondere eines Vorformlings für Flaschen, aus einem Kunststoffmaterial. Die Vorrichtung umfasst ein Formpresswerkzeug mit einem ersten Werkzeugteil mit einer matrizenartigen Ausnehmung und einem zweiten Werkzeugteil mit einem Werkzeugkern. Die Ausnehmung des ersten Werkzeugteils und der Werkzeugkern des zweiten Werkzeugteils sind entlang einer gemeinsamen geometrischen Achse linear relativ gegeneinander derart beweglich, dass der Werkzeugkern in einer Pressrichtung in die Ausnehmung des ersten Werkzeugteils eindringen kann, so dass ein Pressling aus dem Kunststoffmaterial in einem Pressraum zwischen dem Werkzeugkern und der Ausnehmung zum Objekt formgepresst werden kann. Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung zur Herstellung eines formgepressten Objekts.

Stand der Technik

[0002] Aus dem Stand der Technik sind Ladeeinrichtungen für solche Vorrichtungen bekannt, mittels welchen der Pressling (Pellet), welcher durch Formpressen zu einem Objekt weiterverarbeitet werden soll, in die matrizenartige Ausnehmung eingelegt werden kann. Das Pellet wird beispielsweise mittels eines Extruders erzeugt, durch Transportmittel ergriffen und in die Vertiefung abgelegt. Die bekannten Vorrichtungen dienen insbesondere zur Herstellung von Dichteinsätzen (Liner) für Verschlusskappen.

[0003] Bei der US 2 930 081 (Crown Cork and Seal) wird beispielsweise ein extrudiertes Pellet zur Herstellung eines Dichteinsatzes durch radial ausfahrbare Messer bzw. Schieber von einem ersten Karussell in Behälter eines zweiten Karussells transportiert. Dort wird es durch einen vertikal beweglichen Stössel ausgestossen und in eine Verschlusskappe eingebracht.

[0004] Bei der US 3 877 497 streichen Greifer oberhalb einer nach oben gerichteten Öffnung eines ortsfesten Extruders vorbei. Das Liner-Material wird während des Transports in die Verschlusskappen durch Saugvorrichtungen der Greifer gehalten.

[0005] Bei der US 3 820 578 wird das Liner-Material von einem ortsfesten Extruder mit einer nach oben gerichteten Öffnung durch Löcher in einer rotierenden Kreisscheibe aufgenommen. Zum Aufnehmen wirkt eine Abdichtung auf der Oberseite der Kreisscheibe mit der Öffnung der Scheibe und der Öffnung des Extruders zusammen. Nach dem Transport des Materials durch Drehen der Kreisscheibe wird dieses mittels eines Ausstossers im entsprechenden Behälter abgelegt.

[0006] Insbesondere für die Herstellung von Vorformlingen (Preforms) für Flaschen (z.B. Getränkeflaschen aus PET), welche in einem Streckblasprozess in einer anschliessenden Fertigungsstufe auf die endgültige Flaschenform und -grösse aufgeblasen werden, sind die bekannten Vorrichtungen aber wenig geeignet.

[0007] Die übliche, lang gestreckte Flaschenform bedingt nämlich entsprechend lang gestreckte Vorformlinge mit einem Verhältnis zwischen dem Durchmesser und der Länge von beispielsweise 1 : 3 oder mehr. Die Presslinge zur Herstellung solcher Vorformlinge sind aufgrund der Geometrie des Pressraums und der für den Vorformling benötigten Materialmenge ebenfalls lang gestreckt. Derartige Objekte sind – im Gegensatz zu den vergleichsweise flachen Presslingen für Liner-Einsätze – schwer zu transportieren, weil sie wenig formbeständig sind und aufgrund der Schwerkraft zerfliessen. Weil für den Transport aus der Einrichtung zum Herstellen der Pellets in die Vertiefung einige Zeit benötigt wird, besteht zudem die Gefahr, dass sich Verarbeitungsparameter des Materials (insbesondere dessen Temperatur) ändern, so dass eine weitere Verarbeitung erschwert oder gar verunmöglicht wird.

[0008] Bei der Verwendung von PET treten die genannten Probleme verstärkt auf, denn dieses Material ist im Vergleich mit anderen Kunststoffen wie Polypropylen (PP) oder Polyethylen (PE) dünnflüssiger und weist ein wesentlich kleineres Temperaturfenster für die Verarbeitung auf.

[0009] Die bekannten Einrichtungen weisen zudem aufgrund der separaten Transporteinrichtungen eine aufwändige Konstruktion auf.

Darstellung der Erfindung

[0010] Aufgabe der Erfindung ist es, eine dem eingangs genannten technischen Gebiet zugehörende Vorrichtung zur Herstellung eines formgepressten Objekts zu schaffen, bei welcher der Pressling schnell und kontrolliert in die matrizenartige Ausnehmung eingebracht werden kann, welche einfach aufgebaut ist und besonders für die Herstellung von Flaschen-Preforms aus PET geeignet ist.

[0011] Die Lösung der Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 definiert. Gemäss der Erfindung weist die Vorrichtung Mittel auf zum Formen des Presslings aus dem Kunststoffmaterial und zum Einbringen des Presslings in die Ausnehmung in einer Förderrichtung, welche der Pressrichtung entgegengesetzt ist.

[0012] Den herkömmlichen Lösungen ist gemeinsam, dass die Pellets aus derselben Richtung in die Ausnehmungen abgelegt werden, aus welcher in einem nachfolgenden Schritt ein Pressstempel in die Vertiefung eindringt. Dies ist dadurch bedingt, dass ein Pellet in ein existierendes becherartiges Behältnis (z. B. eine Verschlusskappe) eingelegt werden soll, dessen Innenraum entsprechend nur aus dieser einen Richtung zugänglich ist. Bei der Vorrichtung gemäss der Erfindung soll nun im Unterschied zu diesen bekannten Vorrichtungen ein Pellet in eine Vertiefung eingelegt werden, in welcher anschliessend mittels eines Formpressvorgangs ein Objekt hergestellt werden soll. Aus den oben genannten Gründen sind die bekannten Methoden zum Einlegen der Pellets nur bedingt für diese Anwendung geeignet.

[0013] Indem das Pellet im Rahmen der Erfindung aus einer der Pressrichtung entgegengesetzten Richtung in die Ausnehmung eingelegt wird, kann die Vorrichtung so konstruiert werden, dass der zweite Werkzeugteil mit dem Werkzeugkern unabhängig von den Mitteln zum Formen und Einbringen des Pellets betätigt werden kann. Es ist insbesondere nicht notwendig, die Öffnung der Ausnehmung zunächst in Kontakt mit einer Ladeeinrichtung zum Einlegen des Pellets und anschliessend in Kontakt mit dem Werkzeugkern zu bringen, indem die Öffnung, die Ladeeinrichtung und/oder der Werkzeugkern relativ zueinander verfahren werden. Dadurch wird einerseits die Konstruktion der Vorrichtung vereinfacht, andererseits wird die Transportzeit des Presslings minimiert, so dass eine Abkühlung oder andere nachteilige Veränderungen des Presslings weitgehend verhindert werden. Durch die vereinfachte Konstruktion ist die erfindungsgemässe Vorrichtung vergleichsweise kostengünstig herstellbar, wartungsarm und dauerhaft.

[0014] Mit der erfindungsgemässen Vorrichtung werden zur Herstellung eines formgepressten Objekts, insbesondere eines Vorformlings für Flaschen, aus einem Kunststoffmaterial, folgende Schritte durchgeführt: a) Formen des Presslings aus dem Kunststoffmaterial; b) Einbringen des Presslings in der Förderrichtung in die matrizenartige Ausnehmung des ersten Werkzeugteils des Formpresswerkzeugs; c) Bewegen des ersten Werkzeugteils und/oder des zweiten Werkzeugteils des Formpresswerkzeugs derart, dass zwischen dem ersten und dem zweiten Werkzeugteil ein abgeschlossener Hohlraum gebildet wird; d) relatives Bewegen des Werkzeugkerns des zweiten Werkzeugteils und der Ausnehmung des ersten Werkzeugteils, so dass der Werkzeugkern in der der Förderrichtung entgegengesetzten Pressrichtung in die Ausnehmung eindringt, so dass der Pressling zwischen dem Werkzeugkern und der Ausnehmung zum Objekt formgepresst wird.

[0015] Die Relativbewegung des Werkzeugkerns bezüglich der Ausnehmung lässt sich durch Bewegen des Werkzeugkerns (relativ zu den beiden Werkzeugteilen), durch Bewegen der Ausnehmung oder durch Bewegen beider Elemente realisieren. Der Werkzeugkern kann über einen gesonderten Antrieb bewegt werden oder über eine Druckfeder am zweiten Werkzeugteil angeordnet sein, so dass er beim Bewegen der Ausnehmung entgegen der Pressrichtung in die Ausnehmung eindringt, während die Abdichtung zwischen der Ausnehmung und dem zweiten Werkzeugteil gewährleistet bleibt. Die Betätigung der zu bewegenden Elemente erfolgt mit Vorteil über Hydraulikzylinder.

[0016] Das Formen des Presslings erfolgt vorzugsweise durch Zuführen des Kunststoffmaterials in eine Kammer, welche einen Durchgang zur matrizenartigen Ausnehmung aufweist. Die Formen der Kammer und des Durchgangs bestimmen die Form des Presslings. Die Kammer ist beispielsweise als koaxiale Verlängerung der Ausnehmung ausgebildet, mit einem Kammerquerschnitt, der maximal dem Querschnitt der Ausnehmung entspricht.

[0017] Alternativ erfolgt die Zufuhr des Kunststoffmaterials direkt in die Ausnehmung.

[0018] Die Mittel zum Formen des Presslings und zum Einbringen des Presslings in die Ausnehmung umfassen neben der Kammer im Weiteren bevorzugt eine Zufuhr für das Kunststoffmaterial, welche seitlich in die Kammer mündet sowie einen Einstosser, welcher in der Kammer in Förderrichtung verfahrbar ist, zum Einstossen des in die Kammer eingebrachten Kunststoffmaterials durch den Durchgang in die Ausnehmung des unteren Werkzeugteils.

[0019] Auf diese Weise kann der in der Kammer geformte oder vorgeformte Pressling einfach und kontrolliert in die Ausnehmung eingebracht werden. Ein zeitraubender und komplizierter Transportvorgang erübrigt sich. Durch die Begrenzungen der Kammer sowie des Durchgangs wird das Kunststoffmaterial während des Einstossens ständig geführt. Die seitliche Mündung der Zufuhr für das Kunststoffmaterial ermöglicht eine ungehinderte Funktion des Einstossers. Dieser kann ausserdem gleichzeitig als Verschluss für die Mündung dienen, wenn er von einer ersten Position hinter der Mündung des Zufuhrkanals in die Kammer in eine zweite Position vor der Mündung des Zufuhrkanals in die Kammer verfahrbar ist. Er dient dabei gleichzeitig immer als hintere Begrenzung der Kammer. Auch die Bewegung des Einstossers wird beispielsweise durch einen Hydraulikzylinder bewirkt.

[0020] Alternativ ist die Mündung der Zufuhr beispielsweise in der Stirnfläche des Einstossers vorgesehen, oder das Kunststoffmaterial wird an einer ersten Stelle geformt und anschliessend mittels einer Transportvorrichtung hinter die Ausnehmung transportiert. Statt mittels eines Einstossers kann das Kunststoffmaterial beispielsweise durch Druckluft oder – bei entsprechender Anordnung der Ausnehmung – durch die Wirkung der Schwerkraft in die Ausnehmung eingebracht werden.

[0021] Vorzugsweise ist eine Stirnseite des Einstossers, welche der Ausnehmung des unteren Werkzeugteils zugewandt ist, derart geformt, dass sie in einer entsprechenden Stellung des Einstossers einen Abschluss der Ausnehmung und somit Teil einer Begrenzung des Pressraums bildet. Nach dem Einbringen des Presslings dient somit der Einstosser als Verschluss des Durchgangs zwischen der Kammer und der Ausnehmung und schliesst die hintere Begrenzung der Ausnehmung für den Formpressvorgang ab. Dadurch erübrigen sich zusätzliche Verschlussmittel für die Ausnehmung, was den konstruktiven Aufbau vereinfacht. Das Verfahren lässt sich ausserdem schneller durchführen, weil ein zusätzlicher Verfahrensschritt für das Abschliessen der hinteren Begrenzung der Ausnehmung eingespart wird.

[0022] Die genannte Stellung des Einstossers kann einer Endposition entsprechen, welche beispielsweise durch Anschläge festgelegt ist. Sie kann auch eine Zwischenposition sein, z.B. dann, wenn der Einstosser im späteren Verfahrensverlauf auch zum Ausstossen des geformten Objekts aus der Ausnehmung eingesetzt werden soll.

[0023] Mit Vorteil ist die Mündung der Zufuhr in die Kammer bezüglich der matrizenartigen Ausnehmung derart zurückversetzt, dass zwischen der Mündung und der matrizenartigen Ausnehmung eine Vorkammer zum Formen des Presslings gebildet wird. So kann der gesamte Pressling in der Kammer vorgeformt werden, bevor er mittels des Einstossers in die Ausnehmung eingestossen wird. Das gesamte Material für das Pellet kann so in der Kammer gesammelt und anschliessend in sehr kurzer Zeit in die Ausnehmung eingebracht werden, wodurch der Verfahrensablauf optimiert werden kann. Die Vorkammer ist mit Vorteil beheizt, so dass das Pelletmaterial bis kurz vor dem Formpressvorgang kontrolliert auf seiner Verarbeitungstemperatur gehalten werden kann.

[0024] Die Vorkammer zum Formen des Presslings ist bevorzugt im Wesentlichen zylindrisch. Dadurch können im Wesentlichen zylindrische Pellets hergestellt werden, wie sie für vielerlei Anwendungen benötigt werden. Der Durchmesser der Kammer entspricht im Wesentlichen dem Durchmesser des herzustellenden Pellets, wobei der Pelletdurchmesser mit Vorteil etwas kleiner gewählt wird als der Durchmesser der matrizenartigen Ausnehmung, so dass ein ungehindertes Einstossen in die Ausnehmung ermöglicht ist. Das Pellet wird nach dem Formen entlang der Zylinder- und somit der Pelletachse ausgestossen, wodurch Scherkräfte auf das Pellet vermieden werden und eine permanente Führung des Pellets gewährleistet wird.

[0025] Alternativ sind auch andere, beispielsweise polygonale Kammerquerschnitte möglich. Die Kammer muss zudem nicht geradprismatisch sein; weil das zu formende Kunststoffmaterial eine gewisse Flexibilität aufweist, kann der Verlauf der Kammerachse im Prinzip auch einer Kurve folgen, wobei in diesem Fall ein flexibler Einstosser oder andersartige Einstossmittel einzusetzen sind.

[0026] Vorzugsweise ist die Mündung der Zufuhr in die Kammer durch eine Ringdüse gebildet. Diese erlaubt eine schnelle Produktion eines gleichmässig geformten Pellets, indem das Kunststoffmaterial simultan entlang der in der Kammerwand umlaufend ausgebildeten Öffnung der Ringdüse in die Kammer abgegeben wird. Die Öffnung der Düse ist im Wesentlichen ringförmig und kann durch eine durchgehend ausgebildete Düse gebildet sein oder durch eine Vielzahl von benachbart angeordneten Einzeldüsen.

[0027] Alternativ ist eine einzelne Öffnung zur Abgabe des Kunststoffmaterials vorgesehen oder eine Mehrzahl von beabstandeten Düsen. Durch Wahl der Kammerform und -grösse lässt sich dennoch ein kontrolliertes Formen des Presslings erreichen. Die Ausgestaltung der Düse bzw. der Düsen kann an die gewünschte Form des Presslings und an das verwendete Kunststoffmaterial angepasst werden.

[0028] Mit Vorteil ist der Ringdüse eine Ringkammer vorgeordnet, d.h. eine ringförmige Kammer mit einem grösseren Querschnitt als die Ringdüse. Das Kunststoffmaterial wird zunächst in die Ringkammer eingeleitet, dort gesammelt und gleichmässig verteilt und gelangt dann aus der Ringkammer in die Ringdüse. Dadurch wird eine gleichmässige Verteilung des Materials erreicht und ein schnelles Einstossen in die Kammer ermöglicht.

[0029] Alternativ können andere Mittel für eine gleichmässige Verteilung des Kunststoffmaterials vorgesehen sein, z. B. mehrere Zuführkanäle, deren Öffnungen gleichmässig entlang des Umfangs der Ringdüse angeordnet sind.

[0030] Die Ringdüse und gegebenenfalls die Ringkammer sind mit Vorteil beheizt, so dass das Kunststoffmaterial bis zum Einbringen in die Ausnehmung auf seiner Verarbeitungstemperatur gehalten werden kann.

[0031] Bevorzugt ist eine Mündung der Ringdüse in die Kammer schräg in Richtung der matrizenartigen Ausnehmung gerichtet, d. h. die Mündungsrichtung ist nicht senkrecht zur Kammerachse sondern verläuft schräg dazu. So wird das zugeführte Kunststoffmaterial in der Kammer von der Mündung und dem Einstosser weg gelenkt, damit ein dem Kammerquerschnitt entsprechendes Pellet kontrolliert geformt wird.

[0032] Mit Vorteil ist die gemeinsame geometrische Achse der Werkzeugteile vertikal orientiert, und der zweite Werkzeugteil ist oberhalb des ersten Werkzeugteils angeordnet. Die Pressrichtung ist also vertikal nach unten gerichtet, die Förderrichtung vertikal nach oben. Dadurch wird einerseits der Pressvorgang vereinfacht, indem der in der Ausnehmung liegende und darin sicher gehaltene Pressling durch den nach unten geführten Werkzeugkern zum Objekt verpresst werden kann. Andererseits wird auch das Formen des Presslings und dessen Einbringen in die Ausnehmung durch diese Anordnung der Werkzeugteile erleichtert. Der Pressling liegt nämlich beim Formen und beim Einbringen ständig auf dem Einstosser auf, und seine Form wird von der Begrenzung der Kammer zuverlässig bestimmt. Ein Zerfliessen oder Aufquellen des zu formenden oder geformten Pellets findet nicht statt. Die vertikale Anordnung der Werkzeuge fördert eine gleichmässige Verteilung des zu formenden Materials zunächst in der Kammer und anschliessend im Raum zwischen der Ausnehmung und dem Werkzeugkern.

[0033] Alternativ – bei geeignetem Kunststoffmaterial und geeigneter Form des Werkzeugkerns – kann der zweite Werkzeugteil unterhalb des ersten Werkzeugteils angeordnet sein. In diesem Fall sind Mittel vorzusehen, um den Pressling während des Formens in der Kammer einzuschliessen (z.B. ein öffenbarer Verschluss für die Kammer) und um ihn anschliessend in der Ausnehmung zu halten, bis der Pressvorgang stattfindet. Die gemeinsame geometrische Achse der Ausnehmung und des Werkzeugkerns kann ausserdem auch anders als vertikal orientiert sein, d.h. schräg oder horizontal. Im Rahmen des Formpressens erfolgt durch den ausgeübten Druck eine gleichmässige Verteilung des Kunststoffmaterials im Raum zwischen der Ausnehmung und dem Werkzeugkern.

[0034] Bevorzugt ist der zweite, obere Werkzeugteil mit dem Werkzeugkern in vertikaler Richtung beweglich, und der erste, untere Werkzeugteil ist in vertikaler Richtung fest. Somit können die Mittel zum Formen und Einbringen des Presslings zusammen mit dem unteren Werkzeugteil vertikal unverschiebbar angeordnet werden, was insbesondere die Ausführung von Zuleitungen vereinfacht, welche das Kunststoffmaterial beispielsweise von einem Extruder dem Formpresswerkzeug zuführen. Bei einem vertikal unbeweglichen unteren Werkzeugteil können diese Zuleitungen beispielsweise kostengünstig als starre Rohre ausgeführt werden.

[0035] Alternativ kann der untere Werkzeugteil vertikal beweglich sein und der obere Werkzeugteil fest, oder beide Werkzeugteile sind vertikal beweglich. In diesem Fall werden für die Zuleitungen für das Kunststoffmaterial z.B. flexible Schläuche verwendet, welche sich der vertikalen Bewegung des unteren Werkzeugteils anpassen können.

[0036] Mit Vorteil umfassen der erste Werkzeugteil im Bereich seiner Ausnehmung und der zweite Werkzeugteil im Bereich des Werkzeugkerns Kühlvorrichtungen zum Kühlen des formgepressten Objekts. Dadurch kann der Kühlvorgang des Objekts, welcher einen erheblichen Anteil an der Prozesszeit in Anspruch nimmt, verkürzt und somit der Ablauf des Prozesses beschleunigt werden. Gleichzeitig wird verhindert, dass Material in der Ausnehmung oder am Werkzeugkern haften bleibt. Die Kühlvorrichtungen können derart ausgebildet sein, dass die Kühlleistung abhängig vom jeweiligen Prozessstadium geregelt wird, oder die Kühlleistung ist während des Betriebs der Vorrichtung im Wesentlichen konstant.

[0037] Vorzugsweise ist auch der Einstosser kühlbar. Dadurch wird vermieden, dass Pelletmaterial an der unteren Stirnfläche des Einstossers anhaftet. Weil der Kontakt des Einstosser mit dem Pellet nur während kurzer Zeit, während des eigentlichen Einstossvorgangs, stattfindet, führt dieser nicht zu einer nennenswerten Abkühlung des Pellets. Alternativ oder zusätzlich kann die Stirnfläche des Einstossers mit einer antihaftenden Beschichtung ausgeführt sein, damit ein Anhaften vermieden wird.

[0038] Werden nicht alle mit dem Pressling bzw. dem geformten Objekt in Kontakt kommenden Elemente der Vorrichtung gekühlt, so sind die nicht gekühlten Elemente mit Vorteil aus einem antihaftenden Material hergestellt oder mit einer antihaftenden Beschichtung versehen.

[0039] Bevorzugt weist der zweite Werkzeugteil an einem dem ersten Werkzeugteil zugewandten Ende öffenbare Gewindeformbacken zum Formen eines Gewindes am Objekt auf. Nach dem Pressvorgang kann das Objekt an den Gewindeformbacken gehalten werden. Später, zu einem Entnahmezeitpunkt, werden dann die Gewindeformbacken zur Entnahme des Objekts geöffnet. Somit kann ein bei der Herstellung von Vorformlingen für Flaschen ohnehin notwendiges Element gleichzeitig zum Halten des Vorformlings genutzt werden. Der Gewindegang dient gleichzeitig als Halteprofil für den Gewindeteil des Objekts.

[0040] Alternativ – besonders wenn Objekte ohne Gewinde geformt werden sollen – können gesonderte Haltemittel vorgesehen sein, welche zum gewünschten Zeitpunkt das Objekt freigeben können.

[0041] Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung ein drehbares Karussell, auf welchem entlang seines Umfangs eine Mehrzahl von Formpresswerkzeugen angeordnet sind. Das Karussell wird während des Ablaufs der genannten Verfahrensschritte mit Vorteil kontinuierlich gedreht, was eine Optimierung des Prozessablaufs ermöglicht; es ist aber auch ein schrittweiser Betrieb möglich. In einem sektoriellen Abschnitt des Karussells werden die Presslinge in die jeweiligen Ausnehmungen der ersten Werkzeugteile eingebracht, worauf - während der Rotation des Karussells - der eigentliche Pressvorgang erfolgt. Während der weiteren Drehbewegung des Karussells wird das Objekt gekühlt, bis es in einem Entladebereich aus dem Formpresswerkzeug entnommen wird. Die Steuerung der einzelnen Werkzeuge erfolgt somit in Abhängigkeit einer Drehposition des Karussells und einer Position der Werkzeuge auf dem Karussell. Je nach Prozessgeschwindigkeit und benötigter Zeit für das Einbringen des Presslings, den Pressvorgang, das Abkühlen und Entnehmen des Objekts kann ein kontinuierlich rotierendes Karussell 18 bis 48 (oder mehr) Formpresswerkzeuge umfassen. Der Kühlvorgang nimmt dabei den grössten Anteil an der Verarbeitungszeit auf dem Karussell in Anspruch, bestimmt also massgeblich den möglichen Durchsatz. Das Karussell ermöglicht gegenüber linear aufgebauten Vorrichtungen eine hohe Prozessgeschwindigkeit und vermeidet «leere» Rückführbewegungen. Die erfindungsgemässe Konstruktion der Werkzeugteile ist überdies besonders gut für den Einsatz auf einem Karussell geeignet, weil die Presslinge direkt im unteren Werkzeugteil geformt werden und somit keine Zufuhr von Presslingen von ausserhalb des Karussells benötigt wird.

[0042] Mit Vorteil erfolgt das Formen des Presslings in der Kammer gleichzeitig wie die Entnahme des Objekts aus dem Formpresswerkzeug. Dies ermöglicht, dass unmittelbar nach der Entnahme das Werkzeug geschlossen und der bereits vorbereitete Pressling in die Kammer eingestossen werden kann. Der Verfahrensablauf wird auf diese Weise optimiert, indem bei gleicher Drehgeschwindigkeit des Karussells mehr Zeit für den Kühlvorgang zur Verfügung steht.

[0043] Zufuhrleitungen für die auf dem Karussell angeordneten Formpresswerkzeuge sind vorzugsweise von einer Hauptzufuhr durch eine Nabe des Karussells mit dem Kunststoffmaterial versorgbar. Die Zufuhrleitungen führen zu den jeweiligen Mitteln zum Formen und Einbringen der einzelnen Formpresswerkzeuge. Sie sind – wie auch die Hauptzufuhr – mit Vorteil beheizt, damit die Verarbeitungstemperatur des Kunststoffmaterials während dessen Zufuhr gewährleistet bleibt. Die in die Nabe des Karussells führende Hauptzufuhr ist mit einem Extruder zur Bereitstellung des Kunststoffmaterials (Schmelze) verbunden. Falls erforderlich, kann eine Pumpe zum Fördern der Schmelze vorgesehen werden.

[0044] Die Kopplung der Zufuhrleitungen an die Hauptzufuhr erfolgt mit Vorteil über eine Drehkupplung, welche ein Innenrohr aufweist, das drehfest angeordnet ist sowie einen mit dem Karussell mitdrehend verbundenen Aussenring zum Anschluss der Zufuhrleitungen. Das Innenrohr und der Aussenring sind wiederum mit Vorteil beheizt.

[0045] Das Innenrohr weist bevorzugt einen sektoriellen Ausschnitt auf, welcher derart ausgebildet ist, dass nur Zufuhrleitungen von Formpresswerkzeugen mit einer Drehposition in einem entsprechenden Sektor des Karussells mit der Hauptzufuhr gekoppelt sind. Dadurch kann auf einfache Weise durch die Rotation des Karussells die Zufuhr von Kunststoffmaterial zu den einzelnen Formpresswerkzeugen gesteuert werden, ohne dass gesonderte Ventile oder andere Absperrmittel benötigt werden.

[0046] Aus der nachfolgenden Detailbeschreibung und der Gesamtheit der Patentansprüche ergeben sich weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Merkmalskombinationen der Erfindung.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0047] Die zur Erläuterung des Ausführungsbeispiels verwendeten Zeichnungen zeigen: <tb>Fig. 1<sep>Eine schematische Darstellung eines unteren Werkzeugteils einer erfindungsgemässen Vorrichtung zur Herstellung eines formgepressten Objekts mit Mitteln zum Formen und Einbringen des Presslings; <tb>Fig. 2–6<sep>schematische Darstellungen verschiedener Verfahrensstufen der Herstellung eines Vorformlings für eine Flasche; und <tb>Fig. 7<sep>eine schematische Darstellung einer erfindungsgemässen Vorrichtung mit einem drehbaren Karussell.

[0048] Grundsätzlich sind in den Figuren gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Wege zur Ausführung der Erfindung

[0049] Die Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines unteren Werkzeugteils einer erfindungsgemässen Vorrichtung zur Herstellung eines formgepressten Objekts mit Mitteln zum Formen und Einbringen des Presslings.

[0050] Der untere Werkzeugteil 100 weist auf seiner oberen Seite eine um eine vertikale Achse rotationssymmetrische Ausnehmung 110 auf, deren Querschnitt sich ausgehend vom oberen, offenen Ende zunächst etwas verjüngt, dann in einen zylindrischen Abschnitt übergeht und schliesslich am unteren Ende kalottenartig abgeschlossen ist. Im Grund der Ausnehmung 110 ist ein Durchgang 171 zu einer Kammer 170 ausgebildet. Die Kammer 170 ist zylindrisch und koaxial mit der Ausnehmung 110, ihre Länge beträgt ca. 50 mm. Der Kammerdurchmesser ist etwas geringer als der Durchmesser des zylindrischen Abschnitts der Ausnehmung 110, der Unterschied der Durchmesser beträgt beispielsweise ca. 5 mm. Der Querschnitt des Durchgangs 171 entspricht dem Kammerquerschnitt, so dass die Kammer 170 unmittelbar an die Ausnehmung 110 anschliesst.

[0051] Der sich verjüngende und der zylindrische Abschnitt der Ausnehmung 110 sind innerhalb eines ersten Werkzeugelements 111 ausgebildet, der kalottenartige Teil mit dem Durchgang 171 ist an einem zweiten, unter dem ersten Werkzeugelement 111 angeordneten Werkzeugelement 112 ausgebildet. Die Kammer 170 ist in der Werkzeugbasis 120 ausgebildet. Das zweite Werkzeugelement 112 ist auf der Werkzeugbasis 120 abgestützt und zwischen der Werkzeugbasis 120 und dem ersten Werkzeugelement 111 gehalten. Ein Anschlussstück 130 ist konzentrisch aussen am ersten Werkzeugelement 111 angeordnet und übergreift dessen oberes Ende. Ein Haltering 140 ist wiederum konzentrisch ausserhalb des Anschlussstücks 130 angeordnet und übergreift eine entsprechende Ausnehmung desselben. Der Haltering 140 ist fest an der Werkzeugbasis 120 gehalten, z.B. über ein Gewinde, so dass die zwei die Ausnehmung 110 bildenden Werkzeugelemente 111, 112 und das Anschlussstück 130 fest an der Werkzeugbasis 120 gehalten sind.

[0052] In einen unteren Abschnitt der in der Werkzeugbasis 120 ausgebildeten zylindrischen Kammer 170 mündet eine Ringdüse 180 mit einer horizontal in der Kammerwand umlaufenden Öffnung. Die Mündung der Ringdüse 180 ist schräg nach oben gerichtet, die Ringdüse 180 hat also eine im Wesentlichen konische Form. An ihrem hinteren Ende ist die Ringdüse 180 mit einer Ringkammer 181 verbunden, deren Querschnitt grösser ist als derjenige der Ringdüse 180. Die Ringkammer 181 wird durch eine Zuleitung 182 mit Kunststoffmaterial versorgt, welche von der Aussenwand der Werkzeugbasis 120 radial nach innen zur Ringkammer 181 führt.

[0053] In der der Ausnehmung 110 abgewandten Verlängerung der zylindrischen Kammer 170 ist koaxial dazu und mit demselben Querschnitt ein Führungsrohr 191 ausgebildet, in welchem ein Einstosser 190 in vertikaler Richtung verschiebbar gelagert ist. Der Einstosser 190 lässt sich aus der in der Fig. 1 dargestellten Position, in welcher seine Stirnfläche 190a hinter der Mündung der Ringdüse 180 positioniert ist, bis in eine Endstellung bewegen, in welcher seine Stirnfläche 190a die Ausnehmung 110 abschliesst (siehe Fig. 4). Zu diesem Zweck ist die Stirnfläche 190a derart kalottenartig geformt, dass der Einstosser 190 in seiner Endstellung den kalottenartigen Abschnitt des Werkzeugelements 112 fortsetzt und somit die Ausnehmung 110 nahtlos kalottenartig abschliesst.

[0054] An der Aussenwand der Werkzeugbasis 120 ist eine Heizung 121 angeordnet, mittels welcher sich die Werkzeugbasis und somit die Wände der Kammer 170, der Zuleitung 182, der Ringkammer 181 und der Ringdüse 180 auf die Verarbeitungstemperatur des Kunststoffmaterials temperieren lassen. In den Werkzeugelementen 111, 112 sowie im Einstosser 190 sind Kühlleitungen vorgesehen (nicht dargestellt), so dass Wärme von der Wand der Ausnehmung 110 und der Stirnfläche 190a des Einstossers 190 abgeführt werden kann und sich der Bereich der Ausnehmung 110 mittels eines flüssigen Kühlmittels auf eine gewünschte Temperatur abkühlen lässt. Die Werkzeugbasis 120 ist an ihrem unteren Ende fest mit einem vertikal beweglichen Hydraulikkolben 150 verbunden, so dass sich der gesamte untere Werkzeugteil 100 vertikal nach oben und nach unten bewegen lässt.

[0055] In der Fig. 2 ist zusätzlich auch der obere Werkzeugteil 200 eines Formpresswerkzeugs 2 schematisch dargestellt. Er ist vertikal oberhalb des unteren Werkzeugteils 100 angeordnet und umfasst einen Werkzeugkern 210, welcher in einem zylindrischen Führungsrohr 220 vertikal beweglich gelagert ist. Der Werkzeugkern 210 besteht aus einem oberen Teil 211, an dessem unteren Ende ein Pressstempel 212 auswechselbar befestigt ist. Die äussere Form des Pressstempels 212 entspricht der Form der Ausnehmung 110 im unteren Werkzeugteil 100, wobei die bezüglich seiner vertikalen Symmetrieachse radiale Ausdehnung verringert ist, so dass im Rahmen des Pressvorgangs zwischen der Ausnehmung 110 und dem Pressstempel 212 ein Vorformling mit einer gewünschten Wandstärke gefertigt werden kann. Im Werkzeugkern 210 ist entlang seiner vertikalen Achse ein Kühlsystem 213 vorgesehen mit konzentrischen Zuführungs- und Abführungsrohren für eine Kühlflüssigkeit. Das Kühlsystem erstreckt sich vom oberen Teil 211 des Werkzeugkerns 210 bis zum unteren Ende des Pressstempels 212. Der obere Teil 211 des Werkzeugkerns 210 umfasst drei zylindrische Abschnitte 211a, 211b, 211c, wobei der radiale Durchmesser der Abschnitte 211a, 211b, 211c von oben nach unten in zwei Stufen abnimmt. Im Bereich des untersten Abschnitts 211a wird somit auf der Aussenseite des oberen Teils 211 eine Ausnehmung zur Aufnahme des Pressstempels 212 gebildet, der mittlere Abschnitt 211b gleitet passend in einem im unteren Abschnitt des Führungsrohrs 220 angeordneten Führungsteil 230.

[0056] An der unteren Seite des Führungsteils 230 ist ein Anschlussteil 240 auswechselbar befestigt. Dieser wird durch zwei sich ergänzende Hälften 241, 242 gebildet, welche von der in den Fig. 2–6 dargestellten geschlossenen Stellung in entgegengesetzten Richtungen horizontal nach aussen in eine geöffnete Stellung verfahren werden können.

[0057] In der geschlossenen Stellung bilden die Hälften 241, 242 des Anschlussteils 240 eine zylindrische Öffnung, wobei deren Begrenzung, d.h. die Innenwand des Anschlussteils 240, als Gewindeformbacken 243 ausgebildet ist zum Formen eines Aussengewindes am Vorformling während des Formpressvorgangs. Die Aussenwand des Anschlussteils 240 läuft in ihrem unteren Bereich nach unten konisch zu und ist somit der Innenwand des Anschlussteils 130 des unteren Werkzeugteils 100 angepasst. Aussen anschliessend an die konisch zulaufende Aussenwand ist eine horizontale, kreisringförmige Schulter 244 ausgebildet. An der Stirnseite des Anschlussteils 240 wird durch die Hälften 241, 242 eine ringförmige Stirnfläche 245 gebildet, welche angrenzend an die Öffnung des Anschlussteils 240 eine ringförmige Vertiefung 246 aufweist.

[0058] Der Werkzeugkern 210 ist an seinem oberen Ende fest mit einem vertikal beweglichen Hydraulikkolben 250 verbunden, so dass er sich vertikal nach oben und nach unten bewegen lässt. Die Fig. 2 zeigt den Werkzeugkern 210 in seiner oberen Endstellung. Das Führungsrohr 220, an welchem sämtliche weiteren Teile des oberen Werkzeugteils 200 gehalten oder geführt sind, ist an einer (hier nicht näher beschriebenen) Halterung 260 fest angebracht.

[0059] Die Fig. 7 ist eine schematische Darstellung einer erfindungsgemässen Vorrichtung mit einem um eine vertikale Drehachse 401 drehbaren Karussell 400. Auf diesem sind entlang seines Umfangs in gleichmässigen Winkelabständen achtzehn Formpresswerkzeuge 2.1 ... 2.18 angeordnet, welche jeweils übereinander einen unteren und einen oberen Werkzeugteil aufweisen, wie sie im Zusammenhang mit den Fig. 1–6 beschrieben sind.

[0060] Angrenzend an das Karussell 400 ist ein kontinuierlich drehendes Entladerad 600 mit acht Entladestationen 601.1 ... 601.8 zum Entnehmen der hergestellten Vorformlinge angeordnet. Das Entladerad 600 ist in derselben Ebene angeordnet wie das Karussell 400 und um eine parallele Achse 602 drehbar. Der Drehsinn des Entladerads 600 ist dem Drehsinn des Karussells 400 entgegengesetzt, so dass an den Übergabepositionen möglichst kleine Relativgeschwindigkeiten der Entladestationen 601.1 ... 601.8 bezüglich der Formpresswerkzeuge 2.1 ... 2.18 erzielt werden können.

[0061] Ein Extruder 500 ist über eine Schmelzepumpe 501 und eine beheizbare Zuleitung 502 mit einer Drehkupplung 510 im Zentrum des Karussells 400 verbunden. Die Drehkupplung 510 umfasst ein drehfestes Innenrohr 511 in der Nabe des Karussells 400 sowie einen mit dem Karussell mitdrehenden Aussenring 512. Vom Aussenring zweigt je eine Zufuhrleitung 520.1 ... 520.18 zu jedem Formpresswerkzeug 2.1...2.18 ab. Diese Leitungen sind durch beheizbare, flexible Schläuche gebildet und jeweils an die Zuleitung 182 des unteren Werkzeugteils 100 angeschlossen. In der Wandung zwischen dem Innenrohr 511 und dem Aussenring 512 ist ein sektorartiger Ausschnitt 513 ausgespart, so dass jeweils nur die Zufuhrleitungen 520.16 ... 520.18 derjenigen Formpresswerkzeuge 2.16 ... 2.18 mit Kunststoffmaterial versorgt werden, welche sich gerade im entsprechenden Sektor 402 des Karussells 400 befinden.

[0062] Die Fig. 3–6 zeigen neben der Fig. 2 verschiedene Verfahrensstufen der Herstellung eines Vorformlings für eine Flasche mit der erfindungsgemässen Vorrichtung. In der Fig. 2 ist die Situation dargestellt, in welcher die Werkzeugstation 2 bereits entladen und der Werkzeugkern 210 ganz zurückgezogen ist. Die Werkzeugteile 100, 200 sind geöffnet, d. h. sie befinden sich in maximaler Entfernung voneinander. In die Kammer 170 des unteren Werkzeugteils 100 wurde durch die Ringdüse 180 bereits eine gewisse Menge des verflüssigten PET-Kunststoffmaterials eingeleitet, so dass sich in der Kammer 170 ein Pressling 300 geformt hat. Das Kunststoffmaterial und der Pressling 300 in der Kammer 170 werden durch die Heizung 121 auf der Verarbeitungstemperatur von ca. 270°C gehalten.

[0063] Als Nächstes wird nun mittels des entsprechenden Hydraulikkolbens 150 der untere Werkzeugteil 100 vertikal nach oben verfahren, bis sein Anschlussstück 130 und das erste, obere Werkzeugelement 111 mit dem Anschlussstück 240 des oberen Werkzeugteils 200 in Kontakt kommen (Fig. 3). Die konisch zulaufende Aussenwand des Anschlussteils 240 zentriert dabei über das Anschlussstück 130 den oberen Werkzeugteil 200 mit dem unteren Werkzeugteil 100. Der Kontaktbereich zwischen dem unteren Werkzeugteil 100 und dem oberen Werkzeugteil 200 wird zwischen der Stirnfläche 245 des Anschlussteils 240 des oberen Werkzeugteils 200 und der oberen, entsprechend ausgebildeten Stirnfläche des ersten Werkzeugelements 111 des unteren Werkzeugteils 100 gegen einen Austritt des PET-Materials abgedichtet. Der Hydraulikzylinder 150 stellt den für den Formpressvorgang notwendigen Werkzeug-Schliessdruck bereit.

[0064] Gleichzeitig mit der Bewegung des unteren Werkzeugteils 100 nach oben wird relativ zum unteren Werkzeugteil 100 auch der Einstosser 190 nach oben bewegt. Dies führt dazu, dass zunächst die Öffnung der Ringdüse 180 verschlossen wird, so dass kein weiteres Kunststoffmaterial in die Kammer 170 gelangen kann. Inzwischen hat sich das Formpresswerkzeug 2 auf dem Karussell 400 auch aus dem Sektor 402 gedreht, in welchem die Zuleitung mit der Hauptzufuhr in der Nabe des Karussells 400 verbunden ist. Die Zeitpunkte des Verschliessens der Ringdüse 180 sowie des Ausschnitts 513 der Drehkupplung 510 werden so gewählt, dass zum Formen des Presslings 300 exakt die für den Vorformling benötigte Menge des Kunststoffmaterials in die Kammer 170 zugeführt wird. Durch die weitere Bewegung des Einstossers 190 wird der Pressling 300 weiter nach oben bewegt, bis er vollständig von der Ausnehmung 110 aufgenommen ist (Fig. 4).

[0065] In dieser Endstellung schliesst der Einstosser 190 den Grund der Ausnehmung 110 nahtlos und dichtend ab. Zwischen der im unteren Werkzeugteil 100 gebildeten Ausnehmung 110 und dem Pressstempel 212 des Werkzeugkerns 210 des oberen Werkzeugteils 200 ist somit ein abgedichteter Hohlraum gebildet, in welchem im Folgenden der Formpressvorgang stattfinden kann. Die Stirnfläche des ersten Werkzeugelements 111 des unteren Werkzeugteils 100 weist angrenzend an die Ausnehmung 110 eine ringförmige Vertiefung auf, so dass zwischen dieser Vertiefung und der entsprechenden Vertiefung 246 des Anschlussteils 240 des oberen Werkzeugteils 200 ein Haltering 311 für den Vorformling 310 gebildet wird (siehe Fig. 6).

[0066] Nun wird der Werkzeugkern 210 des oberen Werkzeugteils 200 durch den oberen Hydraulikzylinder 250 nach unten bewegt, bis das PET-Material vollständig verpresst ist (Fig. 5). Diese Position kann mechanisch fest vorgegeben sein, z. B. durch einen Anschlag 221 auf der oberen Fläche des Führungsrohrs 220, welcher mit dem Hydraulikkolben 250 zusammenwirkt.

[0067] Während des gesamten Formpressvorgangs wird das Karussell 400 weiter kontinuierlich gedreht. Die Steuerung der Hydraulikkolben 150, 250 erfolgt abhängig von der Drehposition der jeweiligen Werkzeugstation 2. Dabei kann die Drehposition durch entsprechende Sensoren ermittelt und zur Steuerung der Hydraulikkolben 150, 250 herangezogen werden, oder die gesamte Vorrichtung (d. h. die Drehung des Karussells 400 sowie die Betätigung der Hydraulikkolben 150, 250) wird zentral, durch eine computerbasierte Steuerung kontrolliert. Der eigentliche Formpressvorgang ist bereits dann beendet, wenn sich das Karussell 400 bezogen auf ein Formpresswerkzeug 2 in der in der Fig. 2 dargestellten Stellung lediglich um etwa einen Drittel eines Vollkreises gedreht hat. Der Hauptteil des weiteren Wegs bis zur Übergabestelle mit dem Entladerad 600 wird zur Kühlung des zwischen dem Pressstempel 212 und der Ausnehmung 110 geformten Vorformlings 310 eingesetzt. Die benötigte Kühlzeit ist abhängig vom für den Vorformling 310 verwendeten Material und von den Dimensionen des Vorformlings 310, insbesondere von seiner Wandstärke. Nachdem eine genügende Abkühlung des geformten Vorformlings 310 erfolgt ist, kann der untere Werkzeugteil 100 wieder nach unten, zurück in seine Anfangsposition bewegt werden. Gleichzeitig wird auch der Werkzeugkern 210 des oberen Werkzeugteils 200 wieder in seine Ausgangsposition bewegt und der Einstosser 190 zurückgezogen (siehe Fig. 6). Sobald der Einstosser 190 hinter die Öffnung der Ringdüse 180 zurückgezogen ist und die Werkzeugstation 2 wieder in den Sektor 402 des Karussells 400 mit Zufuhr von neuem Kunststoffmaterial gedreht ist, strömt wieder neues flüssiges Kunststoffmaterial in die Kammer 170. In dieser Verfahrensphase ist der Vorformling 310 am oberen Werkzeugteil 200, nämlich an den Gewindeformbacken 243 des Anschlussteils 240 gehalten.

[0068] Sobald die Übergabestelle zum Entladerad 600 erreicht ist, wird der Vorformling 310 entlang seines unteren, frei zugänglichen Teils von der entsprechenden Entladestation erfasst, und die Gewindeformbacken 243 werden geöffnet, so dass der Vorformling 310 freigegeben wird und vom Entladerad 600 übernommen werden kann. Das Öffnen der Gewindeformbacken 243 kann beispielsweise durch eine Kurvensteuerung in Abhängigkeit von der Drehposition der entsprechenden Werkzeugstation auf dem Karussell 400 erfolgen.

[0069] Nach der Entnahme des Vorformlings 311 und dem Einbringen einer entsprechenden Menge des Kunststoffmaterials in die Kammer 170 ist wieder die in der Fig. 2skizzierte Situation erreicht, woran sich der nächste Herstellungszyklus anschliessen kann.

[0070] Bei einer Variante einer erfindungsgemässen Vorrichtung zur Herstellung eines formgepressten Objekts ist das untere Werkzeug, in welchem die matrizenartige Ausnehmung ausgebildet ist, in vertikaler Richtung fest angeordnet. Dafür lassen sich der obere Werkzeugteil sowohl als Ganzes, das heisst inklusive Führungsrohr und Anschlussteil, als auch der Werkzeugkern unabhängig davon in vertikaler Richtung bewegen. Statt dass der untere Werkzeugteil zunächst nach oben bewegt wird, um die Abdichtung des Pressraums zu erreichen, wird also bei der Variante im ersten Verfahrensschritt zunächst der obere Werkzeugteil als Ganzes nach unten auf den zweiten Werkzeugteil hin bewegt. Die weiteren Verfahrensschritte laufen analog zum beschriebenen Verfahren ab, wobei die Vorrichtung wiederum geöffnet wird, indem der obere Werkzeugteil als Ganzes nach oben zurückgezogen wird.

[0071] Auch Detailaspekte des dargestellten Ausführungsbeispiels können im Rahmen der Erfindung anders ausgeführt werden, so kann beispielsweise die Anordnung der einzelnen Elemente des unteren und des oberen Werkzeugteils auf die zu fertigenden Vorformlinge und auf das verwendete Material angepasst werden. Der untere und/oder obere Anschlussteil, zwischen welchen die Abdichtung des Pressraums erfolgt, kann federnd gelagert sein, um eine zuverlässige Abdichtung sicherzustellen. Der Antrieb der verschiedenen beweglichen Elemente (unterer und oberer Werkzeugteil, Werkzeugkern, Einstosser) kann gesondert erfolgen oder gewisse dieser Elemente, z.B. der obere Werkzeugteil und der Werkzeugkern bzw. der untere Werkzeugteil und der Einstosser, sind federnd aneinander gelagert.

[0072] Auch die Zahlen der auf dem Karussell bzw. dem Lade- oder Entladerad angeordneten Stationen können von den entsprechenden Zahlen beim dargestellten Ausführungsbeispiel abweichen; sie werden insbesondere in Abhängigkeit von der Karussell-Drehzahl und den benötigten Zeiten für die Übergabevorgänge, den Formpressvorgang und das Abkühlen gewählt. Die Zahl der Werkzeugstationen auf dem Karussell kann beispielsweise 18 bis 48 (oder noch mehr) betragen.

[0073] Zusammenfassend ist festzustellen, dass die Erfindung eine Vorrichtung zur Herstellung eines formgepressten Objekts schafft, bei welcher der Pressling schnell und kontrolliert in die matrizenartige Ausnehmung eingebracht werden kann, welche einfach aufgebaut ist und besonders für die Herstellung von Flaschen-Preforms aus PET geeignet ist.

Claims (21)

1. Vorrichtung zur Herstellung eines formgepressten Objekts (310), insbesondere eines Vorformlings für Flaschen, aus einem Kunststoffmaterial, umfassend ein Formpresswerkzeug (2) mit a) einem ersten Werkzeugteil (100) mit einer matrizenartigen Ausnehmung (110); und b) einem zweiten Werkzeugteil (200) mit einem Werkzeugkern (210), wobei die Ausnehmung (110) des ersten Werkzeugteils (100) und der Werkzeugkern (210) des zweiten Werkzeugteils (200) entlang einer gemeinsamen geometrischen Achse linear relativ gegeneinander derart beweglich sind, dass der Werkzeugkern (210) in einer Pressrichtung in die Ausnehmung (110) des ersten Werkzeugteils (100) eindringen kann, so dass ein Pressling (300) aus dem Kunststoffmaterial in einem Pressraum zwischen dem Werkzeugkern (210) und der Ausnehmung (110) zum Objekt (310) formgepresst werden kann; gekennzeichnet durch c) Mittel (170, 180, 190) zum Formen des Presslings (300) aus dem Kunststoffmaterial und zum Einbringen des Presslings (300) in die Ausnehmung (110) in einer Förderrichtung, welche der Pressrichtung entgegengesetzt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Mittel zum Formen des Presslings (300) aus dem Kunststoffmaterial und zum Einbringen des Presslings (300) in die Ausnehmung (110) folgendes umfassen: a) eine Kammer (170), welche an ihrem oberen Ende einen Durchgang (171) zur matrizenartigen Ausnehmung (110) des ersten Werkzeugteils (100) aufweist; b) eine Zufuhr (180, 181, 182) für das Kunststoffmaterial, welche seitlich in die Kammer (170) mündet; c) einen Einstosser (190), welcher in der Kammer (170) in Förderrichtung verfahrbar ist zum Einstossen des in die Kammer (170) eingebrachten Kunststoffmaterials durch den Durchgang (171) in die Ausnehmung (110) des unteren Werkzeugteils (100).

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stirnseite (190a) des Einstossers (190), welche der Ausnehmung (110) des unteren Werkzeugteils (100) zugewandt ist, derart geformt ist, dass sie in einer entsprechenden Stellung des Einstossers (190) einen Abschluss der Ausnehmung (110) und somit Teil einer Begrenzung des Pressraums bildet.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mündung (180) der Zufuhr (180, 181, 182) in die Kammer (170) bezüglich der matrizenartigen Ausnehmung (110) derart zurückversetzt ist, dass zwischen der Mündung (180) und der matrizenartigen Ausnehmung (110) eine Vorkammer (170) zum Formen des Presslings (300) gebildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorkammer (170) zum Formen des Presslings (300) im Wesentlichen zylindrisch ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mündung der Zufuhr (180, 181, 182) in die Kammer (170) durch eine Ringdüse (180) gebildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringdüse (180) eine Ringkammer (181) vorgeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mündung der Ringdüse (180) in die Kammer (170) schräg in Richtung der matrizenartigen Ausnehmung (110) gerichtet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die gemeinsame geometrische Achse der Werkzeugteile (100, 200) vertikal orientiert ist, und dass der zweite Werkzeugteil (200) oberhalb des ersten Werkzeugteils (100) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Werkzeugteil (200) in vertikaler Richtung beweglich und der erste Werkzeugteil (100) in vertikaler Richtung fest ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Werkzeugteil (100) im Bereich seiner Ausnehmung (110) und der zweite Werkzeugteil (200) im Bereich des Werkzeugkerns (210) Kühlvorrichtungen (213) zum Kühlen des formgepressten Objekts (310) umfassen.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Werkzeugteil (200) an einem dem ersten Werkzeugteil (100) zugewandten Ende offenbare Gewindeformbacken (243) zum Formen eines Gewindes am Objekt (310) aufweist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch ein drehbares Karussell (400), auf welchem entlang seines Umfangs eine Mehrzahl von Formpresswerkzeugen (2.1 ... 2.18) angeordnet sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass Zufuhrleitungen (520.1 ... 520.18) für die auf dem Karussell (400) angeordneten Formpresswerkzeuge (2.1 ... 2.18) von einer Hauptzufuhr (502) durch eine Nabe (511) des Karussells (400) mit dem Kunststoffmaterial versorgbar sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhrleitungen (520.1...520.18) über eine Drehkupplung (510) mit der Hauptzufuhr (502) gekoppelt sind, wobei die Drehkupplung (510) ein Innenrohr (511) aufweist, welches drehfest angeordnet ist sowie einen mit dem Karussell (400) mit drehend verbundenen Aussenring (512) zum Anschluss der Zufuhrleitungen (520.1 ... 520.18).

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenrohr (511) einen sektoriellen Ausschnitt (513) aufweist, derart, dass nur Zufuhrleitungen (520.1 ... 520.18) von Formpresswerkzeugen (2.1 ... 2.18) mit einer Drehposition in einem entsprechenden Sektor (402) des Karussells (400) mit der Hauptzufuhr (502) gekoppelt sind.

17. Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16 zur Herstellung eines formgepressten Objekts (310), insbesondere eines Vorformlings für Flaschen, aus einem Kunststoffmaterial, mit folgenden Schritten: a) Formen eines Presslings (300) aus dem Kunststoffmaterial; b) Einbringen des Presslings (300) in einer Förderrichtung in eine matrizenartige Ausnehmung (110) eines ersten Werkzeugteils (100) eines Formpresswerkzeugs (2); c) Bewegen des ersten Werkzeugteils (100) und/oder eines zweiten Werkzeugteils (200) des Formpresswerkzeugs (2) derart, dass zwischen dem ersten und dem zweiten Werkzeugteil (100, 200) ein abgeschlossener Hohlraum gebildet wird; d) relatives Bewegen eines Werkzeugkerns (210) des zweiten Werkzeugteils (200) und der Ausnehmung (110) des ersten Werkzeugteils (100), so dass der Werkzeugkern (210) in einer der Förderrichtung entgegengesetzten Pressrichtung in die Ausnehmung eindringt (110), so dass der Pressling (300) zwischen dem Werkzeugkern (210) und der Ausnehmung (110) zum Objekt (310) formgepresst wird.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Formen des Presslings (300) durch Zuführen des Kunststoffmaterials in eine Kammer (170) erfolgt, welche einen Durchgang (171) zur matrizenartigen Ausnehmung (110) aufweist.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein Einstosser (190) in der Kammer (170) in Förderrichtung verfahren wird, um den geformten Pressling (300) in die Ausnehmung (110) einzubringen.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Formpresswerkzeuge (2.1 ... 2.18) auf einem drehbaren Karussell (400) angeordnet sind, wobei das Karussell (400) während eines Ablaufs der genannten Schritte kontinuierlich gedreht wird.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Formen des Presslings (300) gleichzeitig erfolgt wie eine Entnahme des Objekts (310) aus dem Formpresswerkzeug (2).