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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Hohlkörpern Die Erfindung
betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Hohlkörpern aus
thermoplastischem Material nach dem Blasverfahren, wobei eine Anzahl von mehrteiligen
Blasformen und ein oder mehrere, fortlaufend einen schlauch- oder rohritzmigen Strang
als Vorformling auspressende Strangpressaggregate so aneinander vorbeigeführt werden,
dass eine kontinuierliche Relativbewegung zwischen Formen und Strangpressaggregaten
stattfindet, und zwar in dem Sinn, das sich die geöffnete Form gerade in dem Augenblick
in Übereinstimmung mit dem Strangpressaggrogat befindet, wenn aus diesem ein Verformling
ausgepresst wurde, dessen Länge den Erfordernissen des zu blasenden Hohlkörpers
entspricht, während beim Aufblasen und Ausformen des llohlkörpers sowie beim Entfernen
aus
der Form diese sich ausserhalb des Auspressbereiches des strangpressaggregates befindet,
so dass die kontinuierliche Förderung des Strangpressaggregates nicht behindert
wird.
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Derartige Vorrichtungen sind z. B. als sogenannte Rundtischmaschinen
bekannt und sollen einen möglichst hohen Ausstoss an fertigen Hohlkörpern durch
Anordnung einer möglichst grossen Zahl von,Jeweils einem Extruder zugeordneten Blasformen
erzielen. Den bisher bekannten Vorrichtungen dieser Art (z.B. USA-Patebntschrift
2 515 093, deutsche Patentschrift 938 876 und DAS 1 040 229) lag dabei als gemeinsames
System zugrunde, einen mit einer Vielzahl von Blasformen und deren Schliess- und
öffnungsmechanismen bestUckten, drehbaren Rundtisch an mindestens einer einem Extruder
nachgeschalteten, einen Vorformling auspressenden DUse vorbeizufUhren, um dort den
Vorformling in die geöffnete Porm einzuführen und nach Schliessen derselben in der
geschlossenen Form zum Hohlkörper auszifformen.
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Bei derartigen Vorrichtungen lässt sich zwar das Antriebsproblem
leichter lösen als bei Vorrichtungen mit hin und her und bzw. oder auf und ab bewegten
Pormen, doch ergaben sich schwerwiegende Probleme bezüglich der Zu- und Abführung
der hydraulischen und gasföraigen Medien ftlr die Öffnungs- und Schliessbewegung
der Formen bzw. für das Aufblasen der Hohlkörper.
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Um diesen Schwierigkeiten zu begegnen, wurde in neuerer Zeit vorgeschlagen
(deutsche Patentanmeldungen X 46 882 X/39a2 und M 72 576 X/39a2, beide noch nicht
bekanntgemacht), nicht den die Elasformen tragegden Rundtisch, sondern die Strangpressaggregate,
also die Extruder mit ihren Auspressdüsen rotieren zu lassen, da die Strangpressaggregate
nur elektrische Anschlüsse benötigon, die, auch bei geschlossener Kreisbewegung
ohne Richtungsumkehrung leicht, z.B. mittels Schleifkontakten, hergestellt werden
können0 In beiden Fällen, also sowohl bei rotierenden Formon als auch bei auf einer
Kreisbahn bewegten Strangpreneaggregaten, bestehen die Möglichkeiten, die Kreisbewegung
entweder intermittierend oder kontinuierlich durchzuführen.
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Dabei wird der kontinuierlichen Eewegung der Vorzug gegeben, weil
es steuerungsmässig nicht einfach ist, die kreisförmige Bewegung grosser Nassen
so exakt zu unterbrechen, dass im Augenblick des Stillstandes die Mittelachse der
Auspressdüse genau in der Verlängerung der Mittelachse der geöffneten Form liegt,
was fur die Herstellung einwandfreier Hohlkörper wichtig ist, und weil die intermittierende
Bewegung die Taktzeit fur die Herstellung jedes Hohlkörpers vergrössert, also zu
einem geringeren Aunstoss an Hobikörpern fUhrt.
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Bei der neuerdings vorgeschlagenen Bewegung der strongp@essaggregate
anstelle der Fornon kommt noch hinzu, dass d@@ch das sch@@lle Anhalten des Aggregutes
der
zwischenzeitlich ausgepresste Vorformling in pendelnde Bewegung
gerät und es äusserst schwierig ist, die Form in dem Sekundenbruchteil zu schliessen,
in welchem die Achse des Vorformlings genau mit der Mittelachse der Form zusammenfällt,
was, wie bereits erwähnt, für die Zerstellung einwandfreier Hohlkörper wichtig ist.
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Aus all diesen Gründen ist man also bestrebt, eine kontinuierliche
Relativbewegung zwischen Form und Strangpressaggregat zu erzielen, die zwar nicht
unbedingt kreisförmig sein, Jedoch eine geschlossene Kurve ohne abrupte Geschwindigkeitsänderungen
und ohne Totpunkt (Geschwindigkeit = Xull) ergeben muss. Hierbei hat sich aber in
der Praxis ein schwerwiegender Nachteil gezeigt, der eine Folge der Kontinuität
der Relativebewegung ist.
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Obwohl das Schliessen der Form um den schlauch- oder rohrförmigen
Vorfoimling sehr schnell erfolgt, findet während dieses Zeitrainnes eine gewisse,
wenn auch geringe Relativverschiebung zwischen Form und Strangpressaggregat statt,
die dazu fUhrt, das das untere, schon etwas erstarrte und leicht seitlich versohiebbare
Ende des Vorformlings von der sich schliessenden Porm früher festgehalten bzw. festgeklemmt
wird als der obere noch sehr weiche Teil, der unter Verformung seines ursprünglich
meist kreisfdimigen Qucrschnittes an den Schliessflächen des Formenoberteiles ontlang#gleiten
kann. Dieser Umstand wiederum führt dazu, dass nach dem Schliessen der Form entweder
das untere Ende des Vorformlinge die richtige Bage bezüglich der Abquetschkanten
der
Form einnimmt, während das obere Ende in Richtung der Relativbewegung etwas verschoben
ist, oder da33 das obere Ende von der Form richtig erfasst ist, dafür aber das untere
zu frUh erEasst wurde. In beiden Fällen nimmt der Vorformling in der Form cine unerwünschte
Schräglage ein und die Abscher- oder Quetschkantee beim fertigen Hohlkörper erscheinen
an einor Stelle, an der sie nicht erwünscht sind und das Aussehen und damit die
Qualität des Erzeugnisses mindern, soweit es überhaupt möglich ist, aus dem schräg
liegenden Vorformling eincn voll brauchbaren Rohlöer zu fetigen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, dieses Schrägliegen
des Vorformlings in der geschlossenen Form bei kontinuierlicher Relativbewegung
zwischen Strangprecsaggregat und blasform zu vermeiden.
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Diese Aufgabe löst die ErSindung grundsätzlich da ; lurch, dass die
beiden Enden des in der Form aufzublasenden Vorformlings nacheinander, und zwar
jeweils zu dem Zeitpunkt Alemmend von den sich schlissenden Formteilen erfasst werden,
wenn ihre Mittelachsen mit der der Form übereinstimmon.
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Dieser Lösungsgedanke lässt sich in der einfachsten Weise dadurch
technisch verwirklichen, dass man die Form schräg anordnet, also ihre Mittelachse
gegenüber der Vertikalen neigt, wobei die Neigung abhängig ist von der Grösse der
Relativbewegung, dem Durchmesser des Vorformlings und der Länge des Formnestes in
der Form und mit
zunehmender Grösse der Felativbewegung, zunehmendem
Durchmesser des Vorformlinge und abnehmender Länge des Formenestes ebenfalls zunimmt.
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Diese Lösung ist wegen ihrer Einfachheit bestechend und ermöglicht
die Verwendung der üblichen zweiteiligen Formen ohne jede Veränderung, wobei diese
lediglich in entsprechender Schräglage auf den Formtragplatten montiert werden,
was sich technisch leicht vor wirklichen lässt, zumal es auch nicht schwer ist,
entsprechend geeichte Skalen zur Einstellung les Neigungswinkels vorzusehen, die
das Aufspannen in Abhängigkeit von der Relativbewegung, dem Durchmesser des Vorformlings
und der Länge des Formnestes nach einmaligem exporimentellem Feststellen dieser
Werte ohne langes Probieren ermöglichen.
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Diese Methode wird auch in den meisten Fällen ausreichen, doch können
inbesondere bei langen Hoblkörpe--n und entsprechend langen Vorformlingen materialbedingte
Unregelmässigkeiten auftreten.
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Es ist doch so, dass rein theoretisch di@ in bokannter Weise bein
schliessen parallv u sich selbst verschobenen Hälften einer zweiteiligen, senk@oeht
stehenden Form einen senkrecht von der Auspressdäse herabhängondon Schlauch mit
gleichmässigem Durchmosser sowohl oben wie unten gleichzeitig erfassen d.h. berühren
müssen, so dass theoretisch die der Erfindung zugrundeliegenden Probleme gar nicht
suftreten. In der Praxis ist aber, wie bereits erwähnt, das untere Ende des Schlauches
schon weiter abgekühlt und damit steifer als das eben erst ausgepresste
obere
Ende und zudem in vielen Fällen der Durchmesser des unteren Schlauchendes etwas
grdsser als der des oberen Teiles, da durch das Gewicht des herabhängenden Schlauches
sich dieser beim Austreten aus der Auspressdüse unter Durchmesserverringerung längt.
Diese Durchmesserverringerung zusammen mit der grösseren Plastizität des oberen
Schlauchteiles führt aber auch dazu, dass das untere Ende bereits von den sich schliessenden
Formteilen festgehalten wind, während sich das obere Schlauchteil noch zwischen
den sich einander nähernden Formteilen in Richtung der Relativbewegung verschieben
kann Hinzu kommt noch, dass zwischen der Oberkante der Form und der Auspressdüse
des Extruders Ja nur ein geringer Zwischenraum besteht und der Vorformling erst
dann vom Nachschub abgetrennt werden darf, wenn sein oberes Ende von der sich schliessenden
Form so festgehalten wird, dass ein Hineinfallen des Vorformlings in die Form ausgeschlossen
ist.
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Zu dem Zeitpunkt, in dem das untere Schlauchende von der Form bereits
mitgenommen wird, ist also noch keine Trennung vom Nachschub möglich und eine Verschiebung
des noch mit dem Nachschub verbundenen Endes in Richtung der Relativbewegung unvermeidlich.
Der Zeitpunkt, in dem die Form den oberen Teil des Schlauches sicher genug erfasst
hat, um ihn vom nachschub trennen zu können bzn. der ieitpunkt, an dem diese Trennung
automatisch durch Abreissen erfolgt, ist aber weitgehend von den Eigenschaften des
Materiales bezüglich Zähigkeit und Plastizität abhängig
sowie von
Durchmesser und Wandstärke des Schlauches in diesem Bereich, die aber wegen der
bereits erwähnten Längung wiederum teilweise von den Materialeigenschaften abhängig
sind, Diese Eigenschaften des Materials lnssen sich abcr nicht so genau vorher bestimmen
bzm. steuern, dass eine einwandfreie Übereinstimmung der Schlauchachse mit der der
schräg gestellten Form immer gewährleistet ist, wobei berücksichtigt werden muss,
dass der ganze hier zur Debatte stehende Schliesavorgang der Form sich meist in
weniger als 1 Sekunde abspielt. Besonders bei grösseren Längen des Torformllngs
kommt noch hinzu, dass der noch plastische vorformling, auch wenn er beim Schliessen
von den richtigen Formteilen eingeklemmt wurde, in einer schräg liegenden Form durobhängt,
so dass beim nachfolgenden Aufblasen der durchhängende Schlauchteil dic kühlende
Wandung des Formnestes früher berührt als der gegenüberliegende, was unterschiedliche
Wandstärken des Hohlkörpers und somit eine Qualitätsminderung zur Folge hat. Aus
diesen Gründen führt das beschriebene einfache Verfahren der Schrägstellung der
Form zwar meist aber nicht immer zum Ziel, und insbesondere bei grösseren (längeren)
Hohlkörpern kann es vorteilhaft sein, einen etwas grosseron Aufwand bei der Herstellung
der Form oder der Konstruktion der ttschine in Kauf zu nehmen, wenn hierdurch die
richtige Tage des Schlauches in der geschlossenen und zumindest während des Blasvorgarges
senkrecht stehen#e, Form sichergestellt wird
Dieser Gedanke lässt
sich erfindungsgemäss dadurch verwirklichen, dass die Form nicht starr mit gegenüber
der Vertikalen geneigter Mittelachse montiert wird, sondern kippbar gelagert ist,
wobei sie vor Beginn der Schliessbewegung um eine horizontale Achse gegenüber der
vertikalem um den von der Grösse der Relativbewegung und der Lärge des Formnestes
abhängigen Neigungswinkel gekippt und nach Beendigung des Schliessvorganges wieder
in die sonkrechte Stellung gebracht wird. Das Kippen und Wiedersufrichten der Form
kann durch eine automatische Steuereinrichtung an sich bekannter Art, z.B. durch
Kurvenführungen, hydraulische oder pneumatische Arbeitszylinder, Eloktromagnete,
Nocken o.dgl. selbsttätig durchgeführt werden. Diese Massnahme erfordert zwar einen
etwas grösserer maschinellen Aufwand, gestattet aber dafür die Verwendung herkömmlicher
zweiteiliger Formen.
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Gemäss einem anderen Erfindungsmerkmal wird der vorerwähnte grdssere
maschinelle Aufwand vermieden, indem dafür eine mehrteilige Form mit dauernd senkrechter
Mittelachse vorgesehen ist, deren obere oder untere Teile getrennt von den Hauptteilen
beweglich sind, wobei ontweden die oberen Teile früher oder die unteren Teile später
geschlossen werden als die Hauptteile.
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Es sind zwar an sich schon aehrteilige Formen zur Herstellung geblasener
Hohlkörper bekannt, bei welchen die oberen oder unteren also, beispeilsweise bei
der Herstellung von Flaschen die Formteile im Bereich des Halsen oder des Bodens
unahhängig von den Hauptteilen der Form beweglich
sind (z.B. deutsche
Patentschrift 834 013, USA-Patentschrift 3 032 809 oder französische Patentschrift
1 170 052), doch waren hier die frei beweglichen Porateile vorgesehen, um innerhalb
einer Form mehrere voneinander Umabhängige Hohlkörper auszuformen, eine besonders
gute Ausbildung des flaschenhalses zu erzielen bzw. eine möglichst weitgehende Durchtrennung
des Abfallbutzens zu bewirken. Diese Aufgaben lassen sich aber heute auf andere
Weise lösen, so dass die Lehren dieser älteren Erfindungen für den Fachmann als
durch die Entwicklung überholt gelten müssen. Das der erfindung zugrundeliegende
Problem wird bei ihnen aber weder behandelt noch angedeutet.
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Lediglich in einer Druckschrift (USA-Patentschrift 2 858 564) ist
eine Vorrichtung beschrieben, bei welcher das erfindungsgemässe Problem des ungleichen
Erfassens der entgegengesetzten Enden des Vorformlings durch die sich schliessende
Form gar nicht auftritt, obwohl auch in diesem Falle die Formen kontinuierlich auf
einer Kreisbahn bewegt werden und das Strangpressaggregat fortlaufend Material in
Form eines schlauch- oder rohrförmigen Vorformlings auspresst. Die hier beschriebene
Umgehung des erfindungsgemässen Problems wird allerdings mit einem erheblichen technischen
Aufwand erkauft, indem nämlich das Strangpressaggregat von dem Augenblick an, in
welchem seine Achse mit der Mittelachse der geöffneten Form übereinstimmt, vorübergehend
starr mit der Form bzw. den die Form tragenden Maschinenteilen gekuppelt wird und
über einen ge-
Wissen Winkelbereich der kreisförmigen Bewegung
der Form folgt, bis sich dieee endgültig um den Vorformling geschlossen hat. Danach
wird die starre Verbindung wieder aufgehoben, und das Strangpressaggregat schwingt
entgegen der kr ist förmigen Bewegung der Formen in seine Ausgangslage zurück.
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Bin derartiger konstruktiver Aufwand ist aber bei den erfindungsgemässen
Vorrcihtungen nicht erforderlich, so dass sich die Erfindung auch bei bereits vorhandenen
Blasmaschinen ohne oder mit nur geringfügigen Umbauten an den Maschinen verwirklichen
lässt.
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Die Erfindung ist in folgenden unter Bezugnahme au9 die Zeichnung
@@hand einiger Beispiele naher beschrieben.
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Es stellen dar: Fig 1 eine' starr vereinfchte Darstellung eines Strangpressaggregates
sowie einer Hälfte der zugehörigen Form numittelbar nach dem Formschluse, Fig. in
e entsprechende Darstellung mit gegenüber der Verhikalen geneigter Achse der Blasform
Fig. 3 eine andere Ausführung der Blasform, geschnitten entsprechend der Linie III-III
in Fig. 1 und Fig. 4 eine der Fig. Z entsprechende Darstellung einer wiederum anderen
Ausführungsform der glasform.
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Das in der Zeichnung stark vereinfacht dargestellte Strangpressaggregat
beateht aus dcm Extruder 1 und der sich daran anschliessenden Auspressdöse 2, aus
der fortlaufend
ein schlauchförmiger Vorformling 3 austritt.
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In den Fig, 1 und 2 ist eine Hälfte der in diesem Fall nur aus zwei
Hauptteilen 4 bestehenden Blasform sowie die zugehörige Formtragplatte 5, auf die
die.Fo= aufgespannt ist, dargestellt.
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Die Formtragplatte 5 und die Form sind auf Holmen 6 geführt, ebenso
parallel zur Zeichenebene beweglich wie die nicht dargestellte zweite Formtragplatte
mit zugehöriger Formhälfte.
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Für die nun folgenden Betrachtungen ist unerheblich, ob der Extruder
1 in Pfeilrichtung A.oder die Formtratplatte 5 in Pfeilrichtung 13 bewegt werden,
ausschlaggebend ist nur, dass zwi@chen beiden eine kontinuierliche Relativ-. bewagung
stattfindet.
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Bei der Schliessbewegung der Pormteile kommt der Vorformling 3 erstmalig
in der in den Fi¢ 1 und 2 strichpunktiert dargestellten Lage relativ zur Form mit
den sich einander nähernden Formhälftan in Berührung.
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Dabei wird das untere Ende 7 des VorforXlinge schen von der Forn
klemmend festgehalten, während das obere Ende 8, das ja noch nicht voln aus der
Düse 2 austretenden Nachschub getrennt ist, durch die Relativbewegung zwischen Extruder
und Form mitgenommen wird und zwischen den sich schliessenden Formteilen entlang
gleitet, bis sich die Form soweit geschlossen hat, dass ihre klemmendo Wirkung ein
weiteres Verschieben des Vorformlings verhindert, wornuf dieser vom Nachschuh abreisst
oder durch ein nicht dargestelltes
schneidendes Werkezug abetrennt
wird.
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In diesem Stadium des Formschlusses nimmt der Vorformling die ausgezogen
dargestellte sTelung ein, was, wie Fig. 1 zeigt, bei senkrecht stchender Form dazu
führt, dass der Schlauch in der Form schräg liegt und beim nachfolgenden Aufblasen
einen minderwertigen Hohlkörper ergibt, dessen Quetschnaht nicht in der Mitte sondern
an der Seite liest, und dessen Wandstärke uneinheitlich ist, weil der schräg liegende
Schlauch die Stelle 9 dos Formnestes früher berührt und dort abgekühlt wird als
die gegenüberliegende Seite.
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Wie aus Fig, 2 ersichtlich, lässt sich dieser Nachteil dadurch vermeiden,
dass man die Form schräg montiert, so dass ihre Mittelachse einen Winkel# mit der
Vertikalen einschliesst. Dieser Winkel ist, wie bereits erwähnt, abhängig von der
Grösse der Relativbewegung, dem Durchmesser des Vorformlings und der Länge der Form.
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Wie bereits erwähnt, kann es vor allem bei langen Vorformlingen und
bzw. oder solchen mit grossem Durchmesser erforderlich sein, auf die dauernde Schrägstcllung
der Form zu verzichten, und in diesen Fällen kann man sich, abgesehen von der bereits
behandelten Möglichkeit, die Form kippbar zu lagern, der Anordnung nach Fi. 3 bedienen.
Hier sind die Form sowie die Zugehörigen Tragplatten geschniten gezeigt und korrepondierende
Teile zusätzlich zum Bezugszeichen mit den Indizes a und b verschen. Die Hauptteile
der Form sin dementsprechcnd mit 4a und 4b und die zugehörigen Formtragplatten mit
5a und 5b bezeichnet. Das Öffnen
und Schliessen der Porm erfolgt
mittels nicht dargestellter Arbeitszylinder ttber die Kolbenstangen 10a und 1Ob.
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Wie man sieht, besteht hier die Form ausser aus den Hauptteilen 4a
und 4b aus Unterteilen 11a und leib, die unabhängig bewegt erden können, wozu auf
den Formtragplatten angebrachte Arbeitszylinder 12a und 12b mit Kolben 13a und 13b
sowie Kolbenstangen 14a und 14b vorgesehen sind.
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Bei dieser Anordnung werden zunächst die auf den Formtragplatten
direkt montierten Formteilc 4a und 4b geschlossen, und zwar zu einem Zeitpunkt,
bei dem die Klemmwirkung am oberen Ende 8 des Vorformlings dann eintritt, wenn er
die richtige Lage bezüglich des Formeneinlaufes (im gezeigten Beispiel des Halsteiles
der Form) hat. Der vom Nachschub getrennte Vorformling hängt dann bei geschlossenen
Porateilen 4a und 4E frei und senkrecht im Formnest und wird in dieser Stellung
von den nunmehr schliessenden Unterteilen 11a und 11b erfasst und darauf zum Hohlkörper
aufgeblasen.
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In Fig. 4 ist praktisch die Umkehrung der Ausführungsform nach Fig.
3 dargestellt, denn hier erfolgt das Ergreifen des Vorformlings am oberen Ende 8
bereits bevor die Hauptteile 4a und 4b der Form soweit zusammengefahren sind, ass
sie den Vorformling berühren. Dies geschieht mittels verschiebbsrer Oberteile 15a
und 15b der Form, dic unter Einwirkung von Druckfedern 16a und 15b
stehen.
Diese Oberteile erfassen den Torformling und halten ihn fest, während die Hauptteile
4a und 4b sich erst später um den nunmehr unbeweglich senkrecht in das Formnsst
hängenden Vorformling schliessen. Sobald die Hauptteile der Form endgültig durch
die KoLbenstangen 10a und 10b geschlossen sind, verhindert ein Anschlag eine Auseinanderbewegung
der Oberteile 15a und 15b, etwa unter der Einwirkung des den Hohlkörper ausformenden
Blasdruckes. Diese Ausführungaforn nach Fig. 4 hat gegenüber der nach Fig. 3 den
Vorteil, dass auf einen besonderen Antrieb der unabhängig von den Hauptteilen beweglichen
Formteile verzichtet werden kann.