DE2307727B2 - Verfahren und Vorrichtung zum Formen eines Hohlkörpers - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Formen eines HohlkörpersInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und betrifft weiter eine
Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 5.
Aus der DE-PS 1136 815 ist ein nach dem
gattungsgemäßen Verfahren arbeitendes Werkzeug zum Formen eines rohrförmigen Vorformlings durch
biaxiales Recken bekannt. Das Werkzeug weist einen von einem Spannbacken umgebenen Dorn und diesem
gegenüberliegend ein mit dem Dorn axial ausgerichtetes und gegenüber dem Dorn axial verschiebbares
Spannteil auf. Das Spannteil weist auf seiner dem Dorn gegenüberliegenden Stirnseite eine Bohrung auf, in der
mit radialem Spiel ein Block aus elastischem Werkstoff eingesetzt und an dessen dem Dorn zugewandten
Stirnseite eine Bodenplatte über eine den Block axial durchsetzende Spannstange andrückbar ist. Über den
Dorn und das Spannteil ist ein Formrohr axial schiebbar. In das Werkzeug wird ein rohrförmiger Vorformling
zunächst eingespannt und durch axiales Auseinanderbewegen von Spannteil und Dorn axial gereckt. Anschließend
wird das Formrohr über das apannteil geschoben, so daß es den axial gereckten Vorformling vollständig
umgibt, und wird der Vorformling durch Einleiten von Druckluft durch eine Bohrung im Dorn aufgeblasen
bzw. radial gereckt bis er innen am Formrohr anliegt. Das bekannte Werkzeug weist eine verhältnismäßig
große Baulänge auf und ist nicht zum Herstellen von Hohlkörpern mit relativ komplizierten Formen, beispielsweise
einseitig offenen Flaschen geeignet. Der Vorformling kann nicht gleichzeitig axial gereckt und
aufgeblasen werden, weil das Werkzeug erst nach dem axialen Recken in seinen zum Blasen des gereckten
Vorformlings geeigneten Zustand gebracht wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit dem
sich auch komplizierte geformte Hohlkörper, beispielsweise einseitig offene Hohlkörper, wie Flaschen, durch
biaxiales Recken eines auf Recktemperatur erwärmten Vorformlings unter optimaler Anpaßbarkeit des fertigen
Hohlkörpers an dessen Gebrauchserfordernisse herstellen lassen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Dadurch, daß erfindungsgemäß das Formen des Hohlkörpers bei geschlossener Blasform erfolgt, können
einerseits komplizierte Hohlkörper hergestellt werden und kann andererseits der Reckgrad der
jeweiligen Bereiche des Vorformlings bzw. des fertigen Hohlkörpers an die Gebrauchserfordernisse angepaßt
werden, weil gleichzeitig axial und radial gereckt, d. h. aufgeblasen, werden kann. Des weiteren behält der
Formling in der geschlossenen Blasform in optimaler Weise seine vorgegebene Temperatur, bei der sich das
Thermoplastmaterial in der viskoelastischen Phase befindet und beim Recken gute mechanische Eigenschaften
und einwandfreies Aussehen behält.
Mit den an sich bekannten Merkmalen des Anspruchs 2 — wenn bei dem Werkzeug gemäß der DE-PS
11 36 815 beide Enden des Vorformlings axial voneinanderwegbewegt
werden, bleibt auch dort der mittlere Bereich des Vorformlings in Ruhe — wird zusammen
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 der besondere Vorteil erzielt, daß der Formling in seinem mittleren
Bereich, also dort, wo er sich normalerweise am stärksten reckt, während des biaxialen Reckens zuerst in
Anlage an die Blasform kommt. Ein Überrecken in diesem Bereich wird dadurch verhindert Ein Gleiten
des zuerst in Anlage an die Blasform kommenden Bereiches des Formlings auf der Innenwand der
Blasform ist auf diese Weise vermieden. Das Gleiten würde zu einer unkontrollierten Wandstärke des
Hohlkörpers in diesem Bereich führen und das Aussehen des Hohlkörpers beeinträchtigen.
Die Ansprüche 3 und 4 sind auf Durchführungsformen des Verfahrens gerichtet, die es gestatten, den Reckgrad
des Hohlkörpers einzustellen.
Der Anspruch 5 kennzeichnet den grundsätzlichen Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Der Anspruch 6 ist auf die Ausbildung der Führung der die Enden des Formhohlraums begrenzenden
Formteile gerichtet.
Mit den Merkmalen des Anspruchs 7 wird sichergestellt, daß eine Relativbewegung zwischen der Wand
des Hohlkörpers und der Wand der Blasform zumindest im mittleren Bereich des Hohlkörpers beim Recken
nicht auftritt.
Die Ansprüche 8 und 9 kennzeichnen weitere besonders vorteilhafte konstruktive Ausbildungen der
erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Die Erfindung ist bei jedem Thermoplastmaterial, beispielsweise Harz, Polystyrol, PVC, nachchloriertes
PVC, Polyolefine, beispielsweise Polyäthylen und Polypropylen, oder bei Gläsern anwendbar. Die
Erwärmungstemperatur, der Reckgrad und die Reckgeschwindigkeit, sowie die Abkühlung und die Ausformung
können jeweils an den Werkstoff angepaßt werden.
Zum Stand der Technik sei noch auf die DE-OS 18 05 091 und die CH-PS 4 86 302 hingewiesen, aus
denen bekannt ist, daß der Vorformling gleichzeitig axial gereckt und aufgeblasen wird. Das axiale Recken
geschieht jedoch mit Hilfe eines in den Vorformling eingeführten Stempels, d. h. es wird nur ein Ende des
Vorformlings bev-egt, wodurch die oben geschilderten Nachteile bezüglich des mittleren Bereiches des fertigen
Hohlkörpers auftreten können. Außerdem ist der verwendete Vorformling dort einseitig geschlossen und
nicht, wie beim Erfindungsgegenstand bevorzugt, ein Rohrstück.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand sehematischer
Zeichnungen beispielsweise und mit weiteren Einzelheiten erläutert. Es stellt dar
F i g. 1 einen Schnitt in einer durch die Werkzeugachse und senkrecht zur Trennflächenebene verlaufenden
Ebene durch ein geöffnetes und axial zusammengefahrenes Hohlkörperblaswerkzeug,
F i g. 2 einen F i g. 1 äiinlichen Schnitt durch das axial
zusammengefahrene, jedoch geschlossene Hohlkörperblaswerkzeug,
Fig.3 einen Fig. 2 ähnlichen Schnitt bei axiü
auseinandergefahrenem Blaswerkzeug,
Fig.4 einen Fig.2 ähnlichen Schnitt durch ein
Blaswerkzeug mit zweiteiliger Werkzeughälfte und
F i g. 5 einen F i g. 3 ähnlichen Schnitt durch das in
F i g. 4 dargestellte Blaswerkzeug.
Zum Bewegen der Werkzeughälften bzw. die Gestalt des fertigen Hohlkörpers bestimmenden Formteilen
dienen nicht dargestellte Zylinder, die über Kolben 1 und 2 wirken, an denen die Formteile haltende
Trägerplatten 3 bzw. 4 befestigt sind. Diese Trägerplatten 3 und 4 sind mit Aufspannplatten 5 bzw. 6 für die zur
Formgebung des Hohlkörpers dienenden Formteile fest verbunden. Jede Werkzeughälfte enthält drei Formteile,
nämlich die Formteile 7, 8 und 9, und die Formteile 10,
11 und 12. Die mittleren Formteile 8 und 11 sind mit Zapfen 13 bzw. 14, die in in den Aufspannplatten 5 und 6
ausgebildsie Ausnehmungen eingreifen, ortsfest gehalten. Die oberen Formteile 7 und .*.' und die unteren
Formteile 9 und 12 sind an den Aufspan !platten 5, 6 so angebracht, daß sie während des Reckvorganges in
senkrechter Richtung, d. h. parallel zur Werkzeugachse 15, verschieblich geführt sind, jedoch beim öffnen und
Schliefen des Blaswerkzeuges mit den Aufspannplatten 5 und 6, somit auch mit den Trägerplatten 3 und 4, fest
verbunden bleiben. Beispielsweise sind an den Aufspannplatten 5 und 6 beiderseits der die Zapfen 13 bzw.
14 aufnehmenden Ausnehmungen nicht sichtbare senkrecht verlaufende Nuten mit schwalbenschwanzförmigem
Querschnitt ausgebildet, in denen mit komplementärem schwalbenschwanzförmigem Querschnitt
ausgeführte (nicht gezeichnete) Zapfen verschiebbar geführt sind. Die Größe des Verstellweges
dieser schwalbenschwanzförmigen Zapfen, die mit den Formteilen 7, 9 bzw. 10, 12 jeweils einstückig
ausgebildet oder mit diesen fest verbunden sind. entspricht dem Betrag der möglichen Vergrößerung des
Blaswerkzeuges.
Die Reckbewegung ist durch zwei Zylinder od. dgl. angetrieben, von denen der obere mit einer Kolbenstange
16 über eine waagerechte Führungsstange 17 und zwei senkrechte Führungsstangen 13 und 19 auf die
oberen Formteile 7 und 10 wirkt, und der untere mit einer Kolbenstange 20 in gleicher Weise über eine
waagerechte Führungsstange 21 und senkrechte Führungsstangen 22 und 23 an die nnteren Formteile 9 und
12 der Werkzeughälften angeschlossen ist. Die Führungsstangen 18 und 19 bzw. 22 und 23 sind so
angeordnet, daß s'e beim Öffnen und Schließen des Blaswerkzeuges an den waagerechten Führungsstangpn
17 bzw. 21 senkrecht zur Werkzeugachse 15 mit Führ.,ng verschiebbar sind.
Es folgt nun eine kurzgefaßte, für das Verständnis der
Erfindung jedoch ausreichende Beschreibung der Wirkungsweise des Blaswerkzeuges.
Man geht von einem Rohling oder Vorformling 25 aus, der in einem (nicht gezeichneten) Ofen erwärmt
wird. Zum Transport innerhalb des Ofens und zum Einführen in das Blaswerkzeug ist der Vorformling 25
an einem Halteglied 26, das einen Blaskanal 27 aufweist, hängend angeordnet. Mit dem Halteglied 26 ist
stoffschlüssig, beispielsweise durch Schweißen oder Löten, ein Federring 28 verbunden, der eine Halteklemme
bildet und den Vorformling 25 festhält. Sobald der Vorformling 25 die für das Recken zweckmäßige
Temperatur angenommen hat, wird er in das axial
zusammengefahrene Blaswerkzeug eingeführt und in diesem eingeschlossen (Fig. I). Die Werkzeughälften
werden mit den über die Kolben 1 und 2 wirkenden Zylindern so verschoben, daß der Vorformling 25 an
seinen beiden Enden geklemmt wird, und zwar mit der Formhöhlung oder den Werkzeugteilen 29 und 30 für
den Hals und mit den Quetschkanten 31 und 32. die die Verbindung des Bodens 33 unter Ausbildung eines
Butzens 34 besorgen.
Nach dem Schließen des immer noch zusammengef.ihrcncii
Blaswcrkzcuges werden der obere und der
untere· Zylinder eingeschaltet, die die Kolbenstangen 16 mil 20 so anziehen, daß die urteren Formteile 9 und 12
und die oberen Formteile 7 und 10 von den ortsfesten mittleren Formteilen 8 und 11 weg bewegt werden.
Sobald ein Abstand mit dem gewünschten Wert erreicht ist. wodurch sich Hohlräume 35 und 36 ausgebildet
haben, wird durch den Blaskanal 27 unter Druck ein und 45 einstückig mittig angeordnete Flächen 47 und 41
ausgebildet sind und daß diese Formteile 43 und 45 ir der Vergrößerungsbewegung mit Verlängerungen 4«
und 50 auf den Innenflächen der bewegbaren unterer Formteile 44 und 46 gleiten.
Die Arbeitsweise ist die gleiche wie beim ober beschriebenen Blaswerkzeug. Die Recklänge ist durcr
einen Abstand 51 zwischen den Formteilen 43 und Φ bzw. 45 und 46 dargestellt.
Bezüglich weiterer Ausgestaltungen der beschriebe neu Vorrichtungen sei beispielsweise darauf hingcwic
sen. daß an der Innenfläche der Formteile Verstärkungs oder Versteifungsrippen vorgesehen sein könnten. Dit
Formteile könnten mit Kühl- oder Hei/.systcmcr ausgerüstet sein, die auf örtlich begrenzte Bereiche odc
auf die Gesamtfläche wirken. Auch ist es möglich. di< Antriebseinrichtungen für die seitlichen und/ode
senkrechten Bewegungen abzuwandeln und /um Fest
Vorformling 25. an dem eine Verengung 37 (Fig. 3) eingetreten ist, aufgeweitet wird und sich nach
Annahme der mit gestrichelten Linien angedeuteten Zwischengestalt 38 an die Wände des Blaswerkzeugcs
anlegt. Sobald der aufgeweitete Vorformling 25, d. h. der geformte Hohlkörper ausreichend abgekühlt ist, zu
welchem Zweck im Blaswerkzeug Vorrichtungen zum Zuführen eines Kühlmittels vorgesehen sein können,
wird das Blaswerkzeug durch Einschalten der Zylinder zum seitlichen Auseinanderfahren der Werkzeughälften
geöffnet und der fertige Hohlkörper ausgeworfen. Um das Ausformen zu erleichtern, insbesondere bei stark
eingezogenem Boden 33, ähnlich wie bei Sektflaschen, kann noch eine Absenkung der unteren Formteile 9 und
12 vorgesehen sein, um das Ausformen des eingezogenen Bodens 33 zu erleichtern.
Vorstehend wurde eine sehr interessante Ausbildungsform des Verfahrens beschrieben. Die anschließende
Beschreibung betrifft eine anwendbare abgewandelte Ausbildungsform. Die Vorteile der einen und der
anderen werden aus dem Folgenden verständlich. Bei der in F i g. 4 und 5 dargestellten abgewandelten
Ausbildungsform weisen die Werkzeughälften jeweils zwei Formteile auf.
In F i g. 4 und 5 sind die Kolben 1 und 2, die Trägerplatten 3 und 4 für die Blaswerkzeuge und
Aufspannplatten 41 und 42 zu erkennen. Die Aufspannplatten 41, 42 weisen keine Ausnehmungen zur
Aufnahme von Zapfen 13 und 14 auf. sondern sind mit senkrechten Nuten mit beispielsweise schwalbenschwanzförmigem
Querschnitt versehen, in denen mit entsprechender Größe ausgebildete schwalbenschwanzförmige
Zapfen verschiebbar geführt sind. Diese Zapfen gehören zu Formteilen 43, 44, 45 und 46,
wobei die bewegbaren Formteile 43 und 44 zusamrren die eine Werkzeughälfte, die Formteile 45 und 46 die
andere Werkzeughälfte bilden. Die oberen Formteile 43 und 45 sind, wie beim zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel,
über die waagerechte Führungsstange 17 und die beiden Führungsstangen 18 für die nach oben
gerichtete Vergrößerungsbewegung fest an die Kolbenstange 16 und damit an den oberen Zylinder
angeschlossen. Lagerböcke 24 ermöglichen die seitliche Bewegung. In gleicher Weise sind die unteren Formteile
44 und 46 über die waagerechte Führungsstange 21 und Führungsstangen 22 und 23 fest mit der Kolbenstange
20 des unteren Zylinders verbunden und sind über Lagerböcke 24 seitlich mit Führung verschiebbar. Man
erkennt, daß mit den bewegbaren oberen Formteilen 43 Werk/eiighälften andere Einrichtungen zu verwenden
Außerdem können die die Werkzeughälfte bildendet Teile zum Abführen oder zum Austritt der Luf
zwischen dem Vorformling und dem Blaswerkzeuj Abzugskanäle oder poröse Teile oder Systeme aufwei
sen.
Hinsichtlich des Anwendungsverfahrens besteht di< Möglichkeit, das Recken mit einer teilweisen Aufwei
tung zu kombinieren, beispielsweise durch allmähliche;
Erhöhen des Blasmitteldruckes, wobei die Einleitung de: Blasmittels mit dem Reckvorgang beginnt. Die mi
einem Blaswerkzeug in der vorbeschriebenen Ausfüh rung ausgerüstete Maschine kann, je nach Bedarf, füi
Handbedienung oder für automatische Programmsteue rung mit Antrieb durch beispielsweise elektromagnet!
sehe, pneumatische, hydraulische oder mechanisch!
oder auch andere geeignete Systeme eingerichtet sein.
Die Anwendung des Verfahrens und die Benutzunj des Blaswerkzeuges bei der Herstellung von Flascher
führt bei den durchsichtigen Harzen zu einer Verbesse rung der Transparenz und zu einer erhöhten Stoß- unc
Bruchfestigkeit der erzeugten Gegenstände. So ergeber sich für Flaschen, die aus Vorformlingen aus sogenann
tem glasklaren oder Kristall-Polystyrol erzeugt werden folgende Arbeitsdaten:
Recktemperatur 100° C
Reckgrad in Längsrichtung
im Werkzeug, etwa 40%
im Werkzeug, etwa 40%
Dicke des Vorformlings 2 mm
Masse der Flasche 22—25 g
Die Berst- oder Bruchfestigkeit wird gemessen, inden
man die mit Wasser gefüllten Flaschen auf , mer Zementboden fallen läßt. Für jede Fallhöhe wird de
prozentuale Anteil der zu Bruch gegangenen Flasche) aufgeschrieben. Die Ergebnisse der durchgeführte!
Versuche sind in der nachstehenden Tabelle zusammen gefaßt.
Fallhöhe
Anteil in % der zu Bruch
gegangenen Flaschen
gegangenen Flaschen
ungereckt geieckt
10 cm
20 cm
50 cm
80 cm
90 cm
100 cm
20 cm
50 cm
80 cm
90 cm
100 cm
60 | 0 |
92 | 0 |
100 | 0 |
- | 0,5 |
- | 3,5 |
- | 20 |
Hierzu ^ Blatt Zeichnuncen
Claims (9)
1. Verfahren zum Formen eines Hohlkörpers, bei dem ein an seinen beiden Enden gehaltener, auf
Recktemperatur erwärmter rohrförmiger Vorform- ϊ
ling durch Voneinanderwegbewegen seiner beiden Enden axial gereckt und durch Aufblasen unter im
wesentlichen radialem Recken in Anlage an die Innenwand einer Blasform gebracht wird, dadurch
gekennzeichnet, daß das axiale ι ο Recken und das Aufblasen bei geschlossener
Blasform erfolgen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das axiale Recken in an sich bekannter
Weise bei in axialer Richtung im wesentlichen ι;
stillstehendem mittlerem Bereich des Vorformlings erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das axiale Recken und das
Aufblasen in an sich bekannter Weise gleichzeitig >o
erfolgen.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig axial gereckt und
zum Teil aufgeblasen wird und das Aufblasen nach Beendigung des axialen Reckens vervollständigt
wird.
5. Vorrichtung zum Herstellen eines einseitig offenen Hohlkörpers, z. B. einer Flasche, aus
thermoplastischem Kunststoff, nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 mit zwei Halterungen zum ω
Halten der beiden Enden des Vorformlings, von denen eine Halterung einen Luftkanal zum Einleiten
von Luft in den Vorformling aufweist, mit einer Einrichtung zum Vpneinanderwegbewegen der
Halterungen und einer kuaxia' zu den Halterungen J5 angeordneten, diese umgebenden Blasform, gekennzeichnet
durch die Kombination folgender Merkmale:
a) die Blasform weist in an sich bekannter Weise zwei mehrteilige Formhälften auf, die zwischen 4n
einer Offenstellung und einer Schließstellung bewegbar sind,
b) die Formhälften weisen je eine Trägerplatte (3 bzw. 4) auf, an denen die den Formhohlraum
begrenzenden Formteile (7,8,9 bzw. 10,11,12; 4'
43,45 bzw. 44,46) angebracht sind und
c) die die Enden des Formhohlraums begrenzenden Formteile (7, 10 bzw. 9, 12; 43, 45 bzw. 44,
46) sind mittels an jeder von ihnen angreifenden Antriebsvorrichtungen voneinander wegbe- '"
wegbar.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die die Enden des Formhohlraums
begrenzenden Formteile (7,10 bzw. 9,12; 43,44 bzw. r>
45, 46) an der Trägerplatte (3 bzw. 4) in axialer Richtung bewegbar zwangsgeführt sind und die
Antriebseinrichtungen Führungsstangen (17, 21) zur Zwangsführung aufweisen, die an je eine Kolbenstange
(16, 20) einer Kolbenzylindereinheit ange- w> schlossen sind,
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede Formhälfte drei Formteile
(7, 8, 9 bzw. 10, 11, 12) aufweist, deren jeweils mittleres Formteil (8 bzw. 11) an der Trägerplatte (3 6Ί
bzw. 4) ortsfest angeordnet ist und die die Enden des Formhohlraums begrenzenden Formteile (7,10 bzw.
9, 12) derart überlappt, daß im Formhohlraum beim Auseinanderbewegen der die Enden des Formhohlraums
begrenzenden Formteile (7,10 bzw. 9,12) in die Endlage kein Spalt entsteht
8. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede Formhälfte zwei Formteile
(43, 44 bzw. 45, 46) aufweist, die einander derart überlappen, daß im Formhohlraum bei ihrem axialen
Auseinanderbewegen in die Endlage kein Spalt entsteht
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der eine die Enden des
Formhohlraums begrenzenden Formteile (7,10 bzw. 43, 45) jeder Formhälfte die Formhöhlung für den
Hals und der andere dieser Formteile (9,12 bzw. 44, 46) die Formhöhlung für den Boden der Flasche
aufweist
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8230 | Patent withdrawn |