DE1928079A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Vakuumausformung von Hohlkoerpern - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zur Vakuumausformung von Hohlkörpern.
• Die Erfindung betrifft Verbesserungen des Herstellungsverfah-.
• rens und der dazu veroondeten Vorrichtungen zur Herstellung bzw. Ausformung von Hohlkörpern aus zwei Bahnen thermoplatischon Materials, die im folgenden als Folie, Folienbahn oder ganz allgemein als ahn bezeichnet werden, wobei jedoch der Ausderuck "Folie" nicht unbedingt darauf hindeuten soll, daß die Bahn besonders dünn ist.
• Die Herstellung von Hohlkörpern aus thermoplastischen Materialien hat in den vergangenen Jahren dank besonderer für Flaschen und dorgleichen geeignete Kunstharze, wie etwa linearem Polyäthylen, Polypropylen, durchsichtigem Polyvinylchlorid und dergleichen, beträchtliche wirtschaftliche Bedeutung erlangt.
• Ubliche wirtschaftliche Herstellungsverfahren für solche Hohlkörper verwenden im großen ItIaße eine Ausformtechnik durch Blasen, wobei ein rohrförmig extrudiertes Teil in eine Form eingebracht und ein Fluid unter hohem Druck in das rohrförmige Extrudat eingeleitet wird, so daß dieses sich an die Form anschmiegt. Es ist seit Jahren bekannt, daß prinzipiell ein wirtschaftlicherer Weg zur Herstellung solcher Hohlkörper darin besteht, daß zwei erwärmte Bolienbahnen plastischen Materials parallel zwischen eine zweiteilige Form eingebracht und je für sich beim Schließen der IIlormhälften in Beruhrung mit der entsprechenden Formhälfte gebracht werden, um die beiden Bolienbahnen entlang den Kan-ten der Pormhöhlung miteinander zu verschmelzen bzw. zu verschweißen. Ein Grundlagenpatent auf diesem Gebiet ist das U.S.-?atent 3 099 043 vom 30. Juli 1963. Obwohl dieses Verfahren für ganz bestimmte ausgewählte Gegenstände wirtschaftlich genutzt wird, ist ein bedeutender wirtschaftlicher Erfolg noch nicht zu verzeichnen gewesen.
• Die Bahnen müssen im Moment, in dem sie mit der Form in Berührung kommen, relativ dicht beieinander liegen, tun beim Schliessen der Formhälften einen Zug auf die Bahnen möglichst klein zu halten. Andererseits müssen die Bahnen beim Erwärmen relativ weit voneinander entfernt sein, um eine gleichmässig gute Erwärmung zu gewährleisten. Bei Dauerbetrieb, wie er etwa durch die U.S.-Eatentschrift 3 099 043 beschrieben ist, ist dies ein weniger ernsten Problem, da die verschieblichen Formhälften mit den Bahnen in der Erwärmzone in Berührung gebracht werden, und diese beim Einbringen in die Verformungszone tragen. Wegen des extrem hohen Produiftionsausstosses jedoch, der mit kontinuierlich arbeitenden Maschinen erzielbar ist und wegen dor hohen Kosten einer solchen Maschine bevorzugen viele kleinere Hersteller eine intermittierend arbeitende Vorrichtung. Bei intermittiorendem Betrieb jedoch muß getrennt von den Normen eine i?ördereinriolitung vorgesehen ueln, tun die Folienbahn durch den ganzen Herstel lungsprozeß zu transportieren. Dies macht es schwierig, die Bahnon während des Erwärmungsvorgangs in weitem und während des Berührungskontakts mit den Formhälften dichtstehend zueinander zu halten. Sollen die Bahnen jedoch rechtwinklig zur Vorschubrichtung bewegt werden, so sind Kettenzahnräder auf beiden Seiten der Förderkette erforderlich, die auf die Greifvorrichtung für die Bahn unter Umständen in störender Weise einwirken.
• Bei bekannten Fördervorrichtungen für intermittierenden Betrieb treten Probleme übermässigen Abfalls bzw. Ausschußproduktion, insbesondere durch Schwächung der Folie im Bereich der ILanten der Formhälften auf. Dies tritt dadurch auf, daß die Folie an ihren Seitenkanten durch den Fördermechanismus festgehalten werden muß, was beim Zusammenführen der Formen dazu führt, daß das Kunststoffmaterial im Bereich der Außenkanten auf jeder Seite der Formhälfte gestreckt wird. Daraus folgt, daß auch der entsprechende Teil der Folie im Inneren der Formhöhlung gereckt wird, und daraus folgt natürlich auch, daß das gesamte, zwischen dem Fördermechanismus und der Tinte der Formhöhlung liegende i4äterial unbrauchbar wird. Bei konventionellen Verfahren der Vakuumverformung von Einzelfolien ergibt sich im allgemeinen ein Abfall von 15 bis 75Cjo', und bei der Herstellung von Hohlkörpern aus zwei folien ist diese Neigung zur Abfallproduktion eher noch größer.
• Auch bei der Verwendung von Mehrfachformen ergibt sich zusätzlicher Abfall zwischen den einzelnen Formstufen. Durch die Verwendung von Mehrfachformen ist der Prozentsatz an Abfall verringert, deren Verwendung ist jedoch begrenzt und bringt die Notwendigkeit mit sich, jede Form unmittelbar mit der Außenatmosphäre oder mit einer Fluiddruckquelle zu verbinden.
• Ein weiteres, mit der intermittierenden Herstellung von Holilkörpern aus zwei Folien verbundenes Problem entsteht durch die I)ruckplatten, die die Form tragen. Um diese Platten für einen ausreichenden Berührungskontakt der gesamten äußeren Kante einer jeden Form mit der Kunststoffolie gentigend steif zu machen, mußten diese übermäßig dick und schwer ausgeführt sein. Dies ist ein besonders ernstes Problem, wenn große oder mehrteilige Formen großer Grundfläche verwendet werden. Es war außerdem emsUnscht, solche Platten vorzusehen, die leicht an verschiedene Normgrößen angepaßt werden können. Ein weiterer Fehler der intermittierend arbeitenden Verformungsvorrichtungen liegt in der Schwierigkeit, die einzelnen Verfahrensschritte in der gewünschten Reihenfolge ablaufen lassen zu können. Werden Taktgeber verwendet, so geht bei deren erneuter Einstellung oder Umstellung Zeit verloren. Werden drehbare N7ockenscheiben verwendet, so ist der Produktionsvorgang inflexibel, da eine neue Kurvenscheibe beim Andern der speziellen Taktfolge eingesetzt werden muß* Bei einer so schwierigen Kunststoffverarbeitung, wie sie die Her -Stellung von Hohl körpern aus flachen Folien als Ausgangsmaterial darstellt, ist eine genaue Kontrolle eines jeden Verfahrensschritts bei großer Flexibilität notwendig, um die Einstellbedingungen an die jeweiligen Eigenschaften des Folienmaterials und dergl. anpassen zu können.
• Für die wirtschaftliche Verwertung ergab sich nun die liotwendigkeit einer besseren Kühlung sowohl des Teils selbst als auch des damit verbundenen Folienbereichs um die äußeren Kanten eines jeden Teils, die stets die dicksten sind, da diese, wenn überhaupt, am wenigsten gedehnt werden und daher am langsamsten abkühlen. Es zeigte sich auch9 daß die Folie häufig ungleichmässig auf die Vorratsrollen auf gewickelt ist. Da bei diesen Herstellungsverfahren relativ dicke Folien verwendet werden können, die nur schwer gleichmässig aufzurollen sind oder sich beim Handhaben der Rolle verschieben0 Durch Verbesserung des Verfahrens, wie die Folie auf die Rollen aufgewickelt wird, ist es nicht möglich, dieses Problem ganz zu beseitigen.
• Schließlich wird das Verfahren zur Herstellung von Hohlkörpern aus zwei Plastikfolien sowohl bei intermittierendem als auch bei kontinuierlichem Betrieb vorzugsweise so durchgeführlt, daß die Folien in horizontaler, also nicht in vertikaler Anordnung befördert werden. Daraus ergeben sich zahlreiche Schwierigkeiten bei ungleichmässiger Wärmeübertragung durch Durchhängen der Folie und die sich daraus ergebende ungleiche Wandstärke der fertigen Teile.
• Gemäß der Erfindung werden Hohlkörper aus Zwei flachen Folienbahnen dadurch hergestellt, daß die Folien eine oder mehrere Heizzonen passieren, wobei sie in einem relativ großen Abstand voneinander gehalten werden und dann beim weiteren Vorrücken der Folien gegeneinander auf einen geringeren Abstand beim Ein tritt in eei Formhälften gebracht werden, worauf die SormhäL£-ten zusammengebracht werden, während ein Vakuum auf jede der Folien einwirkt, so daß diese an die jeweilige Form der zugehörigen Formhälfte angepaßt werdende erhaltenen Teile werden dann von der mit ihnen verbundenen Folienbahn abgetrennt.
• Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher beispielsweise erläutert, wobei in allen Figuren gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind: Fig. 1 zeigt in vereinfachter perspektivischer Darstellung eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung von Hohlkörpern.
• Fig. 2 zeigt wiederum vereinfacht einen Schnitt durch die Vorrichtung gemaß Fig. 1.
• Fig. 3 zeigt in dimetrischer Darstellung einen Teilabschnitt der Fördoreinrichtung für die Folienbahn gemäß Fig. 2.
• Fig. 4 zeigt in Draufsicht eine Form mit mehreren löhlungen.
• Fig. 5 zeigt einen Schaltplan für die Zeit und Taktsteuerung der Vorrichtung nach Fig. 1.
• Fig. 6 zeigt in vereinfachter Perspektivdarstellung eine Abschneid- bzw. eine Abkantvorrichtung und Fig. 7 zeigt perspektivisch das Hatrizenteil der Abschneidvorrichtung mit einer eingelegten Flasche.
• In Fig. 1 sind Vorratsrollen mit Kunststoffolie 6 und 8 auf Trägerstangen 10 und 12 dargestellt, die durch einen Rahmen 14 gehalten werden. Die Salienrollen werden auf den Stangen frei verschieblich gehalten, während die Folien durch Führungsstücke 19 und 21 und ähnliche, nichtdargestellte Führungsteile auf den anderen Seiten ausgerichtet werden. Die obere Folienbahn 16 und die untere Bahn 18 werden durch Förderketten vorwärtsbewegt,die durch obere und untere Antriebskettenräder 20 und 22 angetrieben werden. Diese Antriebskettenräder werden durch die Abwärtsbewegung eines Zahnstangengetriebes 24 betätigt, das eine Antriebswelle 26 antreibt, die ihrerseits in Wirkverbindung mit den Antriebskettenrädern 20 und 22 und identischen Kettenrädern auf der anderen Seite steht. Die obere Bahn 16 gelangt dann zwischen die obere Heizzone, die durch eine Heizplatte 28 mit einem vorderen Abschnitt 29 und die mittlere lIeizplatte 30 gebildet wird. Die untere Bahn 18 läuft zwischen der mittleren Heizplatte 30 und der unteren Heizplatte 32 mit derem vorderen Abschnitt 33 durch. Die Heizplatten 28,29,30,32 und 33 werden durch den Rahmen 14 in nichtdargestellter Weise gehalten. Die Heizplatten 28,29,30,32 und 33 bilden so die Brwärmzonen für die beiden Folienbahnen. Die erwärmten Folienbahnen rücken dann in eine Stellung zwischen einer oberen Preßplatte 34 und einer unteren Preßplatte 36. Die Platten 34 und 36 werden auf Unterlageplatten 38 und 40 über einstellbare Beine 42 gehaltenDie Unterplatten weisen eine kleinere Fläche auf als die Druckplatten.
• Die Beine sind gleichmässig über den Umfang der Unterplatten verteilt und liegen bei quadratischen oder rechteckförmigen Unterplatten im allgemeinen in den Ecken. Die Unterplatten werden hin und her verschieblich durch den Rahmen 14 gehalten. Eine Führungsgabel 46 wirkt mit einer V-förmigen Führung 44 zusammen, so daß eine exakte Führung der einander gegenüberstehenden Platten gewhrleistet ist. Einstellbare Stäbe 48,50,52 und 54, die von der Unterplatto 38 gehalten werden, wirken auf Endschaltor 56,58,60 und 62, wenn sich die Platte 34 nach oben bewegt, lthnLlohe einstellbare Stäbe 64,66 ünd 68, die von der Unterplatte 40 gehalten werden9 wirken auf Endschalter 70,72 und 74.
• Die Endschalter sind über leitungen 78 und 80 mit einem Taktgeber 76 verbunden. Eine Zahnstange 24 wirkt auf einen Endschalter 82, der über eine leitung 84 mit dem Taktgeber 76 verbunden ist.
• In Fig. 2 wird die Folienbahn durch eine Vorschubeinrichtung vorgerückt, die eine obere Förderkette 86 und eine untere Kette 88 aufweist. Beim Eintritt der Folienbahn in den Bereich zwischen den Formhälften 90 und 92 laufen die Ketten aufeinander zu. Dies erfordert notwendigerweise die Anwendung von Kettenrädern auf beiden Seiten jeder einzelnen Kette, wie beispielsweise durch die Kettenräder 94 und 96 dargestellt0 Die Formhälften 90 und 92 sind auf den Druckplatten 34 und 36 in nicht näher dargestellter Weise befestigt. Blasstifte bzw. -nadeln oder düsell 98 und 100 werden durch den Rahmen 14 in nichtdargestellter Weise gehalten.
• Die Kettenförderteile sind in bezug auf die Heizplatten und die Formteile so angeordnet9 daß die obere Folienbahn näher zur oberen als zur mittleren Heizplatte hin liegt, während die untere Folienbahn näher zur mittleren als zur unteren Heizplatte hin gehalten wird. Da weiterhin die Formen so gehalten und ausgerichtet sind, daß beim Zusammenrücken die Blasdüsen auf der Mittel-bzw. Trennlinie der beiden Formhälften zu stehen kommen, ergibt es sich, daß die Kettenförderer nicht symmetrisch ober- und unterhalb der Blasdüsen verlaufen. Der obere Förderer führt die obere Folienbahn in einer Entfernung über den Blasdüsen, die größer ist als die Entfernung, auf der die untere Bahn unter den Blasdüsen durch den unteren Förderer getragen wird0 Eine Abchneid- bzw0 Abkantvorrichtung weist ein oberes Scherteil mit abgeschrägten Soherplatten 89 und eine entsprechend angepaßte Schermatrize 91 auf.
• Figo 3 ist am besten in Verbindung mit den Fig. 1 und 2 zu betrachten0 Hier wird ein Abschnitt des oberen Kettenförderers 86 gezeigte Eine hettenglredverbinduntffSplatte 102 ist mit einem nach außen ragenden Element verschen, das einen nach oben ragenden Dorn 104 trägt. Ein Lochrad 106 ist mit einem Schlitz 108 versehen. Die Bahnkante (nicht dargestellt) wird von dem Dorn 104 erfaßt, wenn diese zwischen dem Dorn 104 und dem Lochrad 106 hindurchläuft. Bin Andrückrad 110 auf der Welle 112 stützt und drückt gegen die Unterfläche des den Dorn 104 tragenden BLements, wenn dieser durch die Folie gedrückt wird. Auf der Welle 112 sitzt weiterhin das Antriebskettenrad 20, das in die Förderkette 86 eingreift. Es ist wesentlich, daß die Folienbahn seitlich nicht über die Verbindungsplatten herausragt, da die Settenräder auf beiden Seiten in die Förderketten eingreifen müssen.
• D.h. das nach außen abstehende Element mit dem nach oben ragenden Dorn 104 greift in die äußerste Kante der Folienbahn ein und ermöglicht eine Beförderung der Bahn sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung.
• Fig. 4 zeigt eine Formhälfte 92 mit einer Anzahl Höhlungen 114.
• Vakuumöffnungen 116 sind auf die Fläche zwischen den Unterteilungen verteilt. Damit kann die flache Bahn im Bereich dieser Fläche gegen die Formoberfläche nach unten gezogen werden. Da dieser Bereich der Bahn am stärksten ist und daher am langsamsten abkühlt, ist es von größter Wichtigkeit, daß dieser Bereich in innigen Kontakt mit der Form kommt, so daß der Wärmeübergang erleichtert wird. Rundherum entlang der äußeren Kanten der Form sind Vakuumeinlaßöffnungen in Form von Schlitzen 118 vorgesehen. Bei einer ersten Berührung der Form mit der erweichten Bahn wird diese durch die Vakuumschlitze durch Saugeinwirkung in eng anliegende Berührung mit den Außenkanten gebracht. Dadurch wird bei weiteren Schließen der Formhälften erreicht, daß jede Streckung der Bahn zwischen den äußeren Kanten der Form und dem Punkt auftritt, an dem die Bahnkante mit der Förderkette verbunden ist. Über Einlaßkanäle 120 und 121 bleibt eine Verbindung zur Außenseite bestehen, über die entweder Atmosphärendruck oder Überdruck über die Blasdüsen 98 und 100 zu den einzelnen Formen der Vielfach form eingelassen werden kann, wobei nicht jede einzelne Form unmittelbar von außen belüftet wird-.
• Fig. 5 zeigt ein vereinfachtes Schaltdiagramm der Vorrichtung.
• Bei der Abwärtsbewegung der Zahnstange 24 (Fig. 1) werden die Bahnen vorgeschoben, und der einstellbare Endschalter 82 wird gesohlossen. Dies startet den Taktgeber, der die Kontaktpunkte 124,128,130,132,134 und 156 und einen Motor 138 aufweist, der die Kontaktpunkte öffnet und schließt. Schließt der Kontaktpunkt 124, so wird der Taktgebermotor durch den Ilaltekreis eingesohaltet, nachdem der Schalter 82 öffnet. Damit wird der Schließmechanismus für die obere Druckplatte betätigt. Die Bewegung dieser oberen Druckplatte schließt den Endschalter 56, der den Schließmechanismus für die untere entsprechende Platte einschaltet. Die Einrichtungen zum Schließen der unteren Druckplatte treten daher erst dann in Tätigkeit, wenn die obere Platte um ein vorbestimmtes Stück nach unten bewegt und der Endschalter 56 geschlossen wurde. Die Bewegung der Formhälften 90 und 92 ist zeitlich so gesteuert, daß die Formhälften die Folienbahnen 16 und 18 gerade dann berühren, wenn diese Bahnen in die richtige Position zwischen den Formhälften vorgerückt sind. Kurz bevor die Formhälften die Bahnen berühren, wird der Kontaktpunkt 128 geschlossen, der einen Mechanismus betätigt, damit ein Vakuum durch die Öffnungen 116 und die Schlitze 118 wirksam werden kann.
• Ein anfänglich geringeres Vakuum kann dadurch erzeugt werden, daß die Stäbe 50 und 64 so eingestellt werden, daß zunächst die Endschalter 58 und 70 geschlossen werden, die einen Mechanismus betätigen, über den nur ein geringeres Anfangsvakuum wirksam wird. Werden die r'crmen erschlossen so schließt auch der Kontaktpunkt 130, der eine b'1inrichtung betätigt, durch die ein Fluiddruck durch die Blasdüsen 98 und 100 in die Öffnungen eintritt. Kontaktpunkte 132,134 und 136, die beim Schließen die oberen, mittleren und unteren Heizplatten einschalten, werden in entsprechender Weise im geeigneten Zeitpunkt des Verfahrenszykluo geschlossen, Je nach den Abmessungen, d, der Dicke, dem Erweichungspunkt der Bahn, der Raumtemperatur und anderer i'aktoren. Zu diesem Zeitpunkt springt die Zahnstange 24 für den Bahnvorachub in ihren Ausgangszustand zurück. XJath einer bestimmten Zeit öffnet der Taktgeber den Kontaktpunkt 124, der seinerzeit die Kontaktpunkte 128,130,132,134 und 136 öffnet, wenn diese zu diesem Zeitpunkt noch nicht geöffnet sein sollten. Damit werden die Einrichtungen zur Öffnung der Form wirksam. Ist die Form auf einen vorbestimmten Betrag geöffnet worden, so werden die Endschalter 62 und 72 geschlossen, worauf die Bahnvorschubeinrichtung in Tätigkeit tritt. Durch die Üffnungsbewegung der Form werden auch die Endschalter 60 und 74 geschlossen, die einen Bufteinlaßmechanismus zur Belüftung der Forinhälften durch die öffnet gen 116 betätigen, so daß das ausgeformte Teil ausgeworfen wird.
• Tritt die Bahnvorschubeinrichtung wieder in Funktion, so schließt die Zahnstange 24 wiederum den Endschalter 82 und der Zyklus wiederholt sich.
• Die Fig. 6 und 7 zeigen in perspektivischer vereinfachter Darstellung die Abschneid- bzw. Abkantvorrichtung. Diese Abschneid-Vorrichtung weist eine untere Schermatrize 91 und ein oberes Scherteil 87 auf, das mit einer Anzahl abgeschrägter Scherplatten 89 versehen ist. Die untere I;Strize 91 hält den ausgeformten Gegenstand, wobei die Außenkanten 103 im wesentlichen mit der Form des Gegenstandes dort übereinstimmen, wo die Formhälften zusammenkommen. Das tStriæenteil 93 wirkt mit einem nichtdargestellten Soherglied zusammen, das mit dem Scherteil 87 verbunden ist, um die Bahn im Bereich der Grifffläche abzutrennen.
• Wie Fig. 7 zeigt, ist der ausgeformte Hohlkörper 95 mit der Bahn 97 einstückig verbunden, der sich beim Verschmelzen bzw. Verschweißen von unterer und oberer Folienbahn ergibt. Der Hohlkörper liegt in der unteren IXtrize 91. Das obere Schneidteil wird durch eine nichtdargestellte Vorrichtung nach unten bewegt und die abgeschrägten Scherplatten 89 durohtrennen die Bahn 97 ent lang der Xerblinie 99, die durch die Formhälften beim Zusammen quetschen der beiden Bahnen entstanden ist. Bei Weiterer Abwärtsbewegung des Trenngliedes entsteht eine Trennlinie entlang der Kante der abgeschrägten Platte 89, bis der gesamte Hohlkörper von der Bahn abgetrennt ist. Es ist zu bemerken, daß der Absohervorgang darauf beruht, daß ein Punkt übermässiger Deformation zwischen den Abscherpiatten und der Schermatrize entlang der Quetschlinie der Bahn entsteht. Bei weiterer Abwärtsbewegung der Platte 89 entlang den Außenwänden 101 der 1trize 91 wird dieser Dehnungspunkt mit der Führungskante der Abscherplatten mitbewegt, so daß sich die Schnittlinie rund um die Außenkante des Gegenstandes herumzieht. Aus diesem Grunde müssen die Scherplatten nicht scharf sein. Die abgeschrägten Scherplatten 89 sind so bemessen, daß sie mit relativ kleiner Toleranz an die Außenwand 91 angepaßt sind, wodurch die lokal begrenzte Uberdehnung weiter erleichtert wird. Obgleich es möglich wäre, Metall-auf-Metall-Berührung zu haben, ist bei einer bevorzugten Ausführungsform ein solcher IfetalL-zu-Metall-Eontakt nicht vorhanden, da dies die Matrizen abnützen würde. Während die Fig. 6 und 7 lediglich einen Satz Schneidplatten und matrizen zeigen, werden bei bevorzugten < Ausführungsformen eine Anzahl gleicher Einheiten eingesetzt, um die Bahn von einer entsprechenden Anzahl hergestellter Gegenstände leichzeitig abzutrennen.
• Die Zeichnungen weisen keine der bekannten Ausrüstungsteile, wie etwa Temperaturregler, Leitungen sind dergl. auf, was jedoch nicht bedeuten soll, daß diese dem Bahmann geläufigen Teile nicht mit im Rahmen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu verwenden wären.
• Die Verwendung von Bahnführungsgliedern zur Ausrichtung der Bahn beim Ablaufen von den freibeweglichen, d.h. in seitlicher Richtung auf den Tragestangen freiverschieblichen Rollen ermöglichen eine genaue Ausrichtung der Bahn. Es zeigte sich, daß bei den relativ schweren, dicken Bahnen die für die Herstellung erforderlich sind, ein gleichmässiges Aufrollen der Bahn schwierig ist, wenn die Bahn von den Rollen abgezogen wird, wenn diese feststehend und seitlich nichtversohieblich sind.
• Um eine befriedigende Herstellung von Hohlkörpern aus zwei Bahnen zu gewährleisten, ist es erforderlich, daß die einander gegenüberstehenden Formhälften vollkommen aufeinander fluchten, so daß die entsprechenden Teile der Formhälften, die die Außenkanten des Teiles bestimmen, gegeneinander zu liegen kommen, um die Trennlinie um jedes einzelne Teil zu bilden. Es ist ersichtlich, daß bei großen Formen oder Nehrfachformen selbst eine kleine Drehung einer Formhälfte relativ zur anderen bei den einander-entsprechenden Teilen der Formhälften im Bereich der Kanten keine genaue Ausrichtung ergeben würde. Aus diesem Grunde ist jede Druckplatte ~~mit einer Führungsgabel versehen, die mit einer am Rahmen angebrachten Führung zusammenwirkt. Diese Führungsgabel kann aus einem einfachen genuteten Teil bestehen, wie es die Zeichnung zeigt, oder es können vorzugsweise Rollen vorgesehen sein, die die V-förmige, am Rahmen angebrachte Führung berühren. Diese Rollen können einstellbar sein, um notwendige Korrekturen für eine genaue Ausrichtung zu ermöglichen.
• Die entsprechenden Formhälften müssen gegeneinander nicht nur genau ausgerichtet sein, sondern müssen auch einen gleichmässigen Kontakt auf der gesamten Oberfläche gewährleisten. Eine für eine Mehrfachform geeignete Druckplatte ausreichender Steifigkeit, um einen gleichmässigen Druck auf der gesamten Fläche zu gewährleisten, würde die Verwendung von Platten betrachtlicller Dicke, d.h. von unerwünscht hohem Gewicht, notwendig machen.
• Dieses Problem wird durch die Verwendung einer Ullterpiatteumgangen, die über eine einstellbare Vierpunktabstützung mit der Hauptplatte verbunden ist. Dies ermöglicht nicht nur die Verwendung von leichteren Platten durch Lastverteilung auf die gesamte Platte, sondern ermöglicht auch eine Einstellung der Platte, um einen gleichmässigen Druck auf der Gesamtfläche zu erreichen und ermöglicht auch eine Anpassung bzw. Einstellung auf Formhälften verschiedener Dicke.
• In den Zeichnungen ist ein Andrückrad dargestellt, das die Unterseite des Lochelements beim Lochen der Bahn abstützt. Anstelle eines Rades kann auch eine flache Stützvorrichtung vorgesehen sein, über die die Lochelemente gleiten. Oder sofern Kettenräder oder andere Trägerglieder in diesem Bereich, wie in den Zeichnungen dargestellt, verwendet werden, so können die Andruckteile auch eingespart werden.
• Die Vakuumeinlaßschlitze um die Außenkanten jeder Formhälfte ermöglichen es, die Bahnen eng anliegend gegen diese Außenkanten zu ziehen, so daß ein Verrutschen der Bahn relativ zu den dann ten beim weiteren Schließen der Formhälften vermindert oder ausgeschaltet ist. Ohne diese Vakuumeinlaßschlitze kann die Bahn relativ zu den Außenkanten. der Form verrutschen, wenn die rorm weiter geschlossen wird, so daß der Teil der Bahn im Inneren der Form ebenso gereckt wird, wie der außerhalb der Form liegende Abschnitt. Dies ist unerwünscht, da es einen größeren Abfall mit sich bringt und im Ergebnis eine Schwächung der Bahn in der Form bedeutet. Dies verursacht auch ungleichmässige Wanddicke am fertigen Teil. Durch das Zusammenführen der Bahnen im Bereich der Form und durch die Verwendung der Vakuumeinlaßschlitze, um die Bahn eng anliegend gegen die Außenkanten der Formteile zu ziehen, wird der Abfall auf einem Minimum gehalten. Beispielsweise liegt anfallender Abfall bei Verwendung der erfindungsgemäßen 1erkmale bei nur 10% und normalerweise nicht über 40%, was vergleichbar ist mit einem Abfallanteil bei dem wesentlich weniger komplexen bekannten Thermcformverfahren offener Gegenstände aus einer Einzelbahn. Obgleich die Bahn rasch gegen die Form gezogen wird, ist es möglich, flache Hohlstücke herzustellen mit einem gegenseitigen Wandabstand von nur 1,6 mm.
• Die Verbindung von Zeit und Folgesteuerung, wie sie in Verbindung mit Itlig. 5 besclir.ieben wurde, bringt aus zwei Gründen beson@ere Vorteile mit sich. Zunächst einmal bringt es gegenüber der Verwendung von Taktgebern für alle Betriebsabläufe den Vortoil mit sich, daß kein Zeitverlust beim Rückstellen des Taktgebers entsteht. Am wichtigsten jedoch ist die große Anpassungsmöglichkeit, Durch einfache Einstellung von Schaltstäben für die Endscha£ter oder die Anschläge des Taktgebers kann der Betrieb schnell und leicht auf Dickenänderungen der Bahn oder andere Faktoren, die während des Betriebsablaufs veränderlich sein können, korrigiert werden. Damit ergibt sich ein klarer Vorteil gegenüber der Verwendung von Kurvenscheiben, da es schwieriger ist, die Einstellung zu verändern, wenn eine neue Kurvenscheibe eingesetzt werden muß. Außerdem können viele Bewegungsabläufe sowohl durch eine Zeit oder eine Illolgesteuerung gesteuert oder auch geregelt werden. Beispielsweise kann der Mechanismus, der das Vakuum wirksam schaltet, sowohl durch den Taktgeber,wie in bezug auf Fig. 5 beschrieben wurde, oder durch den Endschalter 127 betätigt werden, der seinerseits durch die Bewegung der Oberplatte oder durch den Endschalter 129 betätigt wird, der wiederum durch die Bewegung der unteren Druckplatte geschaltet werden kann. Diese beiden Endschalter sind in i'ig. 1 nicht gezeigt.
• In ähnlicher Weise können andere, in Fig. 5 nicht bezeichnete Endschalter eingesetzt werden, um die Bewegungsabläufe zu steuern, die jetzt durch den Zeitgeber gesteuert werden, und umgekehrt können einige Bewegungsabläufe, die jetzt durchEndschaltex gesteuert werden, ihrerseits durch den Taktgeber gesteuert werden. Während in dem dargestellten Fall die Endschalter durch Stäbe betätigt werden, können auch andere geeignete Einrichtungen für diesen Zweck verwendet werden.
• Bei horizontaler Anordnung ist es von besonderer Bedeutung, daß die Förderketten relativ zu den Heizplatten so angeordnet sind, daß die obere Bahn näher an die obere als an die mittlere Heizplatte herangebracht wird, während die untere Bahn näher an der mittleren als an der unteren Heizplatte verläuft. Bei steigender Erwärmung wird die Neigung zum DurohhUngen der Bahn damit kompensiert. Durch Verwendung einer Anordnung, bei der jede Bahn durch die ihr zugeordnete Heiæsone entlang einer oberhalb der Mitte dieser Heizzone liegenden Ebene vorrückt, wird eine gleichmässigere Erwärmung der Bahn auf beiden Seiten erreicht, was bezilglioh der QualitUt des fertigen Teiles eine Verbesserung mit sich bringt. Wahlweise können die Heizplatten in gleicher Entfernung ober- und unterhalb der Bahnen angeordnet sein, und die richtige Erwärmung ergibt sich durch Veränderung der von den Heizplatten abgegebenen Wärmemenge. Es ist offensichtlich, daß die äußeren HeizpLatten symmetrisch auf jeder Seite der Bahn angeordnet würden, wenn die Bahnen durcHh die Heizzone in einer vertikalen Ebene durchtreten würden. Vorzugsweise wird jedoch in horizontaler Anordnung gearbeitet, um ein abpacken der Bahn und besondere Dehnungsprobleme, die mit der Verwendung großer BOlS lächen und mit der Kompensation des Wärmeanstiegs durch den Zwischenraum der Heizplatten verbunden sind, zu vermeiden.
• Ein anderer Bereich, bei dem der richtige Abstand der Bahnen voneinander zur Erzielung optimaLer Produktqualität von Bedeutung ist, liegt in der Anordnung der erweichten Bahnen zwischen den Formhälften. Obwohl die Notwendigkeit dafür nicht offensichtlich ist, ergab sich überraschenderweise bei horizontaler Anordnung, daß es vorteilhaft ist, die Bahnen so zu führen, daß die Blasdüsen (und damit die Mittel oder Verschlußlinie der Form) so nahe wie möglich der Mittellinie zwischen dem Durchschnittsabstand der durchhängenden Bahnen liegt, d.h. nicht auf der Mitte zwischen den abgestützten Kanten. D.h., die erwärmten Bahnen hängen durch, wenn der Betrieb bei horizontaler Anordnung (die als bevorzugte Anordnung anzusehen ist) der Vorrichtung erfolgt. Um dies auszugleichen, liegt die Verschlußlinie der Form so nahe wie möglich auf der Mitte zwischen den durchhängenden Bahnen und nicht auf der Mitte zwischen den abgestützten BahnI£anten. Daher muß die Vorschubeinrichtung für die obere Bahn die Kanten dieser Bahn in einem Abstand über der Teillinie der Formhälften halten, der größer ist als der Abstand, auf dem die Kanten der unteren Bahn auf der Vorschubeinrichtung unter dieser Teillinie gehalten werden. Dies bedeutet, daß jede Bahn nach der Berührung mit der Form in im wesentlichen gleichen Abstand gehalten wird, wenn die Formhälften zusammengebracht werden. Treffen die Formhälften auf der Mitte zwischen den Stützkanten zusammen, so kommt die untere Formhälfte mit der unteren Bahn zuerst in Kontakt und trägt diese weiter, bevor die Formhälften zusammenkommen und die obere Formhälfte die obere Bahn trägt.
• Dies führt zu ungleichmässiger Wanddicke beim fertigen Teil.
• Diese ungleichmässige Wanddicke tritt besonders dann auf, wenn Vakuumeinlaßöffnungen um die Außenkanten jeder Formhälfte nicht vorgesehen sind. Werden die Bahnen und die Anschlagstifte so angeordnet, daß die Teilungslinie der Form in der Mitte zwischen der Durchschnittshöhe der durchhängenden Bahnen liegt, so ergeben sich Teile mit außergewöhnliclier Gleicldörmigkeit der Wanddicke.
• Es wurde ermittelt, daß eine besondere Temperaturregelung für die Oberform erwünscht ist. Anderenfalls neigt die Oberarm dazu, heißer zu werden, und es ergeben sich minderwertige ffi?rodukte.
• Die Formen können selbstverständlich auf jede bekannte Art gekühlt werden. Beispielsweise können Kühlkanäle vorgesehen sein, durch die Wasser umläuft.
• Um den Abkühlvorgang der hergestellten Teile zu beschleunigen, kann - falls erwünscht - ein Kühlmedium, wie etwa Kohlendioxyd.
• oder Wasser durch die Anschlagstifte eingeführt werden.
• Die mehrteilige Form kann aus einzelnen Gußteilen bestehen. Dies ermöglicht ein leichtes Auswechseln der Formteile, wobei gleichzeitig zwischen den Teilen ein minimaler Abstand eingehalten werden kann, so daß nur ein sehr geringer Abfall entsteht.
• Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich zur Herstellung aller Arten von Hohlkörpern, wie etwa Flaschen, Hohlspielzeugen oder anderer IIohlformen sowie hohler Flachteile, wie etwas doppelJandiger Sonnenblenden für Autos dekorativer Täfelungen oder Platten, lichtdurchliissiger Scheiben und dergl.
• Jedes thermoplastische Material, das sich zur Schmelzverschweissung nach Erwärmung eignet, kann im Rahmen der Erfindung verwendet werden. Besonders geeignet sind beispielsweise Polymere und Copolymere des Äthylen, Propylen und des 1-Buten.
• Der Betriebsablauf beim Schließen der Formhälften geht vorzugsweise folgendermaßen vor sich. Jede Formhälfte berührt die entsprechende Bahn entlang der Außenkante der Formhälfte. Wird ein ausreichender Druckunterschied erzeugt, so daß dann, wenn die Formhälften voll gegeneinander liegen, und die beiden Bahnen entlang der Außenkanten der Form miteinander verbunden werden, jede Bahn nach außen gegen die formende Oberfläche der zugehörigen Form in genügendem Maße nach außen gezogen wird, um zu verhindern, daß sich die Bahn an irgendeinem Punkt,außer entlang der Außenkanten, gegenseitig berühren. Zu diesem Zeitpunkt werden die Bahnen noch nicht auf ihren ganzen Flächen mit der formenden Oberfläche der Form in Berührung gebracht. Machdem die Formhälften zusammongeräckt sind und die Bahnen entlang der Aussenkanten miteinander verschweißt sind, werden diese Bahnen in engen Berührungskontakt mit der formenden Oberfläche der Form durch zusätzliche Erzeugung eines Druclcunterschiedes gebracht.
• Bei dieser Verfahrens-schrittfolge ist es möglich, den Kontakt.
• der beiden Bahnen nach der anfänglichen Berührung mit den Außenkanten der Form so schnell wie möglich herzustellen, bevor ein ins Gewicht fallender Abkühlvorgang eingesetzt hat. Dies ist wesentlich, um einen genügenden Erweichungsgrad der Bahn zur Bildung einer guton Verschweißung zu gewährleisten. Wie das nachfolgende Beispiel zeigt, bei dem diese Verfahrensfolge angewendet wird, war die Versiegelung bzw. Verschweißung derart, daß beim Auftreten von Fehlern diese an anderen Punkten der Fläoho auftraten als dort, wo die beiden Bahnen miteinander verschweißt waren. Bei dieser Schrittfolge ergibt sich nicht nur eine wesentlich verbesserte Qualität der Verschweißung, vielmehr zeigt sich, da die Bahn im Bereich der vorschwaißton Fläche nicht gereölrt wurde, daß das Polymer besser ausfließt, wenn die boidern Bahnen gegeneinander gepreßt worden wobei sich eine glatte Verschweissung ohne Bördelung bzw. Flansch ergibt. Auf diese Weise wird ein einem durch Blasen geformten Gegenstand ähnlicher hergestellt, der keinen Grat oder Flansch aufweist. Werden dickere Bahnen verwendet oder werden andere Gegenstände als Behälter hergestellt, bei denen die Verschweißung nicht kritisch ist, so kann auch ohne die genaue Beachtung dieser Folgeschritte gearbeitet werden.
• Um die Beschreibung zu erleichtern, wurde die gegenseitige Verbindung bzw. Verschweißung der Bahnen für den Fall beschrieben, daß diese entlang der Außenkanten erfolgt.
• Die Verschweißung tritt dann ein, wenn die entsi2rechenden Teile der Formhälften zusammenwirken, um die beiden Bahnen miteinander zu verbinden. Es ist ersichtlich, daß dieses Verschweißen auch in anderen Bereichen als gerade nur am Rande erfolgen kann. Wie beispielsweise in Fig. 4 dargestellt, kann dies auch in einem mittleren Flächenbereich erfolgen, der bei der Herstellung einer Flasche zur Bildung eines Handgriffs ausgespart wird. Dies icann auch an anderen Punkten bei der Ausformung von rissen zwischen gegenüberlieg-enden Wänden in einer Blasaüsform'ung der bekannten Art erfolgen, und weiterhin kann die Verschweißung auch entlang jedes Teils einer Mehrfachform vorgenommen werden. Andererseits braucht die Verschweißung nicht notwendigerweise entlang der ganzen Umfangslinie erfolgen. Xlie Fig. 4 zeigt, ist ein kleiner ii1lächenbereich an dem Teil der Form ausgespart, an dem die Öffnung der i'lasohe ausgebildet wird, der nach außen offen ist.
• Während die Form als zweiteilige Form beschrieben wurde, kann diese selbstverständlich auch als mehrteilige Form ausgebildet sein.
• Beispiel Zwei 0,84 mm starke Bahnen eines Äthylen-Homopolymers mit einer Dichte von 0,96 (ASTM fl 1505-63T) und einem Erweichuis- bzw Schmelzindex von 0,1 (ÄSTM D 1238-62T, Bedingung E) wurden in den Heizabschnitt einer in den Fig. 1 bis 7 beschriebenen Vorrichtung eingebracht. Die obere Bahn lag 9,5 cm unter der oberen Heizplatte und 11,4 cm über der mittleren Heizplatte. Die untere Bahn lag 10,1 cm unter der mittleren und 12,9 cm über der unteren IIeizplatte. Nach einer zur BrweichungXausreichenden Verweilzeit in der Erwärmzone wurden die Bahnen durch die Förderketten, die mit nach außen und nach oben ragenden Loohelementen versehen waren, vorwärts und in näherem gegenseitigem Abstand zwischen zwei Formhälften zur Herstellung von sechs 2 1 Milchflaschen gebracht. Die Formhälften wurden zusammengebracht,und gleichzeitig wurde jede Formhälfte unter Vakuum gesetzt. Kurz nach dem Schließen der Formen wurde über die Blasdüsen und innere Zugröhrchen ein Innendruck eingeleitet. Nach genügender Abkühlung der. Flaschen, so daß diese selbsttragend waren, wurden die Formen belüftet, geöffnet, die Teile wurden aus der Form herausgedrückt und von der mit ihnen verbundenen Bahn getrennt.
• Jede Flasche hatte ein Gewicht von etwa 45 g. Die gesamte Zykluszeit betrug 12 Sekunden zur Herstellung von sechs 2 1 Flaschen.
• Das Verhältnis von Abfall zur, Gesamtpolymermasse betrug 0,4 zu 1.
• Die Flaschen wurden mit Wasser gefüllt und von gleichmässig sunehmenden Höhen aus fallengelassen. Bei. einer Höhe von 1,2 m ergaben sich noch keine Ausfälle oder Fehler. Bei größeren Höhen traten Ausfälle auf, jedoch nicht an der verbindenden Schweißnaht der beiden Bahnen.

Claims (10)

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Verfahren zur Herstellung von Hohlköpern aus zwei Bahnen eines thermoplastischen Materials, bei dem die Bahnen im wesentlichen in horizontaler Lage eine Heizzone passieren und anschliessend zwischen zwei gegeneinander bewegbare Formhä-lften gelangen, die zum Verschmelzen bzw. Verschweissen der Bahnen an den Randkanten der Formliöhlung zusammengebracht werden, wobei die im Inneren der Form liegenden Bahnabsohnitte durch Fluiddruck an die Form angepaßt bzw.

angepreßt oder angesaugt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahnen zunächst mit den Kanten der Formhälften in Begebracht werden rührung und dann so gegen die Wände der Formhöhlung auseinandergedrückt werden, daß ein gegenseitiges Berühren der Bahnen im Inneren der Formhöhlung gerade eben vermieden wird, bevor die Bahnen an den Kanten miteinander verschweißt werden und an die Form durch Druck oder Unterdruck angepreßt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß die Formhälften entlang einer Formtrennlinie zusammengebracht werden, die im wesentlichen auf der Mitte wischen dem durchschnittlichen Durchhang der in Richtung auf die Wände der Formhälften abgesenkten Bahnen liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahnen beim Anlegen eines Vakuums in ihrem anfänglichen Berührungskontakt mit den Kanten der Form gehalten werden.

4. Vorrichtung zur Herstellung von Hohlkörpern nach Anspruch 1, mit einer zweiteiligen Form, Einrichtungen, um die beiden Formhälften gegeneinander zu führen und wieder zu trennen, einerEinrichtung zum Erwärmen einer thermoplastischen Kunststoffbahn, Einrichtungen, um zwei derartige thermoplastische Bahnen in im wesentlichen horizontaler Lage durch die Erwärmeinrichtung und anschliessend zwischen die beiden Formhäl£ten zu führen, und weiterhin Einrichtungen, um zwischen die im Inneren der Form befindlichen Bahnen einen Fluiddruck aufzubringen, um die Bahnen an die Form anzupressen, dadurch gekennzeichnet, daß gesonderte Binrichtungen (50,64,58,70) vorgesehen sind, um auf die anfänglich zwischen den Formhälften sich berührenden Bahnen nur gerade soviel Fluiddruck auszuüben, daß ein gegenseitiger Kontakt der Bahnen in, der Form vermieden wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch Einrichtürigen (118) zur Erzeugung eines Vakuums in den Kanten der Formhälften.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch Halte- bzw. Abrollstangen (10,12) für die Rollen der Kunst stoffbahn, die so angeordnet sinkt daß eine Axialbewegung beim Abrollen möglich ist.

70 Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit Führungen (19,21) versehene Transport- bzw. Fördereinrichtung für die Bahnen vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördereinrichtung mit einer auf die Kanten der Bahn wirkend den Greif-bzw. Klemmvorrichtung (104,106) ausgerüstet ist.

9 Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Formhälften auf einer Druckplatte (34,36) gehalten wird, die über Stützen bzw. Beine (42) mit einer Unterplatte (38,40) verbunden iat .

10. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Abtrenn- bzw. Abgratvorrichtung, die eine untere Schermatrize (91) und einen oberen Scherstempel (87) aufweist, wobei die patrize zur Halterung des Hohlkörpers dient und die der Umrißlinie des Körpers angepaßten Kanten (103) aufweist, daß der obere Scherstempel zumindest eine abgeschrägte Schneidplatte (89) aufweist, die die untere Schermatrize so eng anliegend übergreift, daß außen an der trize überstehendes Material des Hohlkörpers abgeschnitten wird, und daß Einrichtungen vorgesehen sind, um den Stempel und die Patrize gegeneinander zu bewegen.