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Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Hohlkörpern aus thermoplastischem
Kunststoff Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen
von Hohlkörpern aus thermoplastischem Kunststoff nach dem Blasverfahren, wobei ein
Teil des Hohlkörpers durch Auspressen des plastischen Materials aus der Düse einer
Strangpresse und Spritzen in eine bewegbare Form geformt und der Körperteil aus
einem aus der gleichen Düse durch anschließendes Strangpressen gebildeten rohrförmigen
Vorformling durch Aufblasen in einer geteilten Blasform hergestellt wird und wobei
Spritzgußteil und Vorformling während des Abziehens des Spritzgußteils von der Düse
und Auspressen des Vorformlings in ständigem Zusammenhang bleiben und der Hohlkörper
nach erfolgter Verfestigung des Materials aus der Form entfernt wird.
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Ferner ist es bekannt (deutsche Auslegeschrift 1057781), in das konische
Austrittsende einer Strangpreßdüse einen Kolben mit konischem Ende einzusetzen,
der axial beweglich ist. Dabei ist der Austrittsquerschnitt der Düse veränderlich,
so daß die Wandstärke des ausgepreßten rohrförmigen Stranges durch die Stellung
des Kolbens regelbar ist. Dabei wird jedoch das aus der Strangpreßdüse austretende
Schlauchende nicht ergriffen. Vielmehr tritt das Material mit im wesentlichen gleichbleibender
Geschwindigkeit aus der Düse aus, wobei die unterschiedliche Materialanhäufung des
Schlauches zur Veränderung der Wandstärke auf der Innenseite des Schlauches erfolgt.
Eine Greifvorrichtung zum Abziehen des Vorfonnlings ist nicht vorgesehen.
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Der Vorformling tritt vielmehr in eine Hohlform ein und wird anschließend
darin aufgeblasen.
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Einem weiteren bekannten Verfahren (französische Patentschrift 1177032)
zum Herstellen von Hohlkörpern durch Abziehen von schlauchförmigem thermoplastischem
Material aus einer Strangpreßdüse mittels einer Aufnahmevorrichtung für das anfänglich
austretende Material und anschließendem Aufblasen in die endgültige Form des Hohlkörpers
ist der Hinweis zu entnehmen, daß bei einer gegenüber der Austrittsgeschwindigkeit
aus der Strangpreßdüse verschiedenen Abzugsgeschwindigkeit des ergriffenen Anfangsabschnittes
die Wandstärke verändert wird.
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Um dies jedoch zu vermeiden, soll die Abzugsgeschwindigkeit der Aufnahmevorrichtung
sehr- genau an die Austrittsgeschwindigkeit aus der Strangpreßdüse angepaßt sein.
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Schließlich ist es auch beim Herstellen von Hohlkörpern unter Verwendung
einer Anpreßdiise und einer mit dieser Düse zusammenwirkenden und gegenüber der
Düse bewegbaren Blasform bekannt (deutsche Auslegeschrift 1038 750), nach dem Ein
schließen
des ausgepreßten Schlauchstückes in die Blasform diese mit einer Geschwindigkeit
von der Düse fortzubewegen, die größer ist als die Auspreßgeschwindigkeit des Schlauches,
so daß der Schlauch unmittelbar unter der Spritzdüse abreißt.
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Bei den bekannten Verfahren zum Herstellen von Hohlkörpern mittels
Abziehen eines ausgepreßten Vorformlings aus einer Strangpresse und anschließenden
Ausformens in einer-Blasform weist das von der Blasform umschlossene Schlauchstück
eine gleichbleibende Wandstärke auf. Dadurch entstehen beim Aufblasen des Schlauchstückes
in der Blasform Wandungsabschnitte mit sehrunterschiedlicher Wanddicke. Dies ist
bei Hohlkörpern, die sehr unterschiedlich radial aufgeweitete Zonen aufweisen, unerwünscht,
da gerade die Wandungsabschnitte, die den größten Beanspruchungen ausgesetzt sind
und damit die größte Dicke aufweisen sollten, tatsächlich die geringste Dicke haben.
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Ferner ist es bekannt (französische Patentschrift 1153 838), den
Anfangsabschnitt des aus der Öffnung einer Strangpresse austretenden schlauchförmigen
Materials in einer Form aufzunehmen und von der Öffnung weg mit einer bestimmten
Geschwindigkeit zu bewegen, wobei ein rohrförmiger Vorformlingsstrang gepreßt wird,
der durch Aufblasen in einer geteilten Blasform zu dem fertigen Hohlkörper verarbeitet
wird. Die Aufnahmevorrichtung für das aus der Strangpresse austretende Material
bildet dabei eine Spritzgußform, in der gleich der Halsabschnitt der zu formenden
Flasche gebildet wird.
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Die Abzugsgeschwindigkeit der Aufnahmevorrichtung für das aus der
Strangpresse austretende Material ist dabei gleichbleibend. Ferner ist bei dieser
bekannten Einrichtung darauf hingewiesen, daß die Materialverteilung in den Wandungen
des Gegenstandes dadurch gesteuert werden kann, daß man die während des Abziehens
der Aufnahmevorrichtung aus der Strangpresse austretende Materialmenge veränderlich
macht. Die Steuerung der Materialmenge ist aber in diesem Zusammenhang schwierig
zu bewerkstelligen, da entweder der Düsenquerschnitt der Strangpresse veränderlich
gemacht werden muß oder bei einer veränderlichen Austrittsgeschwindigkeit des Materials
aus der Strangpreßdüse Veränderungen und Steuereinrichtungen an der Strangpresse
erforderlich sind.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht deshalb darin,
die Steuerung der Wandstärke des aus der Strangpresse austretenden Schlauchstückes
in einfacherer und schneller anpassungsfähiger Weise zu erzielen.
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Bei dem Verfahren zum Herstellen von Hohlkörpern aus thermoplastischem
Kunststoff der eingangs genannten Art besteht die Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß
darin, daß die Abzugsgeschwindigkeit des Materials während des Auspressens des Vorformlings
veränderbar ist. Somit ist die Wandstärkenveränderung des Vorformlings beim Auspressen
nicht mehr von Steuereinrichtungen an der Strangpresse zur Veränderung der ausgepreßten
Materialmenge abhängig. Die veränderliche Abzugsgeschwindigkeit kann in sehr einfacher
und zweckmäßiger Weise gesteuert werden. Auch kann dadurch die veränderliche Wandstärke
an einzelnen Stellen des Vorformlings wesentlich genauer und schneller erfolgen.
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In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung kann in besonders vorteilhafter
Weise die Abzugsgeschwindigkeit zunächst kleiner und dann größer sein.
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Bei einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, bestehend
aus einer Strangpresse mit einer Düse, einer von der Düse weg und zu ihr hin bewegbaren,
als Halsform ausgebildeten Spritzgußform, einer geteilten Blasform und einer Blasdüse
sowie Mitteln zum Bewegen und Steuern der Teile, ist die Spritzgußform verschieden
schnell bewegbar. Dabei ist in vorteilhafter Ausbildung die Spritzgußform mittels
doppeltwirkenden hydraulischen Kolbenmotors über eine Kolbenstange bewegbar. In
weiterer Ausbildung sind in der Hydraulikleitung Drosseln verschiedener Größe angeordnet,
und in Achsrichtung des Kolbenmotors ist ein weiterer Kolbenmotor angeordnet, dessen
Kolbenstange mittels der zweiten Kolbenstange des ersteren Kolbenmotors bewegbar
ist.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend an Hand der
Zeichnung näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung
zur Durchführung des Verfahrens mit auf die Düse der Strangpresse aufgesetzter Spritzgußform,
Fig.2 einen Schnitt wie in Fig.1, jedoch beim Abziehen und Strangpressen des Materials,
Fig.3 eine Seitenansicht der vollständigen Maschine, Fig.4 eine Ansicht, zum Teil
im Schnitt längs der Linie 4-4 in Fig. 3,
F i g. 5 eine Darstellung des hydraulischen
Steuersystems der Maschine.
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Eine Strangpresse 80 ist mit mehreren hintereinander ausgerichteten
in senkrechter Richtung verlaufenden Bohrungen 90 versehen. In jeder dieser Bohrungen
befindet sich eine Hülse 91, die eine radial nach außen vorstehende ringförmige
Schulter 92 aufweist, die auf einer entsprechenden in der Bohrung gebildeten Schulter
aufsitzt. Jede dieser Hülsen 91 ist mit einer im wesentlichen zylindrischen Bohrung
93 versehen, die einen verlängerten, sich in senkrechter Richtung erstreckenden
Dorn 95 aufnimmt. Unterhalb der Strangpresse 80 befindet sich ein länglicher Einstellblock
96, der jeweils mit einer Bohrung der Strangpresse 80 ausgerichtet ist. Der Einstellblock96
weist eine mit Gewinde versehene untere Öffnung 97 auf, in die ein Gewindebolzen
98 eingeschraubt ist, um die Dorne 95 in vertikaler Lage zu halten.
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Die Dorne 95 sind je mit einem unteren radial vergrößerten Flansch
99 versehen, der auf im Inneren befindlichen Schultern 100 des Einstellblocks 96
aufsitzt. Über den Hülsen 91 ist eine längliche Platte 101 angeordnet, die an den
oberen Enden der Hülsen 91 anliegt. Die Platte 101 überlagert jede der Hülsen 91
und wird durch geeignete nicht gezeigte Mittel an der Strangpresse80 befestigt.
Die Platte 101 ist mit einer Reihe Öffnungen 102 versehen. In jeder öffnung02 befindet
sich eine Düsel03 mit kreisförmigem Querschnitt, die mit oberen ringförmigen Schultern
104 versehen ist, die gegen entsprechende Schultern in den Bohrungen 102 liegen.
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Die Hülsen 91 weisen eine Ausnehmung 105 auf, um die unteren Enden
der Düsen 103 aufzunehmen. Jede der Düse 103 ist zwischen der Platte 101 und der
entsprechenden Hülse 91 fest eingeklemmt. Die Düsen 103 sind je mit einer unteren
verjüngten Bohrung 106 und einer oberen zylindrischen Bohrung 107 versehen, die
mit einem oberen verjüngten Abschnitt 108 des entsprechenden Dornes 95 einen Kanal
110 bilden. Jeder dieser Kanäle 110 steht mit einem zylindrischen Kanal 111, der
jeweils zwischen dem zylinW drischen Mittelstück des Dornes 95 und der zylindrischen
Bohrung 93 der entsprechenden Hülse 91 ge bildet wird, in Verbindung.
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Die Dorne 95 sind sowohl axial als auch radial einzeln einstellbar,
und zwar axial durch Gewindebolzen 98 und radial durch Stellschrauben 115.
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Jede Hülse 91 ragt nach unten über die Umrisse der Strangpresse 80
hervor und endet mit ihrem unterpen verjüngten Ende 121 kurz oberhalb der Flansche
99 der Dorne 95. Ferner sind die Hülsen 91 in ihrem unteren Bereich je mit einem
äußeren Ab satz 122 versehen, der mit einer Ausnehmung 123 der Strangpresse 80 einen
ringförmigen Kanal 125 bildet, der unterhalb der Enden 121 mit dem Kanal 111 in
Verbindung steht. Das untere Ende des Kanals 111 ist durch eine gebildete ringförmige
Wulst126 des Dornes 95 eingeengt. Der Kanallll erweitert sich oberhalb der Wulst
126 auf Grund einer ringförmigen Nut 127 des Dornes 95. Der Kanal 125 steht durch
einen seitlichen Kanal 128 und einen Querkanal 129 mit dem Plastifizierraum in Verbindung.
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Das plastische Material gelangt über den Querkanal 129 und den Kanal
128 in den Kanal 125, fließt dort nach unten und unter dem Ende 121 hindurch, dann
aufwärts in die Kanäle 111 und 110, um durch die Mündung auszutreten.
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Infolge des Flusses des plastischen Materials durch die abwechselnd
erweiterten und verengten Kanäle wird der Fluß des plastischen Materials um den
Dorn 95 herum egalisiert.
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Gemäß F i g. 1 bis 4 wird eine Spritzgußform 150 über weitere Teile
im oberen Abschnitt eines Rahmens 86 aufgenommen, der eine obere Platte 151 aufweist,
auf welcher ein senkrecht angeordneter doppeltwirkender Kolbenmotor 152 angeordnet
ist In dem Ausführungsbeispiel ist die Spritzgußform 150 als Halsform zur Bildung
des Halsteiles des Behälters ausgebildet. Der Kolbenmotor 152 wird von sich nach
oben erstreckenden Rahmenteilen 153 umgeben, die an ihrem oberen Ende mittels einer
Platte 154 verbunden sind, oberhalb welcher ein weiterer einfach wirkender Kolbenmotor
155 angeordnet ist, dessen Kolbenstange 156 bei Beaufschlagung mit Flüssigkeitsdruck
nach unten gedrückt wird, so daß sie an das obere Ende der oberen Kolbenstange 157
des Kolbenmotors 152 anstößt. Die untere Kolbenstange 158 des Kolbenmotors 152 ist
mittels eines Gewindes 159 mit einem Block 160 für die Spritzgußform 150 verbunden,
der durch eine in einem starr geführten Joch 162 gebildete senkrechte Bohrung 161
geführt ist (F i g. 1). Das Joch 162 ist mit gegenüberliegenden seitlichen Ansätzen
163 versehen, die je eine senkrechte Bohrung 164 aufweisen, in denen senkrecht angeordnete
Führungsstangen 165 befestigt sind, die nach oben durch angegossene Führungsbuchsen
166 des Rahmens 86 (F i g. 3) herausragen, und wird somit während seiner senkrechten
Hin- und Herbewegung mittels des Kolbenmotors 152 zwischen seiner unteren Stellung
(Fig. 1) und seiner oberen Stellung (Fig. 2) unterstützt.
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Das untere Ende des Blockes 160 ist mit einer Ausnehmung 175 versehen,
in die eine Hülse 176 eingeschraubt wird, die zur Aufnahme des oberen rohrförmigen
Endes 177 eines in senkrechter Richtung beweglichen Dornes 178 für die Spritzgußform
150 mit einer Mittelbohrung versehen ist. Der Dorn 178 ist mit einer axialen mittleren
Bohrung 180 versehen, durch welche unter Druck befindliche Luft oder eine geeignete
Flüssigkeit mittels eines radialen Kanals 355 eingeführt werden kann. Die Bohrung
180 ist an ihrem oberen Ende zur Aufnahme einer Druckfeder 181 erweitert.
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Der mit plastischem Material zu füllende Hohlraum der Spritzgußform
150 wird durch das untere Ende des Dorn es 178 durch die untere Fläche zweier lösbarer
Winkelstücke185, die den Dorn 178 umgeben, und innere Oberflächen 186 a zweier halbzylindrischer
Formhälften 186 gebildet. In der dargestellten Ausführungsform weisen die Oberflächen
186 a Gewinde auf, doch können auch andere Halsformen vorgesehen werden. Die Formhälften
186 sind auf Trägern 187 angeordnet und können mit diesen gemeinsam bewegt werden.
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Die Spritzgußform 150 ist anfangs in ihre in F i g. 1 gezeigte Stellung
abgesenkt, wobei der Dorn 178 das freie obere Ende des Dornes 95 berührt und der
Hohlraum der Spritzgußform 150 mit der Mündung der Düse 103 ausgerichtet ist. Bei
dieser Lage der Spritzgußform 150 wird das plastische Material eingespritzt, darin
gehalten und auf seine Fertigform als Halsteil gebracht. Als nächstes wird der Kolbenmotor
152 so betätigt, daß er die Kolbenstange 158 nach oben zieht, wodurch das Joch 162,
der Block 160 und die Spritzgußform 150 als eine Einheit in
die in Fig. 2 gezeigte
Stellung angehoben werden.
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Während dieser Bewegung der Spritzgußform 150 wird plastisches Material
durch die Mündung herausgepreßt, um den rohrförmigen Vorformling200 zu bilden. Dabei
wird die Abzugsgeschwindigkeit der Spritzgußform 150 durch eine Reihe von Grenzschaltern,
die senkrecht nacheinander an einer der Führungsbüchsen 166 angeordnet sind, geregelt,
wie es in F i g. 3 bis 5 gezeigt ist. Die Betätigung dieser Grenzschalter wird durch
eine Leiste 195 ausgeführt, die an dem benachbarten Ansatz 163 befestigt ist.
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Durch die Änderung der Abzugsgeschwindigkeit weist der Formling 200
verschiedene Wandstärken auf, wobei sich die Wandstärke im umgekehrten Verhältnis
zu der Abzugsgeschwindigkeit der Spritzgußform 150 ändert.
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Wenn die Spritzgußform 150 ihre obere Stellung erreicht hat, werden
zwei sich ergänzende Blasformhälften 210 um den Vorformling 200 geschlossen, worauf
Luft durch einen Kanal 355, die Ausnehmung 175 und die Bohrung 180 in das Innere
des Vorformlings 200 geblasen und eine Formung des fertigen Körperteils 202 des
Behälters bewirkt wird.
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In dieser Stellung berührt die Kolbenstange 157 die Kolbenstangel56
(Fig. 3). Bei Auslösung des Kolbenmotors 155 wird ein weiteres Zurückziehen der
Kolbenstange 158 ermöglicht, wobei eine Bewegung des Blockes 160 von der in der
F i g. 2 gezeigten Stellung in seine oberste Stellung erfolgt. Eine solche zusätzliche
Bewegung der Kolbenstange 158 öffnet die Spritzgußform 150. Hierzu wird das Joch
162 in seiner in der F i g. 2 gezeigten Stellung gehalten, während der Block 160
gegen die Kraft von Druckfedern 170 zurückgezogen wird. Dieses Zurückziehen führt
die Träger 187 infolge der Neigung von Führungsbolzen 190 seitlich nach außen, und
die Formhälften 186 werden von dem den Hals bildenden Spritzgußteil 201 seitwärts
getrennt. Infolge der abhängigen Bewegung des Joches 162 und des Blockes 160 wird
auch der Dorn 178 aus dem Spritzgußteil 201 nach oben herausgezogen, so daß der
Flaschenhals vollkommen freigegeben und die Flasche nicht mehr von der Halsform
getragen wird.
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Einer Aufwärtsbewegung der Kolbenstange 158 wird durch den Gegendruck
oberhalb des Kolbens in dem Kolbenmotor 152 Widerstand entgegengesetzt, der durch
eine Drossel 334 der Leitung 333 (Fig. 5) erzeugt wird, die über ein Ventil V2 und
eine Leitung 309 mit einer Ablaßleitung D4 verbunden ist.
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Dadurch wird die Spritzgußform 150 während ihrer Anfangsbewegung
nur langsam nach oben bewegt.
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Dies ist wünschenswert, um erstens in demjenigen Abschnitt des Vorformlings200,
der den Schultern des fertigen Behälters entspricht, einen dickeren Wandabschnitt
vorzusehen, und zweitens um einen Riß des aus der Mündung austretenden Materials
von dem vorher geformten Spritzgußteil 201 zu vermeiden.
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Wenn sich die Spritzgußform 150 weiter nach oben bewegt, berührt
die mit ihr verbundene Leiste 195 einen GrenzschalterLSlO, schließt diesen und erregt
eine Spule 54. Die Spule S4 bewirkt die Verschiebung eines Ventils V8 gegen die
Kraft einer Feder 3P6 nach links. Durch die Linksbewegung des Ventils V8 werden
eine Druckleitung 336 und ein Kolbenmotor 337 miteinander verbunden, wobei der Kolbenmotor
337 ein Ventil V nach rechts bewegt. Die Verschiebung
des Ventils
V, nach rechts verbindet die Leitung 338 mit der Ablaßleitung D4, um einen Durchfluß
durch eine zweite größere Drossel 339 zu ermöglichen. Die Zwischenschaltung der
Drossel 339 in den Weg der Leitung von dem Kolbenmotor 152 zu der Ablaßleitung D4
setzt der Verschiebung der Kolbenstange 158 nach oben geringeren Widerstand entgegen
und führt zu einer Aufwärtsbewegung der Spritzgußform 150 mit erhöhter Geschwindigkeit.
Auf diese Weise wird die Wanddicke des Vorformlings 200 vermindert.