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Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Hers.t*31en gefüllter
und verschlossener Behälter aus thermoplastischem Kunststoff Die Erfindung betrifft
ein Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen gefüllter und verschlossener Behälter
aus thermoplastischem Kunststoff, bei dem ein vom Extruder ausgepreßter Kunststoffschlauch
in noch plastischem Zustand von mit gleicher Geschwindigkeit mit dem Schlauch bewegten
Behälterformteilen eingeschlossen, in der so gebildeten Form durch einen Innendruck
aufgeblasen, der entstandene Behälter bei noch bestehender Verbindung mit dem ausgepreßten
Schlauch gefüllt und dann der gefüllte Behälter durch Trennschweißen geschlossep
und vereinzelt wird.
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Es ist bereits bekannt, bei der kontinuierlichen Herstellung und
Füllung von aus einem Kunststoffschlauch gebildeten Behältern das Füllmedium zugleich
zum Abkühlen des Schlauches zu verwenden und den Schlauch in noch plastischem Zustand
zwischen mit Extrudiergeschwindigkeit bewegten Klemm- und Schneidbacken hindurchzuführen.
Diese Art der Behälterherstellung ist jedoch nur beschränkt anwendbar, da nicht
alle Füllgüter mit dem verhältnismäßig heißen Schlauch in Berührung gebracht werden
können und da außerdem keine vorbestimmt ausgeformten und damit inhaltsgleichen
Behälter gefertigt werden.
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Bei einem anderen Verfahren zur Herstellung von Behältern mit dem
Durchmesser des extrudierten Schlauches sind mit dem Schlauch bewegte Formteile
vorgesehen, welche eine Einschnürung des Schlauches an vorbestimmten Stellen sowie
eine Verschweißung der Schlauchwandungen unter Bildung des Halsteiles des jeweils
gerade gefüllten Schlauchabschnittes sowie unter Formung des Bodens des gerade extrudierten
Schlauchabschnittes bewirken, wobei zur Ausformung des von den bewegten Formbacken
umschlossenen Raumes mittels eines durch den extrudierten Schlauch geführten kombinierten
Blasfülldornes ein Innendruck erzeugt wird, während gleichzeitig durch Trennschweißen
der gefüllte Behälter geschlossen und abgetrennt wird. Bei diesem bekannten Verfahren
erfolgt lediglich eine Formung des Bodens und Halsteiles, während die übrige Behälterform
von dem extrudierten Schlauch bestimmt ist, wobei die Füllung der Schlauchabschnitte
unmittelbar nach dem Extrudieren erfolgt. Demgemäß ist das bekannte Verfahren nur
für Füllmedien geeignet, die eine größere Erwärmung vertragen, ohne daß hierbei
die Möglichkeit des Ausformens des gesamten Behälters auf ein vorbestimmtes Volumen
gegeben ist.
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Um durch Aufweiten und Umformen von extrudierten Schlauchabschnitten
Behälter vorbestimmter Volumina zu erhalten, hat man weiterhin mehrere in Extrudierrichtung
reihenförmig angeordnete teilbare und mit Extrudiergeschwindigkeit bewegte Formen
vorgesehen, die nach Aufnahme des extrudierten Schlauches durch Evakuieren zu einer
Aufweitung des aufgenommenen Schlauchstückes führen und hierdurch eine Ausformung
bewirken. Dieses bekannte Verfahren dient ausschließlich zur Herstellung hohler,
ungefüllter Behälter, die nach ihrer Fertigung besonderen Fülleinrichtungen zugeführt
werden müssen.
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Schließlich hat man zur taktweisen Herstellung gefüllter Behälter
ein durch eine feststehende Mehrfachform geführtes Schlauchstück an aufeinanderfolgenden
Stellen gefüllt bzw. aufgeblasen, wobei durch den Füllvorgang des jeweils zuletzt
aufgeblasenen Behälters die Blasluft in den neu zu formenden Schlauchabschnitt verdrängt
wird. Diese Art der Formung und des Füllens der Behälter hat den Nachteil, daß der
Fülldruck stets wesentlich höher gehalten werden muß als der Blasdruck, so daß erhebliche
bauliche Aufwendungen für die Erzeugung des Fülldruckes notwendig sind. Dabei kann
diese Formung nicht während des fortlaufenden Extrudiervorganges des Schlauches
vorgenommen und somit auch nicht die bei der Schlauchherstellung erzeugte Wärme
ausgenutzt werden.
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Aufgabe der Erfinduag ist es, ein Verfahren der einleitend genannten
Art zu schaffen, welches gegenüber dem Bekannten zu einer erheblichen Leistungssteigerung
führt und unter Ausnutzung der Extrudierwärme das Formen von Behältern mit beliebigen
Hals- und Bodenteilen und vorbestimmtem, gleichbleibendem Volumen gestattet, jedoch
zu einer ausreichenden Abkühlung, insbesondere der dick-
wandigen
Behälterteile führt, so daß auch wärmeempfindliche Medien während der kontinuierlichen
Herstellung der Behälter eingefüllt werden können.
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Zur Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich das eingangs beschriebene
Verfahren erfindungsgemäß dadurch, daß der extrudierte Kunststoffschlauch zuerst
im Abstand der Behälterlänge in den Hals- und Bodenbereichen des späteren Behälters
verformt, dann die gesamte Behälterstützform gebildet und unter zwischenzeitlicher
Füllung des vorhergehend geformten und aufgeblasenen und nur am Boden abgestützten
Behälters der in der Form eingeschlossene Schlauchteil aufgeblasen wird.
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Durch die Aufteilung der Arbeitsgänge erreicht man einen gleichzeitigen
und schnellen Ablauf des Blas- und Füllvorganges, wobei die Hals- und Bodenbereiche
der Behälter längere Zeit als die übrigen Behälterteile mit den zugehörigen Formteilen
in Berührung bleiben und somit intensiver gekühlt werden, ohne daß zur Durchführung
des Verfahrens ein größerer Aufwand als beim Bekannten erforderlich wäre.
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Zur Ausübung des Verfahrens dient eine Vorrichtung mit einem durch
den extrudierten Kunststoffschlauch geführten kombinierten Blasfülldorr sowie mit
dem ausgepreßten Schlauch mit bewegbaren Formbackenpaaren, die sich erfindungsgemäß
dadurch kennzeichnet, daß der Blasfüllstift längsverschieblich gehalten ist und
daß zur Bildung der Blas- und Stützform zwei Hals-Boden-Formbackenpaare sowie ein
Körper-Formbackenpaar vorgesehen sind, während zum Abtrennen des gefüllten Behälters
von dem Folgebehälter zwei Druckbackenpaare dienen, wobei die Form- und Druckbackenpaare
in ihrer Bewegung so gesteuert sind, daß sie nach dem Öffnen mit einer gegenüber
der Extrudiergeschwindigkeit größeren Geschwindigkeit in die Ausgangsstellung zurückkehren.
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Der längsverschieblich gehaltene kombinierte Blasfüllstift dient
dabei mit den Hals-Boden-Formbackenpaaren, welche ihn umschließen, zugleich zum
Kalibrieren des Behälterhalses.
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Da alle Arbeitsbewegungen im Gleichtakt und in bestimmter Beziehung
zur Extrudiergeschwindigkeit ablaufen, wobei nur die Rücklaufbewegungen der Form-
bzw. Druckbacken unterschiedlich schnell durchgeführt werden müssen, sind die hierzu
erforderlichen Steuereinrichtungen verhältnismäßig einfach aufgebaut und bereits
für das Takt-Förderverfahren in mannigfaltiger Ausführung bekannt. Die verschiedenen
Arbeitsstellungen des kombinierten Blasfüllstiftes lassen sich durch seine in Längsrichtung
verschiebbare Anordnung ohne Schwierigkeiten verwirklichen.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der Blasfüllstift mit
einem zusätzlichen Rohr zur Abführung der Blasluft beim Füllen der Behälter ausgerüstet.
Hierbei empfiehlt es sich, zur Erzielung eines einfachen Aufbaues des Blasfüllstiftes
sämtliche Zu- und Abführungsrohre in einem gemeinsamen Rohr unterzubringen, wobei
dieses zugleich als Abführrohr für die Blasluft bei der Behälterfüllung dienen kann.
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Um den Füllvorgang stets nur dann einzuleiten, wenn auch ein ausgeformter
Behälter die Füllstellung erreicht hat, empfiehlt es sich, eine Steuerung des Füllvorganges
vorzusehen, welche die Füllung nur dann zuläßt, wenn sich ein ausgeformter Behälter
in der Füllstellung befindet. Zu diesem Zweck sieht
die Erfindung vor, daß in der
Blasform oder einem nachgeschalteten Durchlaufschacht eine von der Wandung des aufgeblasenen
Behälters betätigte elektrische Schalteinrichtung angeordnet ist. Sollte durch Aufreißen
der Behälterwandung während des Blasens oder durch eine andere Störung eine Ausformung
des Behälters nicht erfolgen, so wird auch nicht die Schalteinrichtung betätigt
und damit der Füllvorgang in dem nachfolgenden Arbeitsgang nicht ausgelöst.
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In den Zeichnungen sind beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung
wiedergegeben.
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F i g. 1 zeigt in schematischer Darstellung den Ablauf der einzelnen
Verfahrensschritte; F i g. 2 gibt die beispielsweise Ausbildung eines Blasfüllstiftes
im Längs- und Querschnitt wieder; F i g. 3 zeigt eine andere Ausbildungsform des
Blasfüllstiftes im Längs- und Querschnitt; F i g. 4 zeigt in schematischer Form
die Anordnung des kombinierten Blasfüllstiftes und der Hals-Boden-Backen während
des Füllvorganges; F i g. 5 gibt teils im Schnitt, teils in der Ansicht eine nach
dem neuartigen Verfahren hergestellte Flasche mit einem aufgebrachten Schraubdeckel
wieder; F i g. 6 zeigt teils im Längsschnitt, teils in der Ansicht von unten eine
von der F i g. 5 abweichend ausgebildete Flasche; Fig. 7 veranschaulicht eine weitere
Ausbildungsform eines Behälters; F i g. 8 und 9 geben weitere Behälterformen wieder,
die durch das neuartige Verfahren hergestellt werden können; Fig. 10 zeigt eine
von den Fig. 8 und 9 abweichende Ausbildungsform des Behälters; Fig. 11 und 12 geben
als Doppelpyramiden ausgebildete Behälter wieder; Fig. 13 und 14 zeigen würfelförmige,
nach dem neuen Verfahren hergestellte Kunststoffbehälter.
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In der F i g. 1 sind die einzelnen Verfahrensschritte durch die Buchstaben
a bis g gekennzeichnet.
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In der F i g. 1 ist der Schlauch 1 über den kombinierten Blasfüllstift
2 aus dem Blaskopf 3 extrudiert und verhältnismäßig dicht unterhalb des Blaskopfes
von den beiden kombinierten Hals-Boden-Formteilen 4 erfaßt, die infolge der gemeinsamen
Kühlung verhältnismäßig flach gehalten werden können. Die Formstückhälften 4 weisen
an ihrer Oberseite eine Ausnehmung 5 für die Abstützung des Bodens auf, der von
dem nachfolgenden Behälter gebildet werden muß. Auf der anderen Seite sind sie mit
einer der Hals- und Schulterform des späteren Formlings 6 entsprechenden Ausnehmung
7 ausgestattet.
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Durch die flache Gestaltung der Hals-Boden-Formteile werden nur geringe
Abfallmengen der Schwänze und Ohren des späteren Formlings bedingt.
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In einem vorbestimmten Abstand von den Hals-Boden-Formteilen 4 greifen
weitere Hals-Boden-Formteile 8, welche seitlich verschiebbar und in Richtung mit
und gegen die Bewegung des Schlauchstückes geführt werden können, an dem Schlauchstück
2 an. Zum Eingriff zwischen die beiden Backenpaare der Hals-Boden-Formteile 4 und
8 sind Körper-Formteile 9 vorgesehen, die in Richtung des Pfeiles 10 gegeneinander
bewegbar sind.
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Die Hals-Boden-Formteile 4 pressen den Kunststoff über den im Schlauch
befindlichen Stift und formen hierbei die Hals- bzw. Bodenöffnung über dem Stift
aus. Während der Extrudierphase wird der Hals- und Bodenbereich des Formlings, der
stets
wegen der Materialanhäufung lange Kühlzeiten und damit geringe
Taktzeiten bedingt, bereits gekühlt.
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Nachdem die einzelnen Formteile die in der Phase a wiedergegebene
Stellung erreicht haben, werden die Körper-Formteile 9 in Richtung des Pfeiles 10
bewegt, um mit den Hals-Boden-Formteilen 4 und 8 eine geschlossene Form zu bilden,
wie es in der Phase b der Fig. 1 dargestellt ist. In dieser Phase kann nun der Blastakt
beginnen.
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Die geschlossene Blasform wird zunächst mit etwa Extrudiergeschwindigkeit
des Schlauchstückes in Richtung der Pfeile 11 bewegt und hierbei gleichzeitig der
kombinierte Blasfüllstift 2 zurückgezogen in Richtung des Pfeiles 12. Vor Erreichen
der in der Fig. 1 mit c bezeichneten Stellung der Teile wird zwischenzeitlich durch
den kombinierten Blasfüllstift der vorhergehende Behälter 6 gefüllt und in der unter
c bezeichneten Lage nunmehr der Blasvorgang ausgelöst, so daß das Schlauchstück
1 innerhalb der Blasform nunmehr die Behälterform 13 annimmt.
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Hat während des Blasens und der dabei erfolgenden Weiterbewegung
des Schlauches der nachfolgende Schlauchteil nahezu die der Höhe eines Behälters
entsprechende Länge erreicht, wird der Blastakt unterbrochen und der neu gebildete
Hohlkörper über einen im kombinierten Blasfüllstift angeordneten Abführungskanal
druckentlastet. Es werden nunmehr gemäß Phase d die Körper-Formhälften 9 seitlich
auseinanderbewegt und anschließend auch die Hals-Boden-Formteile 8 so weit auseinandergefahren,
daß sie zwischen den Körper-Formteilen 9 und den Hals-Boden-Formteilen 4 hindurch
nach oben hin, d. h. zum Blaskopf 3, bewegt werden können. Diese Stellung der Hals-Boden-Formteile
8 ist in Phase e wiedergegeben, in der auch die Bewegungsrichtungen der Formteile
durch entsprechende Pfeile angedeutet sind.
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Im nachfolgenden Takt werden die Hals-Boden-Formteile 8 nach Überführung
in die wiedergegebene Stellung zusammengefahren, um wiederum die Hals-Boden-Öffnung
zu bilden. Außerdem werden die Körper-Formteile 9 in die in der Phase a wiedergegebene
Stellung übergeführt, während die Hals-Boden-Formteile 4 ihre geschlossene Stellung
zu nächst. beibehalten.
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Nach Erreichen der vorgenannten Stellungen durch die Körper-Formteile
9 und Hals-Boden-Formteile 8 werden diese Teile entsprechend der Phase a, welche
mit der Phase g übereinstimmt, wieder zusammengefahren und der Bewegungsablauf kontinuierlich
wiederholt, so daß eine fortlaufende Herstellung von Behältern aus dem extrudierten
Schlauch und gleichzeitig die Füllung der fertigen Behälter vorgenommen wird.
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Zur Abstützung des fertigen Behälters dienen Druckbackenpaare 14,
15, die zugleich als Schweiß-oder Trennbacken ausgebildet sind. Ihre Stellung und
Bewegung während der Takte a bis g ist aus der Fig. 1 ohne weiteres ersichtlich.
Man erkennt, daß die Druckbackenpaare nach der Füllung des Behälters die Trennung
zwischen dem Bodenteil des einen und dem Halsteil des anderen Behälters bewirken,
so daß auf diese Weise die zusammenhängend hergestellten Behälter vereinzelt werden.
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Die verschiedenartige Ausbildung des kombinierten Blasfülldornes
ist in den Fig. 2 und 3 wiedergegeben. F i g. 2 zeigt, daß der Blasfülldorn eine
Ummantelung 16 aufweist, in der sich sowohl das Ent-
lüftungs- und Prüfrohr 17 sowie
das Spülluftrohr 18 als auch das Blasluftrohr 19 befinden. Der zwischen dem Mantelrohr
und den Rohren 17 bis 19 befindliche Hohlraum 20 dient hierbei zur Zuleitung des
Füllmediums. Man erkennt aus der Fig. 2, daß das Füllen des einen Behälters über
den hierfür vorgesehenen freien Querschnitt des Mantelrohres bei gleichzeitiger
Entlüftung durch das Entlüftungsrohr 17 erfolgen kann, während durch die seitlichen
Öffzungen 21 ein Spülluftaustritt oder aber durch die Öffnungen 22 ein Blasluftaustritt
aus den jeweils zugehörigen Rohren in den nachfolgenden Formling möglich ist. Auf
diese Weise kann sowohl der Füllals auch der Blasvorgang gleichzeitig erfolgen,
so daß eine Beschleunigung des Verfahrens eintritt.
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Die in F i g. 3 wiedergegebene Anordnung unterscheidet sich von dem
Ausführungsbeispiel der F i g. 2 lediglich dadurch, daß das Mantelrohr 16 nicht
kreisförmigen Querschnitt, sondern nahezu rechteckförmigen Querschnitt aufweist,
indem das Blasluftrohr 19 sowie das Spülluftrohr 21 und das Entlüftungsrohr 18 mit
Abstand voneinander angeordnet sind, so daß auch hier ein freier Durchtrittsquerschnitt
20 für das Füllmedium verbleibt.
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Die F i g. 4 zeigt in schematischer Form das gleicht zeitige Blasen
und Füllen zweier aufeinanderfolgender Behälter. Aus dem Blaskopf 3 ragt der kombi,
nierte Blasfüllrüssel 2 heraus und erstreckt sich durch die Hals-Boden-Formteile
4 hindurch bis in die vqn den Hals-Boden-FQrmteilen 8 gebildete Öffnung 23.
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Da am Ende des kombinierten Blasfüllstiftes das Füllmedium in Richtung
der Pfeile 24 austritt und gleichzeitig in Richtung des Pfeiles 25 die Entlüftung
durch das Entlüftungsrohr 17 erfolgt, kann der untere Behälter 26 gefüllt werden,
während zu gleicher Zeit aus den Blasöffnungen 22 die zur Aufweitung des Schlauchteiles
2 erforderliche Blasluft austreten kann.
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Hierbei kann, wie F i g. 4 erkennen läßt, der kombinierte Blasfülldorn
Rotationsbewegungen ausführen, so daß eine gleichmäßige Verteilung des Füllgutes
und eine gleichmäßige Verteilung der Blasluft auf dem gesamten Querschnitt des Behälters
erfolgt.
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Diese Maßnahme ist zweckmäßig, um zu vermeiden, daß einzelne Behälterteile
einer stärkeren Erwärmung bzw. Abkühlung ausgesetzt werden als andere Teile des
Behälters.
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Die Fig. 5 bis 14 zeigen teils im Schnitt, teils in der Ansicht verschiedene
Ausführungsformen von Behältern, die durch das erfindungsgemäß vorgesehene Verfahren
hergestellt werden können.
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Der Behälter in F i g. 5 zeigt einen ausgeprägten Bodenteil 27, an
dessen Mitte der Schwanz 28 erkennbar ist, über den das Bodenteil mit dem nächstfolgenden
Behälterhalsteil während der Fertigung und während des Füllens verbunden gewesen
ist. Der Halsteil des Behälters ist, wie die Fig. 5 weiterhin erkennen läßt, mit
einem durch den Blasvorgang hergestellten Gewindeansatz 29 versehen worden, auf
den eine Schraubkappe 30 aufschraubbar ist. Aus dem Schnittbild der Figur ist außerdem
der Schwanz 31 am Halsteil ersichtlich, der beim Trennen des in der Fig. 5 dargestellten
Behälters von dem nächstfolgenden Behälter am Halsteil verbleibt.
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Die F i g. 6 zeigt eine ähnliche Ausbildung wie die F i g. 5, wobei
jedoch der Halsteil des Behälters nicht mit einem Gewinde, sondern mit Rastrillen
32 versehen ist, die ebenfalls in der Blasform hergestellt werden und zur Aufnahme
einer Steckkappe33 dienen.
Der Boden des Behälters nach der F i
g. 6 ist, wie im unteren Teil der Figur dargestellt, profiliert, so daß er eine
besonders hohe Formbeständigkeit aufweist.
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Die Behälterform gemäß F i g. 7 ist an den beiden Behälterenden symmetrisch
ausgebildet, wobei durch die Hals-Boden-Formteile stegförmige Ansätze zwischen dem
Behälterrumpf und den Halsstücken angeformt sind.
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Die F i g. 8 bis 10 zeigen weitere Ausführungsformen von Behältern,
bei denen durch die Gestaltung der Körper-Formbacken sowie durch die Formgebung
der Hals-Boden-Formteile im Querschnitt von der runden Form abweichende Behälter
mit angeformten Ansätzen 35 geschaffen wurden.
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Die Fig. 11 bis 14 geben Behälterformen wieder, die teils als Doppelpyramiden
mit quadratischer Basis, teils als kubische Gefäße ausgebildet sind.
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Die Ausführungsbeispiele der Fig.5 bis 14 zeigen somit, daß es mittels
des erfindungsgemäß vorgesehenen Verfahrens möglich ist, sehr verschiedene Behälterformen
zu erzielen, wobei Vorsprünge oder Ansätze an den verschiedenen Behälterteilen durch
entsprechende Gestaltung der Formteile während des Blasvorganges an- bzw. ausgeformt
werden können.
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Das neuartige Verfahren hat weiterhin den Vorteil, daß es eine sterile
Abfüllung ohne zusätzlichen Aufwand ermöglicht. Es läßt fernerhin eine Prüfung der
Gefäße vor der Füllung zu, wobei hierzu lediglich wenig aufwendige Schalt- bzw.
Tasteinrichtungen erforderlich sind. Man erhält durch das Verfahren auf sehr einfache
Weise einen absolut dichten Verschluß für Einwegpackungen und, falls erwünscht,
entsprechend geformte Halsstücke für die Aufnahme von Schraub- oder Steckkappen,
wobei trotz der Schraubkappen durch die Verschweißung ein Garantieverschluß erzeugt
wird.
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Infolge der möglichen Flach ausbildung der Hals-Boden-Formteile entstehen
nur geringe Materialverluste durch die angeformten Schwänze und Ohren.
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Die durch das Verfahren hergestellten und gefüllten Behälter werden
prall gefüllt, da durch die Nachschrumpfung ein geringer Überdruck im Behälterinnern
entsteht, der insbesondere für eine nachfolgende Bedruckung günstig ist. Schließlich
ist noch hervorzuheben, daß der oftmals empfindliche Boden an das blastechnisch
günstige Ende des jeweiligen Schlauchstückes gelegt werden kann, da durch die im
Boden- und im Halsteil des folgenden Behälters vorhandene durchgehende Öffnung ebensogut
aufrecht wie über Kopf geblasen werden kann.