DE2364004A1

DE2364004A1 - Vorrichtung zum herstellen von vorformlingen aus plastifiziertem kunststoff

Info

Publication number: DE2364004A1
Application number: DE2364004A
Authority: DE
Inventors: Peter Rose
Original assignee: Heidenreich and Harbeck GmbH
Current assignee: Heidenreich and Harbeck GmbH
Priority date: 1973-12-21
Filing date: 1973-12-21
Publication date: 1975-07-10
Also published as: US3947203A; GB1486839A; IT1022781B; FR2255161A1; JPS5949183B2; FR2255161B1; DE2364004B2; JPS50113567A; DE2364004C3

Description

Patentanwälte

Pf. Ina. ff. f-V-.-i-r.riank Dtpl. lnq.H.:ie· : .'- .·. "Schmitz

Heidenreich & Harbeck Dipt. Ιίκ_. *:.»··■-* ί . · . 'chhert

Zweigniederlassung der Telefon 533053ο

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AG » · ι

i 2 Hamburg 33, Wiesendamm 3o 21- Dezember 1973 :

Änwaltsakte M-29oo ;

Vorrichtung zum Herstellen von Vorformlingen aus plastifiziertem \ Kunststoff

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum. Herstellen von Vorformlingen aus plastif iziertem Kunststoff, der in" einem zwischen einem Dorn und einer Außenform gebildeten Formhohlraum unter Druck eingespritzt wird.

Solche Vorformlinge werden als Ausgangsprodukt beim Herstellen von ι Behältern, insbesondere Kunststoff-Flaschen, benötigt. In der Regel sind die Vorformlinge verhältnismäßig lange und besonders dünnwan- !

dige Gebilde, die eine möglichst gleichmäßige Wandstärke aufweisen ;

i sollen. j

Es ist bekannt, zur Herstellung solcher ¥orformlinge plastifizier- \ ten Kunststoff in den Formhohlraum einzuspritzen, der zwischen einer teilbaren Außenform und einem feststehenden Dorn gebildet ist. Da- ι

bei erfolgt das Einspritzen zweckmäßig in der Mittel des Bodens des' herzustellenden Vorformlings in Richtung auf das freie Ende des Dorhs

I Es hat sich herausgestellt, daß bei dem unter hohem Druck erfolgen-j den Einspritzen des plastifizierten Kunststoffes infolge der auf- ! tretenden unsymmetrischen-Strömungskräfte der "Dorn ausgebogen _ „

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werden kann. Durch das Verbiegen des Domes wird ein Vorformling mit erheblich unterschiedlicher Wandstärke, hergestellt, der beim' anschließenden Aufblasen Schwierigkeiten bereitet» Das Verbiegen ces' Doraes tritt umso stärker in Erscheinung ,je länger der Dorn ist. So kann die Dbrnlänge 5 bis Io mal so lang wie der Dorndurchmesser sein. Bei der Weiterverwendung'von Vorformlingen mit unterschiedlicher Wandstärke wird die Qualität der herzustellenden Flaschen erheblich gemindert und somit die Produktivität der FIascnen-ülasmaschine gestört.

Ferner können sich unter dem Einfluß der .unkontrollierten Vorgänge beim Einspritzen des Kunststoffes in den Formhohlraum Schlieren und Wirbel bilden, die ebenfalls die Qualität des Vorformling:; nachteilig beeinflussen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, Vorformlinge in einfacher Weise mit möglichst großer Gleichmäßigkeit der Wandstärke herzustellen und die Vorrichtung so auszubilden, daß die oi)en geschilderten Nachteile vermieden sind und Vorformlinge mit verbesserten Eigenschaften herstellbar sind.

Die Vorrichtung der eingangs gescnilderten Art zeichnet uieh er findung s ge.Ttäß dadurch aus, daß eine den Formhohlraum ausfüllende verschiebbare Hülse vorgesehen ist, deren Rückhubbewegung w'i.irena des Einspritzvorgangs so bemessen ist, daß der von ihr jeweils freigegebene Formhohlraum der eingespritzten Kunststoffmengt voluinengleich ist.

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Dabei'ist die Hälse zu Beginn des Einschubvorganges der Kunststoffmasse in einer vorgeschobenen L*age im Formhohlraum, wodurch der Dorn einwandfrei abgestützt ist. Sobald der plastifizierte Kunststoff in das vordere Ende des Formhohlraums eintritt, und diesen ausfüllt, wird die Hülse nach rückwärts verschoben. Diese Rückhuobewegung derdülse ist so gesteuert, daß das von ihr freigegebene Volumen des Formhohlraums stets gleich dem Volumen der eingespritzten Kunststoffmenge ist. Durch die volumengleiche Verschiebung der Hülse werden unzulässig hohe unsymmetrische Einspritzgeschwindigkeiten und entsprechende unsymmetrische Strömungskräfte vermieden. ' Der plastifizierte Kunststoff wird vielmehr während des gesamten Füllvorganges mit einer konstanten Geschwindigkeit symmetrisch über die Dornkuppe in den Formhohlraum eingeschoben.

Durcn die volumengleiche Verschiebung der Hülse ist somit die Herstellung der Vorformlinge präzisiert und der Einfluß unkontrollierter Vorgänge beim Spritzen und die damit verbundenen Folgen, wie Schlieren, Wirbel im Vorformling und ein Verbiegen des Dornes vermieden .

In vorteilhafter Weiterbildung.der Erfindung wird beim Rückhub der Hülse eine einstellbare Vorspannung zusätzlich überwunden. Dadurch wird die Entstehung unzulässiger Hohlräume im Vorformling vermieden,

Die Vorrichtung zum Herstellen der Vorformlinge läßt sich in verschiedener Weise ausbilden. So kann die Rückhubbewegung der verschiebbaren Hülse abhängig vom Vorschub einer¹ Extruderschnecke oder eines Einschubkolbens volumengleich erfolgen. Es muß also die Rück-

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hubbewegung der verschiebbaren Hülse und der Vorschub der Extruderschnecke oder eines Einschubkolbens für den plastifizierten Kunststoff volumengleich ablaufen. Dadurch wird erreicht, daß der plastifizierte Kunststoff nicht in unkontrollxerter Weise in den leeren Formhohlraum einschießt, sondern stets volumengleich in den Formhohlraum eingeschoben wird, da das eingeschobene Volumen stets dem durch die Hülse freigegebenen Volumen des Formhohlraums entspricht.

Die Rückhubbewegung der verschiebbaren Hülse kann aber auch abhängig vom Vorschub der Außenform .volumengleich erfolgen. Dabei wird durch den Vorschub der Außenform der plastifizierte Kunststoff aus einem Hohlraum in den- Formhohlraum verdrängt, wobei entsprechend dem verdrängten ^nststoffvolumen die Rückhubbewegung der Hülse volumengleich erfolgt. Dabei wird das Hubverhältnis zwischen der Vorschubbewegung der Außenform und der Rückhubbewegung der Hülse aufeinander abgestimmt.

Bei einer solchen Ausbildung der ,Vorrichtung ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung die Außenform verschiebbar in' einem einen Ho.'itraum aufweisenden feststehenden Zylinder angeordnet, dessen Hohlraum an eine Einspritzdüse angeschlossen ist,, wobei die Verbindung des Hohlraums mit dem Formhohlraum durch einen verschiebbaren Bolzeu gesteuert ist. Der Hohlraum im Zylinder wird zunächst durch die Einspritzdüse mit ρlastifiziertem Kunststoff gefüllt, während der Zutritt des Kunststoffes zum Formhohlraum durch den Bolzen verschlossen ist. Dabei befindet sich die Hülse in der vorderen Endlage nahe dem Boden des Formhohlraums, der wenigstens teilweise von der Stirnfläche des Bolzens gebildet ist. Nach Zurückziehen des Bolzens und ■"beim Einschieben der Äußenform in den Zylinder wird dann der Kunst-

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stoff aus dem Hohlraum in den Formhohlraum eingeschoben, wobei die volumengleiche Rückhubbewegung der Hülse erfolgt. Das Einschieben der Außenform wird beendet, sobald diese auf den gegeneinen Anschlag anliegenden Bolzen auftrifft, wodurch auch der-Formhohlraum durch den Bolzen abgeschlossen wird.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist axial neben der Außenform eine Formhälfte vorgesehen, in der zwei Formringhälften zur Ausformung des Halsabschnittes des Vorformlings sowie die verschiebbare Hülse und der Dorn angeordnet bzw. befestigt sind. Für die Betätigung der Hülse, der auf die.Außenform wirkenden Formhälfte und .für die teilbaren Fprmringhälften ist zweckmäßig ein hydraulischer Antrieb vorgesehen.

Die Bauweise der Vorrichtung ist insbesondere dadurch vereinfacht, daß die Aüßenform und die Formhälfte ungeteilt ausgeführt sind.

Dabei ist in weiterer vorteilhafter Ausbildung die Formhälfte zum Entfernen des Vorformlings aus der Außenform in axialer Richtung von der Außenform abziehbar und werden anschließend die Formringhälften geöffnet, worauf der Vorformling durch Verschieben der Hülse vom Dorn abstreifbar ist.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die beiden Formringhälften innerhalb der ungeteilten Formhälfte so bewegbar, daß die Öffnungsbewegung symmetrisch abläuft und eine Beschädigung des Halsabschnittes des Vorformlings beim öffnen vermieden wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der

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Zeichnung näher erläutert. Es zeigt: ■

Fig. 1 die Vorrichtung zu Beginn des Einspritzvorgangs; Fig. 2 die Vorrichtung am Ende des Einspritzvorgangs; und Fig. 3 . einen Schnitt längs der Linie 3-3 in Fig. 1.

In der Zeichnung ist die nicht-geteilt ausgeführte Außenform mit Io und ein Dorn mit 11 bezeichnet _s die zwischen sich einen ringförmigen Formhohlraum 12 einschließen, in dem in Fig. 1 die längs-, verschiebbar angeordnete Hülse 14 angeordnet ist. In Fig. 1 ist die Hülse 14 in ihrer vorderen-Endlage, in der der Dorn 11 abgestützt ist, wobei nur der Bodenteil 12a des Formhohlraums 12 frei ist.

Der Dorn 11 und die Hülse 14 erstrecken sich durch eine ebenfalls ungeteilt ausgeführte Formhälfte 15, die getrennt für sich unabhängig von der Außenform Io längsverschiebbar angeordnet ist. In einer quergerichteten Ausnehmung 16 der Formhälfte 15 sind die beiden Ringfor-mhälften 17 und 18 angeordnet, die in der in Fig. 3 dargestellten Weise geöffnet werde/i können, um den Vorformling zu entfernen. Die Ringformhälften 17.und 18 sind mit nicht näher dargestellten Ausnehmungen versehen, die zur. Bildung des Halsabschnittes des Vbrformlings dienen-. Der Dorn 11 sowie die Hülse 14 sind an der Formhälfte 15 in nicht dargestellter Weise montiert.

Der vordere Abschnitt der Außenform Io ist.in einem Zylinder 19 verschiebbar», dessen Hohlraum 2o durch eine öffnung 21 von einer

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Einspritzdüse 22 mit plastifiziertem Kunststoff füllbar ist. In den Zylinder 19 ist längsverschiebbar ein Bolzen 23 angeordnet, dessen vordere Stirnfläche als Teil der Bodenwandung 12a des Forrnhohiraums 12 ausgebildet ist und der in der Fig. 1 dargestellten Lage den Hohlraum 2o vom Formhohlraurn 12 abschließt. Zur Freigabe des Kunststoffes für den Eintritt in den Formhohlraum 12 ist der Bolzen 2 3 gegen einen Anschlag 24 zurückschiebbar.

Der Vorgang beim Herstellen eines Vorformlings läuft so ab,.daß zunächst in den der Spritzform vorgelagerten Hohlraum 2o im Zylinder 19 über die Einspritzdüse 22 plastifizierter Kunststoff eingespritzt und im Hohlraum durch nicht dargestellte Heizelemente temperirt wird. Dabei ist gemäß der Darstellung in Fig. 1 während des Einspritzens der Hohlraum 2o durch den Bolzen 23 gegenüber dem Formhohlraum der Spritzform abgedichtet. Der Hohlraum 2o weist ein etwas größeres Volumen als der herzustellende Vorformling auf.

Anschließend wird der Hohlraum 2o durch Zurückziehen des Bolzens 23 gegen den Anschlag 24 zum Formhohlraum 12 zu geöffnet. Gleichzeitig wird über einen nicht dargestellten hydraulischen Antrieb die Fornhälfte 15 zusammen mit der Außenform Io vorgeschoben und das durch das Einfahren der Außenform in den Hohlraum .2o verdrängte Kunststoffvolumen wird über einen verhältnismäßig großen Querschnitt in den Formhohlraum 12 eingeschoben. Dabei werden die Außenform Io und dB Hülse 14 volumengleich verschoben, wobei das Hubve,rhältnis zwischen dem Vorschieben der** Außen form Io und der : Rückhubbewegung der Hülse 14 entsprechend abgestimmt sein muß. Dies erf&gt durch den nicht dargestellten Antrieb.

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Auf die Hülse IH wirkt eine einstellbare Vorspannkräft, die bei der Rückhubbewegung zusätzlich überwunden werden muß, so daß sich keine unzulässigen Hohlräume im Vorformling ergeben. Ferner werden durch die volumengleiche Verschiebung der .Hülse IH und der Außenform Io unzulässig hohe unsymmetrische Einspritzgeschwindigkeiten vermieden. Der plastifizierte Kunststoff wird während des gesamten Füllvorgangs mit konstanter Geschwindigkeit symmetrisch über die Dornkuppe in den Formhohlraum. 12 eingeschoben. Da zunächst die Hülse IH in der vorgeschobenen Lage ist, kann der plastifizierte Kunststoff nicht in den leeren Abschnitt 12a des Formhohlraums einschießen und dadurch unzulässig hohe unsymmetrische Strümungskräfte erzeugen, die den. Dorn 11 verbiegen könnten, der im übrigen durch die Hülse' IH abgestützt ist.

Hat die Außenform Io zusammen mit der Formhalfte 15 die in Fig. 2 dargestellte Endlage erreicht, so ist der Füllvorgang des Formhohlraums 12 abgeschlossen und ist der Zutritt von Kunststoff aus dem Hohlraum 2o durch den Bolzen 23 abgesperrt, der an dem Anschlag 2H anliegt. In dieser Stellung der Außenform Io befindet sich die Hülse IH in der dargestellten Endlage innerhalb der Ringformhälften 17 und 18, wodurch ein sauberer Abschluß des Halsabschnittes des Vorformlings erreicht wird« Diese Enlage der Hülse IH ist durch einen nicht dargestellten Anschlag bestimmt.

Der auf diese Weise hergestellte Vorformling 2 5 erstarrt anschließend. Die hierfür erforderlichen Kühlkanäle sind nicht dargestellt.

Nach dem Erstarren des Vorformlings 25 wird die Formhälfte 15 zusammen mit der Hülse IH und dem auf dem Dorn 11 befindlichen Vor-

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formling 2 5 in axkler Richtung zurückgezogen, wobei die Außenform Io durch die Federn 2 6 bis zum Anschlag 2 7 zurückgedrückt wird. Gleicnzeitig kehrt auch der Bolzen 23 in die in Fig. 1 dargestellte vordere Endlage zurück.

Ist der Vorformling ausreichend weit von der'Außenform entfernt, so werden die geteilten Formringhälften 17 und 18 geöffnet und die Hülse IH bewegt sich in ihre ebenfalls durch einen Anschlag fixierte Ausgangsstellung gemäß Fig. 1. Durch diese Bewegung wird der Vorformling 25 vom Dorn 11 abgestreift und kann in einen Behälter fallen. Anschließend wird die Formhälfte 15 .mit dem Dorn 11 und der uülse 14 wieder nach vorne in die Außenform 'gefahren und der Spritzvorgang wiederholt sich nach erneutem Füllen des Hohlraums 2o mit plastifiziertem Kunststoff.

In Fig. 3 sind in Seitenansicht die beiden Formringhälften 17 und 18 dargestellt, die an zwei Armen 28 und 29 befestigt sind, die sich quer durch die Ausnehmung 16 der Formhälfte 15 erstrecken. Die Enden der Arme 28 und 29 sind bei 3o gelenkig an der Formhälfte 15 gelagert, während die gegenüberliegenden freien Enden der Arme 2 8 und 2 9 miteinander über/fein Parallelogrammgestänge miteinander verbunden sind, das aus den einzelnen Stäben 31 besteht, die über Gelenkpunkte 3 2 mit den Armen und über Gelenkpunkte 3 3 und 34- miteinander verbunden sind. Der Gelenkpunkt 34 ist an der

Gelenkpunkten 3 3 und

Formhälfte 15 festgelegt. Über einen zwischen den/ 34 angeordneten hydraulischen Antrieb 35 werden die Formringhälften 17 und 18 somit symmetrisch und gleichmäßig geöffnet bzw. geschlossen.

Die beschriebene Vorrichtung zeichnet sich durch eine platzsparen-

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- Io -

-lode Bauweise aus, so daß sie sich vor allem zum gleichzeitigen Sprit- ;en von mehreren Vorformlingen eignet. Außerdem braucht nur der kleine Formring für den Halsabschnitt des Vorformlings bzw. für den Flaschenverschluß geteilt ausgeführt werden, während die Außenform sowie die -Formhülf'te ungeteilt sind.

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Claims

Heidenreich & Harbeck
;Zweigniederlassung der· Werkzeug-'maschinenfabrik Gildemeister & Co.

AG "Bielefeld

2 Hamburg 33, Wiesendamm 3o

Patentanwalt·

¹Dr. Ing. H. Kegcndank

Dipl Ing. H. M-3i -·,:·:: >".·/?■ "Λ Schmitz

Dipl. Ina. H Grs -i; - -Xca. i.r "'-'. Wahnert

8 Mu.ich^.i i. ; ' :-: - ~3rcSe 25

Telefon 53S0586

21. Dezember 1973 Anwaltsakte M-29oo

Patentansprüche

|l. Vorrichtung zum Herstellen von Vorformlingeh aus plastifizier- ;

i tem Kunststoff, der in einen zwischen einem Dorn und einer Außen ' form gebildeten Formhohlraum unter Druck eingespritzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine den Fo.rmhohlräum (12) ausfüllen-! ^: de, verschiebbare Hülse (14) vorgesehen ist, deren Rückhubbewegung während des Einspritzvorgangs so bemessen ist, daß der von

■ ihr jeweils freigegebene Formhohlraum der eingespritzten Kunst-

■ stoffmenge volumengleich ist.

2. Vorrichtung .nach Anspruch 1; dadurch gekennzeichnet, daß die

' Rückhubbewegung der Hülse (14) gegen eine einstellbare Vorspann-

i I

I kraft erfolgt. I

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß

■ die Rückhubbewegung der verschiebbaren Hülse (14) abhängig vom j

-IZ- '

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-IZ-

Vorschub einer Extruderschnecke oder eines Einschubkolbens volumengleich erfolgt.
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^!4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder. 2, dadurch gekennzeichnet, daß ¹ ■ die Rückhubbewegung der verschiebbaren Hülse (14) abhängig vom ; ! Vorschub der Außenform (lo) volumengleich erfolgt.

5. Vorrichtung nach Anspruch M-, dadurch gekennzeichnet, daß die i Außenform verschiebbar in einem feststehenden Zylinder (19) ani geordnet ist, dessen Hohlraum (2o) an eine Einspritzdüse (22)

angeschlossen ist, wobei die Verbindung des Hohlraumes (2o) ; mit dem Formhohlraum (12) durch einen verschiebbaren Bolzen (23)

ι gesteuert ist.

■6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der;

vorderen Endlage der Hülse (14) der Bolzen (23) zum Verbinden ! ! des Hohlraumes (2o) in dem Zylinder mit dem Formhohlraum (12) j j gegen einen Anschlag (24) bewegbar ist, worauf die Außenform 1 I (lo) in den Zylinder bis zum Anschlag an den Bolzen zum Schlie-j ßen des Formhohlraums vorschiebbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß axial neben der Außenform (lo) eine Formhälfte j (15) vorgesehen ist, in der zwei Formringhälften (17,18) zur j

Ausformung des Halsabschnittes des Vorformlings, die Hülse (14): und der Dorn (11) angeordnet sind. !

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8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Au-o en for™ (lo) und die Forshälfte C15) ungeteilt sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß

i die Formhälfte (15) zum Entfernen des Vorformlings (25) aus der,

Außenform (lo) in axialer Richtung von der Außenform abziehbar ; ist und die Formringhälften (17,18) geöffnet werden, worauf | . der Vorformling durch Verschieben der Hülse (14) vom Dorn (11) : abstreifbar ist.

lo. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die _; Endlagen der Hülse (14) durch Anschläge bestimmt sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis Io, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenform (lo) durch Federn (2 6) an einen die Ausgangslage bestimmenden Anschlag (27) gedrückt ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Formringhälften (17,18) in Armen (28,29) aufgenommen sind, deren Enden in der Formhälfte (15) schwenkbar gelagert und deren entgegengesetzte Enden an einem Gestänge (31,32,33,34) geführt

^: s ind.

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