DE102018106798A1

DE102018106798A1 - Blasformverfahren und -maschine

Info

Publication number: DE102018106798A1
Application number: DE102018106798.4A
Authority: DE
Inventors: Henning Krapp
Original assignee: Elkamet Kunststofftechnik GmbH
Current assignee: Elkamet Kunststofftechnik GmbH
Priority date: 2018-03-22
Filing date: 2018-03-22
Publication date: 2019-09-26

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Blasformen eines Formteils umfassend: Bereitstellen eines Vorformlings mit einer Anfangslänge und einem Halsbereich mit einer Anfangshalsbreite; Erwärmen des Vorformlings bis auf eine Temperatur, bei der der Vorformling verformt werden kann; Strecken des Vorformlings von der Anfangslänge auf eine Strecklänge derart, dass der Halsbereich von der Anfangshalsbreite auf eine Zwischenhalsbreite verjüngt wird. Um einen schmaleren Halsbereich zu erhalten, umfasst das Verfahren weiter ein nach dem Strecken durchgeführtes Quetschen des Vorformlings an dem Halsbereich mittels einer Quetschvorrichtung derart, dass der Halsbereich von der Zwischenhalsbreite auf eine Endhalsbreite verjüngt wird und ein Aufblasen des Vorformlings zu einem geblasenen Formteil.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Blasformen eines Formteils sowie eine Blasformmaschine zur Durchführung des Verfahrens und ein geblasenes Formteil hergestellt nach dem Verfahren.
Zur Herstellung eines Formteils mittels Blasformens wird typischerweise ein Vorformling verwendet, der in einem Spritzgussverfahren oder einem Extrusionsverfahren hergestellt wird. Dies kann zeitlich und/oder räumlich getrennt von dem Verfahren des Blasformens und daher der Fertigstellung des geblasenen Formteils aus dem Vorformling erfolgen. Der Vorformling hat eine Anfangslänge und eine Anfangsbreite und weist typischerweise einen Hohlraum und an zumindest einer Seite eine Öffnung in diesen Hohlraum auf. Ein Bereich des Vorformlings, der bei dem fertigen geblasenen Formteil eine Engstelle darstellt, wird als Halsbereich bezeichnet. Der Vorformling kann in diesem Halsbereich bereits eine vom Rest des Vorformlings verschiedene Breite oder entlang des gesamten Körpers im Wesentlichen die gleiche Breite aufweisen.
Das fertige Formteil soll nach dem Blasformverfahren eine (größte) Breite D aufweisen, die entsprechend größer ist als dessen Anfangsbreite. Mit den im Stand der Technik bekannten Verfahren sind für die Verhältnisse der einzelnen Größen technische Grenzen gesetzt. So kann der Vorformling nicht länger sein als das 7-Fache seines Halsdurchmessers, weil bereits durch das Spritzgusswerkzeug, welches zur Herstellung eines Vorformlings verwendet werden kann, Grenzen gesetzt sind. Für eine größere Länge würde der Kern des Werkzeugs zu dünn und damit zu instabil werden. Bei dem eigentlichen Spritzgießen mit einem solchen Werkzeug würden weitere Probleme auftreten, da die Temperierung des Kerns unzureichend und der Fließweg der Schmelze in einem solchen Werkzeug zu groß wäre. Die Breite D des Formteils kann andererseits maximal das 3,5-Fache der kleinsten Halsbreite des Formteils betragen. Insbesondere bei einem Spritzblasverfahren würde andernfalls die Wandstärke zu stark reduziert.
Typischerweise ist der Vorformling rotationssymmetrisch und hat daher einen kreisförmigen Querschnitt. Auch das fertige Formteil kann zumindest in einem Teilbereich einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Die Breite der einzelnen Bereiche bezieht sich in diesem Fall auf den jeweiligen Durchmesser, insbesondere den Außendurchmesser, an der fraglichen Stelle. Für nicht rotationssymmetrische Körper, die bspw. einen polygonalen Querschnitt aufweisen, ist unter einer Breite die jeweils größte Breite an der jeweiligen Stelle zu verstehen. Die Breite entspricht daher dem Durchmesser eines Kreises, der die jeweilige Form an dieser Stelle von außen gerade umschließt.
Aus der DE 26 06 355 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von Hohlkörpern aus Kunststoff-Vorformlingen bekannt, bei welchem zur Vereinfachung der Herstellung besonderer Hohlkörperformen bei der axialen Längserstreckung des Vorformlings eine erhebliche, übergroße Verminderung des Durchmessers auch im Bereich des Halses vorgenommen wird und danach der Vorformling durch radiale Expansion auch des Halsbereiches in die endgültige Form des Hohlkörpers überführt wird. Dadurch soll eine biaxiale Orientierung des thermoplastischen Materials über die gesamte Erstreckung des Hohlkörpers erzielt werden. Auch hierdurch lassen sich jedoch nur eingeschränkte Durchmesser- und Streckverhältnisse erreichen.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Herstellungsverfahren für blasgeformte Formteile anzugeben, mit dem Formteile jenseits der obigen Einschränkungen bezüglich der Dimensionsverhältnisse hergestellt werden können.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst zur Lösung der Aufgabe das Bereitstellen eines Vorformlings mit einer Anfangslänge und einem Halsbereich mit einer Anfangshalsbreite. Der Vorformling kann beispielsweise mittels Spritzgussverfahren oder Extrusionsverfahren hergestellt worden sein. Auch andere bekannte Herstellungsverfahren können genutzt werden. Als mögliche Materialien des Vorformlings kommen insbesondere sämtliche Kunststoffe, insbesondere thermoplastische Kunststoffe, oder Glas zum Einsatz. Dieser Vorformling wird auf eine Temperatur erwärmt, bei der das verwendete Material des Vorformlings eine Verformung des Vorformlings zulässt. Dazu wird er auf eine Temperatur erwärmt, die mindestens der Erweichungstemperatur des jeweiligen Materials entspricht. Bei amorphen Thermoplasten liegt diese Temperatur in der Nähe der Glasübergangstemperatur (T_g), bei teilkristallinen Thermoplasten liegt sie in der Nähe der Schmelztemperatur (T_m). Geeignete thermoplastische Materialien sind beispielsweise Polycarbonat (PC), Polymethylmetacrylat (PMMA), Polystyrol (PS), Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyamid 6 (PA 6), Polyamid 12 (PA 12) und dergleichen.
Kunststoffe werden in ihrem thermoelastischen Bereich blasgeformt. Der thermoelastische Bereich ist der Bereich oberhalb der Glasübergangstemperatur (bei amorphen Thermoplasten) bzw. in der Nähe oder leicht oberhalb der Schmelztemperatur (bei teilkristallinen Thermoplasten). Im Folgenden werden zusammenfassend auch die Begriffe Warmformbereich und Warmformtemperatur verwendet. Im Allgemeinen wird das Material mit steigender Temperatur weicher und lässt sich daher einfacher verstrecken. Obergrenzen für die Temperatur ergeben sich daraus, dass die Schmelzesteifigkeit bzw. die Viskosität des Materials nicht zu gering sein darf. Zudem darf es auch nicht zu einer thermischen Zersetzung des Kunststoffs kommen. Geeignete Temperaturen und Temperaturverteilungen beim Strecken und beim nachfolgenden Blasen sind vom betrachteten Material, von der Geometrie des Vorformlings, den gewünschten Streckverhältnissen und der angestrebten Form des fertigen Formteils abhängig.
Es ist dabei möglich, den Vorformling an verschiedenen Bereichen auf verschiedene Temperaturen zu erwärmen. Insbesondere kann der Vorformling am Halsbereich auf eine andere, bevorzugt eine höhere, Temperatur erwärmt werden als andere Bereiche des Vorformlings. Durch die verschiedenen Temperaturen kann gesteuert werden, welche Bereiche sich stärker und welche Bereiche sich weniger stark verformen. Dabei tritt in Bereichen mit höherer Temperatur eine stärkere Verformung auf als in Bereichen mit niedrigerer Temperatur.
Der erwärmte Vorformling wird als nächstes von seiner Anfangslänge auf eine Strecklänge gestreckt. Die Strecklänge ist größer als die Anfangslänge. Durch das Strecken des Vorformlings wird darüber hinaus der Vorformling eingeschnürt. Dies bedeutet, dass in dem Halsbereich eine Verjüngung von der Anfangshalsbreite auf eine Zwischenhalsbreite auftritt. Die Zwischenhalsbreite ist dabei kleiner als die Anfangshalsbreite.
Daraufhin wird der Vorformling an dem Halsbereich mittels einer Quetschvorrichtung gequetscht. Durch diese Quetschung wird der Vorformling an dem Halsbereich von der Zwischenhalsbreite weiter verjüngt bis auf eine Endhalsbreite. Der Schritt des Quetschens des Vorformlings an dessen Halsbereich wird erfindungsgemäß erst nach dem Strecken des Vorformlings durchgeführt.
Anschließend wird der Vorformling zu dem geblasenen Formteil aufgeblasen.
Durch die Kombination von Verjüngung des Halsbereichs mittels der Streckung und Verjüngung des Halsbereichs mittels der Quetschung können wesentlich kleinere Breiten des Halsbereichs erreicht werden. Wenn die Verjüngung des Halsbereichs lediglich durch das Strecken hervorgerufen wird, erhält man bei gegebener Verjüngung eine extrem dünne Wandstärke. Wird hingegen nur sehr stark gequetscht, erzeugt dies bei derselben Verjüngung einen Faltenwurf im gequetschten Bereich. Solche Formteile sind aufgrund ihrer schlechten technischen Eigenschaften und ihrer unästhetischen Erscheinung in vielen Einsatzgebieten nicht verwendbar. Dabei ist die Reihenfolge der Verjüngungsschritte des Streckens und des Quetschens entscheidend. Bei einem zuerst durchgeführten Quetschen kann eine lokale Verdickung auftreten, die dazu führt, dass sich bei einer anschließenden Streckung vor allem der außerhalb des zuvor gequetschten Bereichs liegende Bereich verformen würde. Zwar ist es möglich, eine erste Verjüngung durch ein Quetschen und eine zweite Verjüngung durch ein Strecken zu erreichen, dies führt jedoch aufgrund der oben genannten Punkte zu Problemen. Aus diesem Grund ist es erfindungsgemäß vorgesehen, zuerst eine erste Verjüngung durch Strecken und dann eine weitere Verjüngung durch Quetschen vorzusehen.
Zum Halten des Vorformlings kann dieser beispielsweise einen Bajonettverschluss aufweisen, über den der Vorformling an einer Aufnahme einer Blasformmaschine fixiert werden kann. Der Vorformling kann auch mittels eines Schnellverschlusses, durch Klemmen, Verschrauben, Verrasten oder dergleichen gehalten werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird während des Aufblasens des Vorformlings zu dem geblasenen Formteil die Quetschvorrichtung in Kontakt mit dem Halsbereich gehalten. Dadurch wird vermieden, dass sich bei dem Vorgang des Aufblasens des Vorformlings der Halsbereich verformt, insbesondere, dass der Halsbereich wieder vergrößert wird. Der Halsbereich kann daher besonders exakt geformt werden. Zusätzlich wirkt die Quetschvorrichtung während des Aufblasens als Haltevorrichtung und kann den Vorformling somit während des Aufblasens zusätzlich stabilisieren.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann das Strecken in mehreren Streckschritten durchgeführt werden, um sehr große Einschnürungen am Halsbereich des Vorformlings zu erhalten. Dazu kann der Vorformling insbesondere zwischen zwei Streckschritten erwärmt und/oder abgekühlt werden. Um die Streckung besonders stark lokal zu begrenzen, kann nur genau der zu streckende Bereich des Vorformlings auf eine Temperatur erwärmt werden, die eine Verformung des Materials erlaubt. Da das Material jedoch mit der Zeit abkühlt und dabei durch Wärmetransport umliegende Bereiche erwärmt werden, würde sich der sich verformende Bereich ausbreiten. Um dies zu verhindern, können in einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung daher nicht zu verformende Bereiche zwischen den einzelnen Streckschritten gekühlt werden.
Es ist auch möglich, dass der Vorformling nach einem Streckprozess komplett abgekühlt und anschließend wieder gezielt nur am Halsbereich erwärmt wird, so dass bei dem nachfolgenden zweiten Streckprozess die Streckung und auch die Einschnürung auf den Halsbereich beschränkt bleiben.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt das sogenannte Einschnürverhältnis, welches als das Verhältnis der Zwischenhalsbreite zur Anfangshalsbreite definiert ist, höchstens 0,9, bevorzugt höchstens 0,7, besonders bevorzugt höchstens 0,5. Durch ein kleineres Einschnürverhältnis wird am Ende eine Quetschung mit geringerem Faltenwurf erzielt. Eine stärkere Verjüngung durch das Strecken verringert das Erfordernis der Verjüngung durch Quetschen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt das Andrückverhältnis, welches als Verhältnis der Endhalsbreite zur Zwischenhalsbreite definiert ist, höchstens 0,95, bevorzugt höchstens 0,9, besonders bevorzugt höchstens 0,85. Da ab einem bestimmten Einschnürverhältnis der Vorformling bzw. der Kern des Vorformlings instabil wird, wird durch Quetschen eine weitere Verringerung des Halsdurchmessers vorgenommen um die Endhalsbreite zu erreichen.
Das Verhältnis von Andrückverhältnis zu Einschnürverhältnis kann dabei wenigstens 1, bevorzugt 1,3, besonders bevorzugt 1,7 betragen. Dieses Verhältnis gibt gerade die Aufteilung der Verjüngung zwischen Quetschen und Strecken an.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt das Streckverhältnis, welches als Verhältnis der Strecklänge zur Anfangslänge definiert ist, mindestens 1,3, bevorzugt mindestens 1,5, besonders bevorzugt mindestens 1,7.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt ein größtes lokales Streckverhältnis, welches als das Verhältnis der Länge eines Teilbereichs des Vorformlings nach dem Strecken zur Länge desselben Teilbereichs vor dem Strecken definiert ist, mindestens 1,5, bevorzugt 2,2, besonders bevorzugt 3,0. Die Länge eines Teilbereichs vor dem Strecken ist der Abstand zwischen zwei beliebigen Punkten auf dem Vorformling vor dem Strecken. Durch das Strecken wandern diese beiden Punkte auf dem Vorformling relativ zueinander. Die Länge des gleichen Teilbereichs nach dem Strecken ist daher der Abstand derselben Punkte nach dem Streckprozess. Das lokale Streckverhältnis ist für die durch das Strecken bewirkte Verjüngung maßgeblich. Der Vorformling wird durch unterschiedliche Temperierung unterschiedlich verstreckt, und es gibt somit in verschiedenen Teilbereichen kleinere und größere lokale Streckverhältnisse. Da jedoch das Material mit größerem lokalem Streckverhältnis dünner, heißer und instabiler wird, ist das lokale Streckverhältnis begrenzt. Bei Überschreitung eines Grenzwerts würde das Material bei einem nachfolgenden Aufblasen zerstört.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat das fertig geblasene Formteil eine Formteillänge. Die Formteillänge ist definiert als die Ausdehnung des Formteils entlang einer Achse von der Öffnung des Formteils bis zu einem der Öffnung abgewandten Ende des Formteils. Das sogenannte Aspektverhältnis der Formteillänge zur Endhalsbreite beträgt dabei mindestens 8, bevorzugt mindestens 10, besonders bevorzugt mindestens 11.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das geblasene Formteil eine Formteilbreite auf. Die Formteilbreite ist dabei die größte Breite des fertig geblasenen Formteils in einer Richtung senkrecht zur Achse von einer Öffnung zu dem der Öffnung abgewandten Ende. Das Breitenverhältnis der Formteilbreite zur Endhalsbreite beträgt dabei mindestens 5, bevorzugt mindestens 7, besonders bevorzugt mindestens 10. Die bisherige Grenze für die Breite geblasener Formteile von 3,5 wird daher deutlich überschritten.
Nach dem Aufblasen können noch nicht benötigte Teilbereiche, insbesondere ein Kragen- oder Haltebereich von dem geblasenen Formteil abgetrennt werden. In diesem Fall kann die oben definierte Formteillänge auf das fertige Formteil nach Abtrennung des Kragen- oder Haltebereichs bezogen werden. Die Abtrennung kann beispielsweise an der engsten Stelle des Halsbereichs geschehen, wodurch ein geblasenes Formteil erhalten wird, welches eine besonders kleine Öffnung aufweist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Einlegeelement vorgesehen, welches innerhalb des Vorformlings auf Höhe des Halsbereichs angeordnet wird. Die Breite des Einlegeelements ist dabei kleiner als die Zwischenhalsbreite, insbesondere kleiner als die um die doppelte Wandstärke des Vorformlings verminderte Zwischenhalsbreite, mit anderen Worten kleiner als eine Zwischenhalsinnenbreite (Zwischenhalsinnendurchmesser), auf welche sich die Breite des Halsbereichs beim Strecken von der Anfangsbreite verjüngt. Dadurch wird bei dem Streckprozess das Einlegeelement noch nicht bündig umschlossen. Bei dem nachfolgenden Quetschen des Halsbereichs wird dann der Halsbereich gegen das Einlegeelement gedrückt. Dadurch ist es möglich, ein Einlegeelement an dem auf eine besonders kleine Breite verjüngten Halsbereich zu befestigen. Durch die Materialschrumpfung beim Abkühlen des Formteils wird das Einlegeelement kraftschlüssig im Halsbereich fixiert.
Das Einlegelement kann auch nur während des Blasformverfahrens in dem geblasenen Formteil verbleiben und nach der Fertigstellung des Formteils wieder entfernt werden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat das Einlegeelement eine Form, die es axial und/oder rotatorisch formschlüssig in dem geblasenen Formteil hält. Dazu können beispielsweise umlaufende Rillen oder eine Riffelung vorgesehen sein, die das Einlegeelement axial formschlüssig in dem geblasenen Formteil halten. Alternativ kann das Einlegeelement konisch oder bikonisch ausgeformt sein. Für eine rotatorisch formschlüssige Haltung kann das Einlegeelement einen eckigen oder polygonalen Querschnitt aufweisen oder eine entsprechende Riffelung. Prinzipiell ist jede nicht rotationssymmetrische Form möglich, wenn ein rotatorischer Formschluss erreicht werden soll. Dadurch kann das Formteil an dem Einlegeelement gehalten und/oder gedreht werden, ohne dass das Einlegeelement aus dem Formteil rutschen kann.
Nach dem Aufblasen kann ein nicht benötigter Teilbereich, insbesondere ein Kragen- oder Haltebereich, abgetrennt werden. Die Abtrennung kann direkt auf der dem aufgeblasenen Teil abgewandten Seite des Einlegeelements vorgenommen werden.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus auch eine Blasformmaschine zur Durchführung eines der obigen Verfahren. Die Blasformmaschine weist eine Aufnahme zum Halten des Vorformlings in der Blasformmaschine auf. Darüber hinaus umfasst die Blasformmaschine eine Streckvorrichtung zum Strecken des Vorformlings von einer Anfangslänge auf eine Strecklänge. Außerdem weist die Blasformmaschine eine Quetschvorrichtung zum Quetschen des Vorformlings auf, die den Vorformling von einer ersten Breite auf eine kleinere Breite quetschen kann. Weiter ist eine Blasvorrichtung vorgesehen, die zum Aufblasen des Vorformlings zu dem geblasenen Formteil dient. Mit einer derartigen Blasformmaschine können Blasformteile hergestellt werden, welche ein besonders großes Dimensionsverhältnis aufweisen, insbesondere können Formteildurchmesser erzeugt werden, welche mehr als 3,5-mal größer als der Endhalsdurchmesser sind. Die Blasformmaschine kann eine Steuereinheit aufweisen, die insbesondere zur Durchführung eines der oben beschriebenen Verfahren eingerichtet ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Blasformmaschine umfasst diese eine Blasform. Die Blasform kann einen in der Aufnahme eingesetzten Vorformling zumindest teilweise umschließen und gibt zumindest teilweise die Form des geblasenen Formteils vor, da beim Aufblasen des Vorformlings in die fertige geblasene Formteilform das Material gegen die Blasform gedrückt wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Blasformmaschine ist die Streckvorrichtung derart ausgeführt, dass sie einen axial verschiebbaren Streckdorn umfasst, welcher derart angeordnet ist, dass er in einen in der Aufnahme gehaltenen Vorformling eingeführt werden kann, um von innen gegen den Boden des Vorformlings zu drücken und diesen somit in seine gewünschte Länge zu strecken.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Quetschvorrichtung eine veränderbare Öffnung bspw. nach Art einer Kamerablende umfassen. Eine solche Quetschvorrichtung führt zu einer besonders gleichmäßigen Quetschung von allen Seiten.
Die Erfindung betrifft außerdem ein geblasenes Formteil, welches nach einem der obigen Verfahren hergestellt wurde.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung verschiedener Ausführungsformen und der Zeichnungen. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale jeweils für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbezügen.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Vorformlings,
2 zeigt den Vorformling der 1 nach dem Streckprozess,
3 zeigt den Vorformling der 2 nach dem Quetschprozess,
4 zeigt den Vorformling der 3 nach dem Aufblasen,
5 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Vorformlings,
6 zeigt einen Vorformling der 5 mit eingesetztem Einlegeelement,
7 zeigt den Vorformling der 6 nach dem Streckprozess,
8 zeigt den Vorformling der 7 nach dem Quetschprozess,
9 zeigt den Vorformling der 8 nach dem Aufblasen,
10 zeigt das fertige Formteil nach dem Abschneiden eines Kragenbereichs,
11 zeigt eine schematische Darstellung einer Aufnahme und eine Streckvorrichtung,
12 zeigt eine schematische Darstellung einer geöffneten Quetschvorrichtung,
13 zeigt eine schematische Darstellung einer geschlossenen Quetschvorrichtung;

1 zeigt den Querschnitt eines typischen Vorformlings 1, welcher rotationssymmetrisch ausgebildet ist und einen Durchmesser (Anfangshalsbreite) d0 aufweist. Wie oben definiert, entspricht die Anfangshalsbreite d0 bei nicht rotationssymmetrischen Vorformlingen dem Durchmesser des Umkreises um den Vorformling. Der Einfachheit halber werden nachfolgend die Begriffe Breite und Durchmesser unter Berücksichtigung der obigen Definition synonym verwendet. Die Angabe von Längen, Breiten, Durchmessern oder Verhältnissen zwischen diesen Größen beziehen sich dabei jeweils auf die entsprechenden Außenabmessungen des Vorformlings 1 oder des Formteils 4, sofern nicht anders angegeben.
Der Vorformling 1 hat den Durchmesser d0 nicht nur an einem Halsbereich 2, sondern auch über den wesentlichen Teil seiner gesamten Länge (Anfangslänge) L0. Am Ende des Vorformlings 1 weist dieser eine Rundung auf. In 1 ist darüber hinaus die Länge L0' eines Teilbereichs des Vorformlings 1 gezeigt, welcher im späteren Verlauf gestreckt wird. Der Vorformling 1 wird auf eine Temperatur erhitzt, bei der das Material verformt werden kann (Warmformtemperatur). Dabei wird der Vorformling 1 in seinem Halsbereich 2 auf eine wenigstens geringfügig höhere Temperatur erhitzt als an den übrigen Bereichen.
In 2 ist der Vorformling der 1 zu sehen, nachdem dieser mittels einer Streckvorrichtung gestreckt wurde. Der Vorformling 1 wurde dabei von der Anfangslänge L0 auf seine in der 2 dargestellte Länge L1 gestreckt. Dadurch ist auch der in 1 gezeigte Teilbereich lokal gestreckt worden von der Länge L0' auf eine Länge L1'. Durch die Streckung des Vorformlings 1 tritt eine Einschnürung im Halsbereich 2 des Vorformlings 1 auf, so dass dessen Durchmesser auf einen Zwischenhalsdurchmesser (Zwischenhalsbreite) d1 verjüngt wird.
3 zeigt den Vorformling 1 der 2 nach dem Schritt des Quetschens. Der Vorformling 1 wird dabei mithilfe einer Quetschvorrichtung 3 in eine Quetschrichtung 3a im Halsbereich 2 von seinem Zwischendurchmesser d1 auf einen kleineren Durchmesser (Endhalsbreite) d2 verjüngt.
In 4 ist das geblasene Formteil 4 nach dem Aufblasen gezeigt. Während des Aufblasens bleibt die Quetschvorrichtung 3 in Kontakt mit dem Halsbereich 2 des Vorformlings 1, um zu vermeiden, dass sich der Halsbereich 2 beim Aufblasen verformt, insbesondere wieder aufweitet. Das fertige Formteil 4 weist eine Formteillänge La sowie einen maximalen Formteildurchmesser (Formteilbreite) D auf.
Im Nachfolgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren bei Verwendung eines Einlegeelements 5 anhand der 5 bis 10 erläutert. 5 zeigt wieder einen Vorformling entsprechend dem Vorformling der 1. In diesen Vorformling 1 wird nun ein Einlegeelement 5 (siehe 6) eingebracht, welches auf Höhe des Halsbereichs 2 angeordnet wird. Bei dem in 7 gezeigten nachfolgenden Strecken des Vorformlings 1 wird dessen Halsbereich 2 wie oben unter Bezug auf 2 beschrieben von einem Anfangshalsdurchmesser d0 auf einen Zwischenhalsdurchmesser d1 verjüngt. Wie in 7 zu sehen ist, weist das Einlegeelement 5 einen Durchmesser auf, der kleiner ist als der um die doppelte Wandstärke verminderte Zwischenhalsdurchmesser d1, oder mit anderen Worten kleiner als ein Zwischenhalsinnendurchmesser, wodurch das Einlegeelement 5 nach dem Streckprozess noch nicht in Kontakt mit dem Vorformling 1 gerät. Es ist auch möglich, das Einlegeelement erst nach dem Strecken in den Vorformling einzubringen.
In 8 ist der nachfolgende Quetschprozess gezeigt, bei dem der Halsbereich 2 des Vorformlings 1 durch die Quetschvorrichtung 3 in eine Quetschrichtung 3a auf einen Endhalsdurchmesser d2 verjüngt wird, wodurch der Vorformling 1 in Kontakt mit dem Einlegeelement 5 gerät und den Halsbereich 2 des Vorformlings 1 gegen das Einlegeelement 5 drückt.
In 9 ist der nachfolgende Aufblasprozess gezeigt, bei dem die Quetschvorrichtung 3 weiterhin den Halsbereich 2 des Vorformlings 1 gegen das Einlegeelement 5 drückt.
In dem letzten in 10 gezeigten Schritt wird auf einer dem fertig geblasenen Formteil 4 abgewandten Seite des Einlegeelements 5 der Rest des Vorformlings abgetrennt.
In 11 ist eine Streckvorrichtung 6 gezeigt, welche Bestandteil einer erfindungsgemäßen Blasformmaschine sein kann. Ebenso ist eine Aufnahme 9 gezeigt, mit der der Vorformling in der Blasmaschine gehalten werden kann. Die Streckvorrichtung 6 weist als zentrales Element einen Streckdorn 7 auf. Dieser ist axial verschiebbar und kann daher zum Strecken eines Vorformlings 1 verwendet werden. Der Streckdorn 7 kann als Blasdorn hohl ausgeführt sein, sodass durch den Streckdorn 7 ein Gas zum Aufblasen des Vorformlings 1 zum fertigen geblasenen Formteil 4 eingeströmt werden kann. Die Blasformmaschine kann eine ebenfalls in 11 dargestellte Haltevorrichtung 10 aufweisen, mit der das Einlegeelement 5 gehalten und bevorzugt relativ zum Halsbereich des Vorformlings positioniert werden kann.
12 zeigt eine Quetschvorrichtung 3, die in der Art einer Kamerablende ausgeführt ist. Die Quetschvorrichtung 3 weist sechs gleichartige Quetschelemente 8 auf, die derart bewegt werden können, dass die Quetschvorrichtung 3 von dem in 12 gezeigten geöffneten Zustand in den in 13 gezeigten geschlossenen Zustand überführt werden kann. Die Öffnung der Quetschvorrichtung 3 hat in dem geöffneten Zustand der 12 eine Breite dQ, die an der engsten Stelle größer ist als der Zwischenhalsdurchmesser des Vorformlings, sodass der Vorformling 1 nach dem Strecken in die Quetschvorrichtung 3 in geöffnetem Zustand eingeführt werden kann. Die Quetschvorrichtung 3 kann auch eine Breite dQ aufweisen, die größer ist als der Anfangshalsdurchmesser d0 des Vorformlings 1, sodass die Quetschvorrichtung 3 derart in einer Blasformmaschine angeordnet sein kann, dass der Vorformling 1 bereits vor dem Strecken mit seinem Halsbereich 2 in der Quetschvorrichtung 3 angeordnet ist. In dem in 13 gezeigten geschlossenen Zustand hat die Quetschvorrichtung 3 eine Öffnung, deren Durchmesser im Wesentlichen dem Endhalsdurchmesser d2 entspricht. Daher kann mit der Quetschvorrichtung 3 der Vorformling an dessen Halsbereich 2 von einem Zwischenhalsdurchmesser d1 auf einen Endhalsdurchmesser d2 gequetscht werden, indem sich die sechs Quetschelemente 8 gegen den Halsbereich 2 des Vorformlings 1 bewegen. Anstelle der beschriebenen, nach Art einer Kamerablende funktionierenden Quetschvorrichtung 3 kann auch eine andere Vorrichtung vorgesehen werden, welche eine gleichmäßige radiale Quetschung des Vorformlinghalses 2 ermöglicht, bspw. eine sich zuziehende Schlinge.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung lässt sich ein geblasenes Formteil 4 herstellen, dessen Dimensionsverhältnisse über die im Stand der Technik bekannten Möglichkeiten hinausgehen.
Bezugszeichenliste

1: Vorformling
2: Halsbereich
3: Quetschvorrichtung
3a: Quetschrichtung
4: geblasenes Formteil
5: Einlegeelement
6: Streckvorrichtung
7: Streckdorn
8: Quetschelement
9: Aufnahme
10: Haltevorrichtung
d0: Anfangshalsbreite
d1: Zwischenhalsbreite
d2: Endhalsbreite
D: Formteilbreite
L0: Anfangslänge
L0': Anfangslänge Teilbereich
L1: Strecklänge
L1': Länge Teilbereich nach Strecken
La: Formteillänge

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 2606355 A1 [0005]

Claims

Verfahren zum Blasformen eines Formteils (4) umfassend: - Bereitstellen eines Vorformlings (1) mit einer Anfangslänge (L0) und einem Halsbereich (2) mit einer Anfangshalsbreite (d0); - Erwärmen des Vorformlings (1) bis auf eine Temperatur, bei der der Vorformling (1) verformt werden kann; - Strecken des Vorformlings (1) von der Anfangslänge (L0) auf eine Strecklänge (L1) derart, dass der Halsbereich (2) von der Anfangshalsbreite (d0) auf eine Zwischenhalsbreite (d1) verjüngt wird; gekennzeichnet durch - ein nach dem Strecken durchgeführtes Quetschen des Vorformlings (1) an dem Halsbereich (2) mittels einer Quetschvorrichtung (3) derart, dass der Halsbereich (2) von der Zwischenhalsbreite (d1) auf eine Endhalsbreite (d2) verjüngt wird; - Aufblasen des Vorformlings (1) zu einem geblasenen Formteil (4).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während des Aufblasens des Vorformlings (1) die Quetschvorrichtung (3) in Kontakt mit dem Halsbereich (2) gehalten wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Strecken in mehreren Streckschritten durchgeführt wird und zwischen den Streckschritten der Vorformling (1) erwärmt und/oder abgekühlt wird, insbesondere wobei der Vorformling (1) am Halsbereich (2) erwärmt und/oder an einer von dem Halsbereich (2) verschiedenen Stelle abgekühlt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Zwischenhalsbreite (d1) zur Anfangshalsbreite (d0) höchstens 0,9, bevorzugt höchstens 0,7, besonders bevorzugt höchstens 0,5 beträgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Endhalsbreite (d2) zur Zwischenhalsbreite (d1) höchstens 0,95, bevorzugt höchstens 0,9, besonders bevorzugt höchstens 0,85 beträgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Strecklänge (L1) zur Anfangslänge (L0) mindestens 1,3, bevorzugt mindestens 1,5, besonders bevorzugt mindestens 1,7 beträgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Länge eines Teilbereichs (L1') des Vorformlings (1) nach dem Strecken zur Länge desselben Teilbereichs vor dem Strecken (L0') mindestens 1,5, bevorzugt 2,2, besonders bevorzugt 3,0 beträgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das geblasene Formteil (4) eine Formteillänge (La) aufweist und das Verhältnis der Formteillänge (La) zur Endhalsbreite (d2) mindestens 8, bevorzugt mindestens 10, besonders bevorzugt mindestens 11 beträgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das geblasene Formteil (4) eine Formteilbreite (D) aufweist und das Verhältnis der Formteilbreite (D) zur Endhalsbreite (d2) mindestens 5, bevorzugt mindestens 7, besonders bevorzugt mindestens 10 beträgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Einlegeelement (5) innerhalb des Vorformlings (1) auf Höhe des Halsbereichs (2) angeordnet wird, wobei die Breite des Einlegeelements (5) kleiner ist als die Zwischenbreite (d1) und wobei bei dem Quetschen der Halsbereich (2) gegen das Einlegeelement (5) gedrückt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegeelement (5) axial und/oder rotatorisch formschlüssig in dem geblasenen Formteil (4) gehalten wird.
Blasformmaschine zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend - eine Aufnahme (9) zum Halten des Vorformlings (1) in der Blasformmaschine, - eine Streckvorrichtung (6) zum Strecken des Vorformlings (1) von einer Anfangslänge (L0) auf eine Strecklänge (L1), - eine Quetschvorrichtung (3) zum Quetschen des Vorformlings (1) von einer ersten Breite (d1) auf eine kleinere Breite (d2); - eine Blasvorrichtung zum Aufblasen des Vorformlings (1) zu dem geblasenen Formteil (4).
Blasformmaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Blasformmaschine eine Blasform umfasst, die einen in der Aufnahme eingesetzten Vorformling (1) zumindest teilweise umschließt und die die Form des geblasenen Formteils (4) zumindest teilweise bestimmt.
Blasformmaschine nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Streckvorrichtung (6) einen axial verschiebbaren Streckdorn (7) umfasst, der in einen in der Aufnahme gehaltenen Vorformling (1) eingeführt werden kann, um von innen gegen einen Boden des Vorformlings (1) zu drücken.
Blasformmaschine nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Quetschvorrichtung (3) eine veränderbare Öffnung, insbesondere nach Art einer Kamerablende umfasst.
Geblasenes Formteil (4), hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11.