DE1816489A1

DE1816489A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Wanddickenregulierung beim Hohlkoerperblasen

Info

Publication number: DE1816489A1
Application number: DE19681816489
Authority: DE
Inventors: Claus Horwege; Heinrich Lemke; Otto Rosenkranz; Karl-Heinrich Seifert
Original assignee: Heidenreich and Harbeck GmbH
Current assignee: Heidenreich and Harbeck GmbH
Priority date: 1968-12-23
Filing date: 1968-12-23
Publication date: 1970-08-20
Also published as: DE1816489B2

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Wanddickenregulierung beim Hohlkörperblasen Beim Hohlkörperblasen werden Vorformlinge aus thermoplastischem Kunststoff in heißem Zustand von einem meistens zweiteiligen Hohlkörperblaswerkzeug umschlossen und durch Druckluft aufgeweitet, so daß sie an der Innenfläche des 3laswerkzeuges anliegen. Durch Kontakt mit der kalten Wand erstarrt der thermoplastische Kunststoff zum Formteil, insbesondere zu einer Flasche.
Das Aufblasen der Vorformlinge im Hohlkörperblaswerkzeug kann in einer Wärme, also vor dem Erstarren der Vorformlinge, aber auch nach erneutem Erwärmen der erkalteten Formlinge erfolgen. Bei großen Sttickzahlen werden unter Umständen die Plastjziereinheit, die den Kunststoff durch Wärmezufuhr plastiziert und durch Auspressen aus der Düse des Blaskopfs die Vorformlinge erzeugt, oder die Spritzgießeinheit zur Erzeugung von Spritzvorformlingen im Produktionsablauf von der Blaseinheit getrennt. Die Vorformlinge müssen dann vor dem Blasen oder in dem Fall, daß noch eir Bodenschweißung erfolgen muß, erneut bis in den thermoplastischen Temperaturbereich erwärmt werden.
Beim Hohlkörperblasen kann durch die Regulierung der Wanddicke eine möglichst günstige Werkstoffausnutzung erreicht werden; soll z.B. eine Flasche geblasen werden, so wird der im allgemeinen zylindrische Vorformling im Halsbereich der Flasche weniger verformt werden als im Bauchbereich, d.h.
im Halsbereich wird bei gleicher einheitlicher Wandstärke des Vorformlings unnötig viel Werkstoffmaterial angelagert, Beim Extrusionsblasverfahren ist es bekannt, die Änderung der Wanddicke des Vorformlings durch eine Düsenspal tverstsllung während des Extrusionsvorgangs vorzunehmen. Durch axiale Verstellung eines konischen Dorns in einer konischen Düse ändert sich nach einem vorgegebenen Programm der 1>usenspalt des Extruders0 Im beschränkten Maße läßt sich die gewünschte Wanddickenverteilung des Vorformlings auch durch die Änderung des Extrusionsdruckes erreichen, Beim Spntzblasverfahren können verschiedene Wanddicken durch geeignete Ausbildung des Spritzwerkzeuges ber\:icksichtigt werden, Beim Extrusionsblasverfahren und beim S'pritzgießblasve rfahren werden die Formlinge mit der gewünschten Wanddickenverteilung ausgebildet, und die Hohlkörper bei einer einheitlichen Temperasur ausgeblasen. Der Aufwand zur Wanddickenveränderung ist bei den beiden Verfahren nicht unerheblich.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, bei dem aus Vorformlingen mit einer einheitlicher Wanddicke bei gtinstigster Werkstoffausnutzung eine Fl.aache gewünschter Wanddionverteilung erzeugt wird.
Das zur Lösung der Aufgabe vorgeschlagene Verfahren geht von einem in einem davorliegenden Arbeitsvorgang bereits an einem Ende geschlossenen zylindrischen Rohrabschnitt aus, der mit einheitlicher Wanddicke extrudiert worden ist, oder von einem Spritzformling einheitlicher Wanddicke. Die Vorformlinge können kalt sein oder eine im unterthermoelastischen Temperaturbereich liegende Temperatur aufweisen, Die Vorformlinge werden auf eine für die Verformung durch Blasen ausreichende Temperatur erwärmt, Beim Blasen eines einheitlich erwärmten Vorformlings gleicher Wandstärke weist der fertig geblasene Hohlkörper eine äußerst ungünstige Wanddickenverteilung auf, so daß eine im Bereich des Flaschenbauches vorgeschriebene Mindestwandstärke überdimensionierte Wandstärken im Hals-und Bodenbereich erfordern würde Die Vorformlinge brauchen zum Aufblasen nur bis in den thermoelastischen Temperaturbereich erwärmt zu werden. In diesem über dem Einfrierbereich liegenden Temperaturbereich weist die Viskosität der Thermoplaste eine starke Temperaturabhängigkeit auf 0 Höher erwärmte Bezirke des Vorformlings lassen sich leichter verformen als die eine tiefere Temperatur aufweisenden Bezirke. , Wenn die Aufheizvorrichtung für die Erwärmung der Vorformlinge im thermoelastischen Bereich so gestaltet ist, daß der Formling unterschiedlich erwärmt wird, werden die höher erwärmten Bezirke zugunsten der Wanddicke des fertigen Hohlkörpers beim Aufblasen stärker zum Hohlkörper ausgezogen.
In der Beschreibung wird das Verfahren genauer gekennzeichnet, und die Vorrichtungen in einigen Zeichnungen dargestellt, ohne daß die Grundsätze der beigefügten At:spriiche eingeengt wUrden.
Es zeigen: Fig. ia - 1c das Aufblasen einer einheitlich erwärmten Flasche, Fig. 2a - 2c das Aufblasen einer unterschiedlich erwärmten Flasche, Fig. 3 einen Längsechnitt durch einen Heiztunnel zur Darstellung der Anordnung der Heizelemente, Fig. 4 einen Querschnitt nach der Linie 3-3 durch den in Fig. 3 gezeigten Tunnel Der in Fig. ta gezeigte Vorformling 1 besitzt einen Bodenteil 2 und einen zylindrischen Teil 3 mit einer einheitlichen Wandstärke0 Der Vorformling 1 wird von einem Blasdorn 4 gehalten der Austrittebohrungen 5 für die Druckblasluft und eine Dornkuppe 6 aufweist. Der Vorformling ruht auf einer Halsform 7o Die gestrichelten Linien geben die innere Oberflächengestaltung einer zumeist aus zwei Teilen 8 und 9 bestehenden Hohlkörperblasform an und umreißen eine Flaschenform. Bei einheitlicher Erwärmung wird der Vorformling 1 nach Eintritt der Druckluft durch die Bohrungen 5 wie in Fig. 1b verformt; bei 10 treten relative Verdünnungen der Wände auf, weil die durch die gleiche Temperatur bedingte einheitliche dynamische Viskosität ein besonders starkes Ausziehen dieser Bezirke zum Hohlkörper nach dem Druckaufbau möglich macht, Die in Fig. ic gezeigte fertige Flasche weist im Ubergang zwischen Bauch- und Bodenbezirk II und III eine beachtliche Wandstärkenverminderung auf, während im Halsbereich I und im unteren Teil des Bodenbezirks III die Flasche 11 unnötig starke Wandungen hat.
Die Bezirke I, II und III z.B0 sollen nun vor dem Einlaß von Druckluft auf eine unterschiedliche Temperatur gebracht werden, und zwar sollen der Halsbezirk 1 und der Bodenbezirk III stärker erwärmt werden als der Bauchbezirk II. Die Bezirke I und III weisen dann eine niedrigere Viskosität auf und lassen sich daher stärker zugunsten einer besseren Wanddickenverteilung des Flaschenkörpers heranziehen, weil. die durch den Blasluftdruck auf die gesamte Innenfläche des Vorformlings ausgeübten Kräfte in den höher erwärmten Bezirken zu einer schnelleren und stärkeren Verformung führen. Fig. 2b zeigt, daß der Bauchbezirk II nach Eintritt des Luftdrucks in das Innere des Vorformlings 1 einen größeren Verformungswiderstand besitzt als die Bezirke I und III Nach der Fig. 2c weist die fertige, erkaltete Flasche 12 wegen der unterschiedlichen Enwärmung in den drei Bezirken I, II und III eine wesentlich günstigere Wanddickenverteilung als die Flasche 11 auf. Die gefährliche Verdünnung bei 10 hat sich nicht ausgebildet. Um im Bauchbezirk II der Flasche ii bei einheitlicher Erwärmung des Vorformlings dieselbe Wanddicke wie bei der Flasche 12 zu erzielen, müßte der Vorformlingeine wesentlich größere einheitliche Wanddicke aufweisen, d.h. der Materialverbrauch wäre erheblich größer als bei der Flasche 12.
Um eine auf den ganzen Umfang gleichmäßige Erwähnung des Vorformlings 1 zu erreichen, werden die Vorformlinge durch einen Antrieb 13 gedreht und gleichzeitig langsam duroh einen Heiztunnel 14 geführt, der geschlossen sein oder aus einzelnen Abschnitten 15 (Fig. 3) bestehen kann. Die Antriebe 13 greifen in einen Träger 13a ein, der z.B0 als Drehtisch mit einem Zahnkranz ausgebildet ist, in den etwa Zahnritzel der Antriebe 13 eingreifen, oder aus einer Zahnstange; auch können geeignete Transportbandanordnungen als Träger vorgesehen werden, Der Heiztunnel 14 ist mit Energiestrahlern bestückt, die flächig (z»B. rechteckig oder kreisförmig) oder, wie in Fig0 3 gezeigt, Rohrheizkörper 6 sein können, Für den gewünschten Temperaturbereich werden als Strahler vorteilhaft Infrarotstrahler verwendet.
Entsprechend der gewünschten höheren Erwärmung der Hals- und Bodenbezirke 1 und III ist die Stromaufnahme der Rohrheizkörper 16 und 18 größer als die Stromaufnahme des Heizkörpers 17o Um eine gleichmäßige Erwärmung der einzelnen Bezirke zu erreichen, sind z.BQ die Heizrohre 16, 17 und 18 unter einem Winkel zur Längsachse des Vorformlings auf einer Seite des Heiztunnels 14 angebracht. Wenn sich der Vorformling 1 z.B.
pro Heizkanalabschnitt 15, dessen Länge durch die Länge der Heizrohre bestimmt wird, einmal um seine Längsachse dreht, wird entsprechend der Schraubenlinien in Fig, 3 jedes Oberflächenelement der einzelnen Bezirke einmal bestrahlt. Die Vorformlingdrehzahl, die Führungsgeschwindigkeit, die Tunnellänge und die Stromaufnahme des einzelnen Heizkdrperß können für eine Anordnung optimalisiert werden, Nach Erreichen der gewünschten Temperatur verläßt der Vorformling 1 den Heiztunnel 14, der Antrieb 13 wird angehalten.
Danach wird der Formling in das Hohlkörperblaswerkzeug 8, 9 eingebracAt und aufgeblasen. Nach der Abkilhlung wird die Flasche 12 mit einer günstigen Wanddickenverteilung der Blasform 82 9 entnommen und einem Flaschenbunker zugeführt, Die Erfindung stellt vorzugsweise eine weitere Ausgestaltung der unter dem tenseichen P 17 84 119.9 geführten Patentanmeldung Verfahren und Maschine zum Herstellen von Hohlkörpern, insbesondere von Flaschen, aus thermoplastischem Kunststoff'9 dar. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß ein kalter rohrförmiger Vorformling von außen her zwischen seinen Enden erfaßt wird, daß dann die Enden des Vorformlings auf Verformtemperatur erwärmt und unter Offenhaltung eines Endes verformt werden, daß danach der Zwischenformling von innen her erfaßt, in eine ihn umschließende Blasform gebracht und in ihr zu der gewünschten Form verblasen wird.
Die Erfindung bezieht sich keinesfalls nur auf die hier gezeigte Flaschenform und die hier vorgenommene Einteilung in drei Bezirke oder auf den gezeigten Heiztunnelaufbau, sondern vielmehr auf alle Hohlkörperblasverfahren, bei denen die Vorformlinge unterschiedlich erwärmt werden0

Claims

1> a t e n t a n s p r ü c h e 1. Verfahren zur Wanddickenregulierung beim Blasen von Hohlkörpern, insbesondere Flaschen, aus thermoplastischem Kunststoff, bei dem kalte oder im nicht-thermoelastischen Temperaturbereich erwärmte, eine Öffnung aufweisende Vorformlinge einheitlicher Wanddicke erwärmt und danach zum gewünschten Hohlkörper verblasen werden, dadurch gekennzeichnet, daß verschiedene Bezirke (I, II, III) des Vorformlings (1) im thermoelastischen Bereich auf unterschiedliche Temperaturen wiedererwärmt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorformling im wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist, und drei Bezirke (I, II, III) längs der Zylinderachse auf unterschiedliche Temperaturen erwärmt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenzeichnet, daß die Bezirke (I) und (III) auf eine höhere Temperatur als der Bezirk ( erwärmt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorformlinge beim Erwärmen und Durchlaufen des Heiztunnels gedreht werden.

50. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach einem der ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet daß eine Mehrzahl von Vorformlingen (1) auf einem gemeinsamen Träger (13a) längs eines mit Energiestrahlern (16,1718) bestückten Heiztunneis (14) bewegbar und je für sich um eine Achse drehbar sind, die in etwa senkrecht zur Bewegungsrichtung des Trägers (13a) liegt0 6.

Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahler schräg angeordnet sind.

7o Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge eines Tunnelabschnittes (15) durch die Schräganordnung der Energiestrahler bestimmt wird.

8o Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiestrahler flächiger Art sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahler röhrenförmiger Art (16,17,18) sind, 10e Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Tunnel (14) geschlossen aufgebaut ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Tunnel (14) abschnittweise aufgebaut ist0