-
Die Erfindung betrifft eine Form nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine Vorrichtung gemäß Anspruch 15.
-
Bekannt ist das Herstellen von gefüllten Behältern bzw. Flaschen aus Vorformlingen durch unter Druck in den Vorformling eingeleitetes flüssiges Füllgut, siehe beispielsweise
DE 10 2017 010 272 B3 und
DE 10 2018 107 676 A1 .
-
Die Vorformlinge aus thermoplastischem Material werden vor dem Umformen bzw. Füllen thermisch konditioniert. Erst danach werden die Vorformlinge in eine Form eingesetzt. Nach dem Umformen und Befüllen wird der aus dem Vorformling entstandene Behälter der Form entnommen und abgefördert.
-
Die Form ist mehrteilig und besteht typischerweise aus zwei Formschalen, welche auch als Formhälften bezeichnet werden, und einer im Verhältnis zu den Formschalen kleinen Bodenform. Die Formschalen werden bei geschlossener Form entlang einer insbesondere aufrechten Trennebene zusammengehalten. In der Trennebene kommt eine Trennfläche der einen Formschale auf einer Trennfläche der anderen Formschale zu liegen.
-
Die Form kann Teil einer Form- und Füllstation sein. Mehrere Form- und Füllstationen können Teile einer Vorrichtung zum Herstellen der Behälter sein. Die Vorrichtung ist beispielsweise ein um eine vertikale Drehachse rotierendes Arbeitsrad, auf dem in Umfangsrichtung aufeinanderfolgend die Stationen mit den Formen zur Aufnahme und zum Ausformen der Behälter vorgesehen sind und mit dem Arbeitsrad umlaufen, siehe auch
DE 10 2018 107 676 A1 .
-
Die Formschalen werden bei geschlossener Form durch hydraulische oder mechanische Mittel gegeneinander gepresst. Bei geöffneter Form sind die Formschalen so weit voneinander abgehoben oder auseinander geschwenkt, dass der ausgeformte und befüllte Behälter entnehmbar ist. Die Formschalen können austauschbar und/oder in bewegbaren Formträgern gehalten sein.
-
Vor dem Zusammenführen und Schließen der Formschalen wird der Vorformling zugeführt und in der Höhe der Formschalen bereitgehalten. Die Formschalen umschließen mit ihren Kopfbereichen einen oberen Teil des Vorformlings. Ein darunterliegender Abschnitt des Vorformlings ragt nach dem Schließen der Form in dieselbe hinein, nicht jedoch über die volle Höhe der Form, also nicht bis zur Bodenform.
-
Das Befüllen und Ausformen der Vorformlinge in der geschlossenen Form erfolgt durch das über eine Düse zugeführte Füllgut. Die Düse wird auf eine Öffnung des Vorformlings aufgesetzt und nach dem Befüllen wieder abgenommen. Dabei können Füllgutspritzer außen auf der Form verbleiben und nach dem Öffnen der Form auf die Trennflächen gelangen. Auch können Füllgutspritzer auf Trennflächen noch nicht geschlossener Formen in benachbarten Form- und Füllstationen gelangen. Ursachen für Füllgutspritzer können auch Leckagen, geborstene Behälter oder überschwappende Behälter sein.
-
Auf den Vorformling und in das Innere der Form im Übrigen sollen keine Tropfen des Füllgutes gelangen. Zum einen wird dadurch die Oberflächentemperatur des Vorformlings beeinflusst, so dass eine erforderliche Temperaturkennlinie beim Verformen und Befüllen nicht eingehalten wird. Zum anderen beeinflusst Flüssigkeit auf dem Vorformling oder in der Form auch die Oberfläche des ausgeformten Behälters.
-
Das Schließen der Form durch Bewegung der Formschalen relativ zueinander erfolgt in modernen Vorrichtungen mit hoher Geschwindigkeit. Auf den Trennflächen vorhandene Tropfen des Füllgutes können dadurch in Richtung auf den Vorformling bzw. in das Innere der Form verdrängt werden oder sogar spritzen.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Form, die derart gestaltet ist, dass möglichst wenig oder keine Füllgutspritzer von den Trennflächen in das Innere der Form und/oder auf den Vorformling gelangen können.
-
Zur Lösung der Aufgabe weist die erfindungsgemäße Form die Merkmale des Anspruchs 1 auf. Vorgesehen ist eine Form zum Herstellen von Behältern durch Einleiten eines Füllgutes unter Druck in einen im Inneren der Form bereitgehaltenen Vorformling, wobei die Form zumindest zwei Formschalen aufweist, welche nach einer Schließbewegung im Bereich von Trennflächen und einer gemeinsamen Trennebene aneinander anliegen und zum Öffnen und zur Entnahme des Behälters auseinander bewegbar sind.
-
Erfindungsgemäß sind zumindest entlang von Teilbereichen der Trennflächen Schutzmittel vorgesehen, welche gegen eine Bewegung von Flüssigkeitstropfen auf den Trennflächen in Richtung auf das Innere der Form wirksam sind.
-
Die Schutzmittel sind vorzugsweise derart angeordnet oder ausgebildet, dass auf den Trennflächen vorhandene Flüssigkeitstropfen beim Schließen der Form nicht in das Innere der Form gelangen können. Dadurch bleibt auch der Vorformling frei von Flüssigkeitstropfen.
-
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung kann als Schutzmittel wenigstens eine - bei geschlossener Form - in die Trennebene ragende Erhebung im Bereich wenigstens einer der Trennflächen vorgesehen sein. Vorteilhafterweise erstreckt sich die Erhebung von der Trennfläche aus. Die Erhebung kann in einem definierten Winkel zur Trennfläche stehen, vorzugsweise senkrecht zur Trennfläche. Möglich ist aber auch eine relativ zur Trennfläche schräg gerichtete Erhebung. Die Erhebung wirkt als physische Sperre gegen das Verdrängen von Flüssigkeit auf der Trennfläche in Richtung zum Inneren der Form.
-
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung kann in einer der Erhebung gegenüberliegenden Trennfläche eine Vertiefung vorgesehen sein, derart, dass die Erhebung in die Vertiefung hineinragt. Erhebung und Vertiefung korrespondieren miteinander und bilden für eventuell vorhandene Flüssigkeit ein Labyrinth bzw. eine im Verhältnis zur Trennfläche deutlich vergrößerte Oberfläche. Dadurch kann sich die von der Trennfläche beim Schließen der Form verdrängte Flüssigkeit auf der vergrößerten Oberfläche absetzen und gelangt nicht in das Innere der Form.
-
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung kann eine Oberfläche der Erhebung von einer Oberfläche der Vertiefung einen Abstand aufweisen. Dies erleichtert die Bearbeitung von Erhebung und Vertiefung. Außerdem bildet der Abstand ein Volumen, in dem sich verdrängte Flüssigkeit sammeln kann, ohne in das Innere der Form zu gelangen.
-
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung können beide Trennflächen sowohl wenigstens eine Erhebung als auch eine Vertiefung aufweisen. Dies verstärkt die Labyrinthwirkung bzw. die Vergrößerung der benutzbaren Oberfläche. Auch können auf jeder Trennfläche mehrere Erhebungen und/oder Vertiefungen vorgesehen sein.
-
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung können als Schutzmittel Dichtmittel vorgesehen sein. Das Dichtmittel wirkt als unüberwindbare physische Barriere für auf einer der Trennflächen vorhandene Flüssigkeit.
-
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung kann als Dichtmittel eine Dichtlippe vorgesehen sein. Dichtlippen stehen für alle möglichen Anwendungszwecke zur Verfügung. Besonderer Entwicklungsaufwand kann vermieden werden.
-
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung kann die Dichtlippe in einer Vertiefung der Trennfläche angeordnet sein und aus der Vertiefung herausragen. Dadurch kann die Dichtlippe schon vor dem Schließen der Form als physische Barriere gegen die Ausbreitung von Flüssigkeit wirksam sein. Bei geschlossener Form, also bei aneinander anliegenden Trennflächen, kann die Dichtlippe von der ihr gegenüberliegenden Trennfläche in die Vertiefung teilweise zurückgedrückt sein. Die Elastizität der Dichtlippe und das in der Vertiefung zur Verfügung stehende Volumen sind darauf abgestimmt.
-
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung kann eine der Dichtlippe gegenüberliegende Dichtfläche keine Vertiefung oder Erhebung aufweisen. Die der Dichtlippe gegenüberliegende Dichtfläche ist vorzugsweise Teil der der Dichtlippe gegenüberliegenden Trennfläche. Alternativ kann diese Trennfläche eine Vertiefung zur Aufnahme der Dichtlippe aufweisen. Eine mit der Dichtlippe korrespondierende Dichtfläche kann dann in der Vertiefung vorgesehen sein.
-
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung kann das Schutzmittel näher an einer Innenseite der Form als an einer Außenseite der Form vorgesehen sein. Vorzugsweise ist das Schutzmittel dicht an der Innenseite der Form vorgesehen. Flüssigkeit auf den Trennflächen kann so besonders wirksam vom Eintritt in das Innere der Form abgehalten werden.
-
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung reicht das Schutzmittel nicht bis an die Innenseite der Form heran, so dass ausgehend von der Innenseite der Form, innere Teilbereiche der Trennflächen bei geschlossener Form aneinander anliegen. Die Innenseite der Form wird so nicht durch vorgesehene Schutzmittel beeinflusst, ebenso nicht eine Außenseite eines mit der Form hergestellten Behälters. Die aneinander anliegenden inneren Teilbereiche der Trennflächen nehmen die beim Schließen und Zuhalten der Form wirksamen Kräfte auf, zusammen mit äußeren Teilbereichen der Trennflächen.
-
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung können die Schutzmittel zumindest benachbart zum Vorformling vorgesehen sein. Der Vorformling erstreckt sich von seiner oberen Öffnung - der späteren Behälteröffnung - nach unten in einen oberen Teil der Form hinein. Beispielsweise erstreckt sich der Vorformling über ein oberes Viertel oder Drittel der Form. Entsprechend können die Schutzmittel zumindest in derselben Höhe der Form wie der Vorformling vorgesehen sein. Vorteilhafterweise erstrecken sich die Schutzmittel über die Länge des Vorformlings nach unten hinaus, insbesondere ausgehend von einer oberen Öffnung der Form.
-
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung können sich die Schutzmittel über die volle Länge der Trennflächen erstrecken. Bei aufrechter Form mit nach oben gerichteter Öffnung verlaufen auch die Trennflächen von der Öffnung der Form bis zum Boden, ebenso die Schutzmittel.
-
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung weist die Form eine Kontur zum Herstellen von Flaschen auf. Insbesondere für Flaschen aus thermoplastischem Werkstoff ist das Formen und Füllen in einem Arbeitsgang vorteilhaft.
-
Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zum Herstellen von gefüllten Behältern aus Vorformlingen durch unter Druck in den Vorformling eingeleitetes flüssiges Füllgut und mit wenigstens einer Form nach einem der Ansprüche 1 bis 14. Bei einer derartigen Vorrichtung kann es sich beispielsweise um ein Arbeitsrad mit mehreren Form- und Füllstationen handeln oder um eine auf andere Weise konzipierte Anlage zum Formen und Füllen der Behälter. Die Vorrichtung kann auch eine einzelne Form- und Füllstation sein.
-
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen. Vorteilhafte Ausführungsbeispiele werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine Seitenansicht einer aufrecht stehenden Form mit Trennebene senkrecht zur Bildebene,
- 2 einen Schnitt der Form gemäß 1 entlang der Linie A-A, zur Darstellung einer der beiden Formschalen und mit in der Form gehaltenem Vorformling,
- 3 einen Schnitt entlang der Linie B-B in 2, mit Erhebung und Vertiefung im Bereich von Trennflächen,
- 4 ein Detail C aus 3,
- 5 eine zweite Ausführungsform mit einer Darstellung analog 2 und mit Dichtlippe, zur Vereinfachung ohne Vorformling,
- 6 einen Schnitt entlang der Linie B-B in 5, mit Dichtstreifen im Bereich einer der Trennflächen,
- 7 das Detail C in 6.
-
In 1 ersichtlich sind Teile einer Form 10 zum Herstellen von Flaschen aus thermoplastischem Material. Die Form 10 weist zwei Formschalen 11, 12 auf, welche entlang einer aufrechten Trennebene 13 mit Trennflächen 14, 15 aneinander anliegen.
-
Bei geschlossener Form entsprechend der Darstellung in 1 werden die Formschalen 11, 12 durch hier nicht gezeigte hydraulische oder mechanische Druckmittel gegeneinander gedrückt. Die Trennflächen 14, 15 nehmen die dabei wirksamen Druckkräfte auf.
-
Die Formschalen 11, 12 werden auch als Formhälften bezeichnet. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Formschalen 11, 12 so gearbeitet, dass ein unteres Ende 16 der Form 10 durch einen separaten Formboden 17 verschlossen ist.
-
Ein oberes Ende 18 der Form weist eine Öffnung 19 auf, in der ein Vorformling 20 gehalten ist, wie in den 1, 2 dargestellt.
-
Der Vorformling 20 weist an seinem oberen Ende 21 einen Hals 22 mit Gewinde 23 und darunter angeordnetem Tragring 24 auf. Der Tragring 24 stützt sich auf einem Öffnungskragen 25 der Form 10 ab.
-
Zum Einsetzen in die Form 10 wird der Vorformling 20 in der gezeigten Position bereitgehalten, während die Formschalen 11, 12 zum Schließen gegeneinander bewegt werden. Der Formboden 17 kann ebenfalls in der dargestellten Position bereitgehalten oder anschließend eingesetzt werden. Nach dem Schließen der Form 10 wird das Füllgut unter Druck in den Vorformling 20 eingeleitet, so dass dieser sich bis zur Anlage an Innenseiten der Form 10 ausdehnt. Dabei kann in bekannter Weise eine Reckstange zum Strecken des Vorformlings zur Anwendung kommen.
-
Um eine präzise und möglichst geringe Fertigungstoleranzen aufweisende Herstellung der Flaschen zu gewährleisten, werden die Vorformlinge 20 mit definierter Temperatur bereitgehalten. Ebenso sind Temperatur des Füllgutes und der Form sowie der Druck des Füllgutes und dessen Einwirkzeit genau vorgegeben. Auch kleine Abweichungen dieser Parameter können zu Störungen im Herstellungsprozess und/oder zu fehlerhaften Flaschen führen.
-
Zum Befüllen und Verformen der Vorformlinge 20 wird eine hier nicht gezeigte Düse auf den Hals 22 aufgesetzt. Beim Abnehmen der Düse nach dem Befüllen und Verformen können Tropfen des Füllgutes außen auf die Form 10 und/oder auf Trennflächen 14, 15 der bereits geöffneten Form 10 gelangen. Die Flüssigkeit soll nicht in das Innere der Form 10 gelangen, insbesondere nicht auf den Vorformling 20. Dadurch können sich Änderungen im Temperaturprofil der betroffenen Oberflächen ergeben, so dass die Verformung anders als vorausberechnet verläuft. Auch kann die Flüssigkeit die Oberflächengüte und Struktur beeinflussen.
-
Zur Vermeidung des Eindringens von Flüssigkeit von den Trennflächen 14, 15 in das Innere der Form 10 weisen die Trennflächen 14, 15 in diesem Ausführungsbeispiel spezielle Schutzmittel auf. Wie anhand der 2, 3 und 4 ersichtlich, handelt es sich bei den Schutzmitteln um Erhebungen 26, 27 und Vertiefungen 28, 29 im Bereich der Trennflächen 14, 15.
-
Die Erhebung 26 ist ein insbesondere durchgehender Steg, der entlang der Trennfläche 14 der Formschale 11 verläuft und - bei geschlossener Form 10 - über die Trennebene 13 hervorsteht. Korrespondierend dazu weist die Trennfläche 14 der Formschale 12 als Vertiefung 29 eine Nut auf, welche die Erhebung 26 aufnimmt.
-
An die Vertiefung 29 schließt in Richtung auf das Innere der Form die Erhebung 27 an, die hier ebenfalls ein insbesondere durchgehender Steg ist, welcher über die Trennebene 13 übersteht. Dazu passend weist die Trennfläche 14 der Formschale 11 die Vertiefung 28 nach Art einer Nut auf.
-
In Richtung auf das Innere der Form schließen an die Erhebung 27 und die Vertiefung 28 schmale innere Bereiche 30, 31 der Trennflächen 14, 15 an. Von der Erhebung 26 und der Vertiefung 29 erstrecken sich nach außen hin, in Richtung eines Pfeils 32 in 4 breite äußere Bereiche 33, 34 der Trennflächen 14, 15.
-
Das Größenverhältnis der breiten Bereiche 33, 34 zu den schmalen Bereichen 30, 31 beträgt etwa 2:1 bis 10:1, vorzugsweise 5:1, wie in 4 dargestellt. Die breiten äußeren Bereiche sollen so groß wie möglich sein, während die schmalen inneren Bereiche noch ausreichend stabil sein sollen, um den beim Schließen und Festhalten der Form wirksamen Druck aufnehmen zu können, damit die Innenseite der Form unverändert bleibt.
-
Erhebungen 26, 27 und Vertiefungen 28, 29 sind hier so gearbeitet, dass ein aus rechten Winkeln bestehendes Labyrinthprofil gebildet ist. Andere Labyrinthprofile sind möglich, etwa eine Sinus-Linie oder aneinander anschließende V-Profile.
-
Die Vertiefungen 28, 29 sind größer ausgebildet, als dies zur Aufnahme der Erhebungen 26, 27 erforderlich wäre. Dadurch ist ein labyrinthartiger Spalt 35 gebildet, der in diesem Bereich die Oberfläche der Trennflächen 14, 15 vergrößert und verdrängte Flüssigkeit aufnehmen kann.
-
In einer nicht gezeigten Ausführungsform ist nur eine Erhebung mit nur einer Vertiefung vorgesehen. Der Spalt 35 ist dann nur halb so groß wie in der Darstellung gemäß 4. Ein größeres Volumen des Spalts kann erzielt werden durch eine kleinere Erhebung oder eine größere Vertiefung.
-
Erhebungen 26, 27 und Vertiefungen 28, 29 erstrecken sich in diesem Ausführungsbeispiel über die gesamte Länge der Trennflächen 14, 15 entsprechend der Höhe der Formschalen 11, 12.
-
In einer nicht gezeigten Ausführungsform erstrecken sich die Erhebungen und Vertiefungen nur in einem oberen Bereich der Formschalen 11, 12, nämlich jeweils gegenüber dem Vorformling 20.
-
Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Schutzmittels wird anhand der 5 bis 7 erläutert. Vorgesehen ist hier ein Dichtstreifen 36 mit einer Dichtlippe 37. Die Dichtlippe 37 ist relativ zur Trennebene 13 schräg gerichtet, insbesondere unter einem Winkel von etwa 30° oder weniger und zugleich auswärtsgerichtet, in Richtung eines Pfeils 38.
-
Der Dichtstreifen 36 ist hier ausschließlich in der Trennfläche 14 der Formschale 12 angeordnet, nämlich in einer nutartigen Vertiefung 39, welche einen Absatz 40 aufweist. Bedingt durch den Absatz 40 ist der Dichtstreifen 36 sicher in der Vertiefung 39 gehalten, während die in Richtung des Pfeils 38 längere Dichtlippe 37 ausreichend Platz zur Verfügung hat. Innerhalb der Vertiefung 39 besteht neben dem Dichtstreifen 36 genügend Volumen für die Aufnahme verdrängter Flüssigkeit zur Verfügung.
-
Eine Dichtkante 41 der Dichtlippe 37 kommt an der Trennfläche 15 zu liegen. Die Trennfläche 15 hat im Bereich der anliegenden Dichtkante 41 die Funktion einer Dichtfläche. Dichtlippe 37 und/oder Dichtstreifen 36 sind vorzugsweise elastisch.
-
Auch in dieser Ausführungsform ist ein äußerer breiter Bereich 42 der Trennfläche 14 deutlich größer als ein innerer schmaler Bereich 43. Hinsichtlich der Größenverhältnisse der Bereiche 42, 43 und der Erstreckung der Schutzmittel in aufrechter Richtung bzw. in Richtung der Formschalen 11, 12, gelten dieselben Überlegungen wie zuvor im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel der 1 bis 4.
-
Anstelle des gezeigten Dichtstreifens können auch Dichtstreifen anderer Formen und Querschnitte im Bereich einer der beiden Trennflächen oder in beiden einander gegenüberliegenden Trennflächen vorgesehen sein.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Form
- 11
- Formschale
- 12
- Formschale
- 13
- Trennebene
- 14
- Trennflächen
- 15
- Trennflächen
- 16
- unteres Ende
- 17
- Formboden
- 18
- oberes Ende
- 19
- Öffnung
- 20
- Vorformling
- 21
- oberes Ende
- 22
- Hals
- 23
- Gewinde
- 24
- Tragring
- 25
- Öffnungskragen
- 26
- Erhebung
- 27
- Erhebung
- 28
- Vertiefung
- 29
- Vertiefung
- 30
- schmaler Bereich
- 31
- schmaler Bereich
- 32
- Pfeil
- 33
- breiter Bereich
- 34
- breiter Bereich
- 35
- Spalt
- 36
- Dichtstreifen
- 37
- Dichtlippe
- 38
- Pfeil
- 39
- Vertiefung
- 40
- Absatz
- 41
- Dichtkante
- 42
- breiter Bereich
- 43
- schmaler Bereich
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102017010272 B3 [0002]
- DE 102018107676 A1 [0002, 0005]
