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Verfahren und Sinricl;;uig zun S-#ritzzi£äen von Tuben und ähnlichen
dünawandigen Behältern aus Thermoplasten Die Erfindung betrifft ein Verfahren und
die Einrichtung zum Spritzziehen von Tuben und ähnlichen dünnwandigen Behältern
aus Thermoplasten mittels erfindungsgemäß hergerichteten Spritzgui#werkzeugen und
Spritzgußmaschinen.
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Zweck der Erfindung ist die Vereinfachung der Herstellung von Tuben
und ähnlichen dünnwandigen Behältern aus Thermoplasten im Spritzgußverfahren und
eine damit verbundene Senkung der Herstellungskosten im Vergleich zu anderen Herstellungsverfahren.
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Es ist bekannt, Folien, Schläuche und auf dem Spritzwege erstellte
Vorformlinge aus Thermoplasten bei Anwesenheit von Wärme im elastisch-plastischen
Bereich mechanisch oder pneumatisch zu verformen. Das gemeinsame Merkmal dieser
Verfahren kennzeichnet sich dadurch, daß ein Vorprodukt, sei es eine Folie, ein
Schlauch oder ein Spritzling in ein Formwerkzeug eingeführt und darin mechanisch
oder pneumatisch verformt wird.
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In einer Vielzahl von Sachbüchern und Referaten sind diese Verfahren
ausführlich beschrieben, die in der einschlägigen Industrie unter den Bezeichnungen
Vakuum-Formung, Pressluft-Formung, Hohlkörper-Blasformung und Spritz-Blasformung
seit mehreren Jahren praktiziert werden. Diese Verfahren und Einrichtungen sind
zum Teil in Patenten und Patentanmeldungen der internationalen Klasse B 29c. 11/oo
und der deutschen Klasse 39a 2. 11/oo beschrieben, und die Herstellung dünnwandiger
Teile, beispielsweise Einwegverpackungen, in Topf-Tuben-Becher- oder Flaschenform
ist in wirtschaftlicher Weise bisher nur bei der Anwendung vorgenannter Verformungs-Verfahren
möglich. Das reine Spritzgußverfahren, welches den Vorteil hat, daß der Formling
ohne Vorstufe aus dem Rohstoff fertig erstellt wird, ist zur Herstellung extrem
dünnwandiger Teile nicht anwendbar, denn mit den bekannten und handelsüblichen Spritzgußmaschinen
lassen beispielsweise Trinkbecher mit einer Wandstärke unter 0,5 mm nicht herstellen.
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Andererseits bietet das reine Spritzverfahren die Möglichkeit, der
Herstellung von stabilen und maßhaltigen Teilen. Das Verfahren des Spritzbiasens,
bei dem ein Spritzling als Vorformling in einer Blasform endverformt wird, verbindet
den Vorteil des reinen Spritzverfahrens mit der Möglichkeit des Blasverfahrens,
Dünnwandigkeit zu erreichen, was in dem Falle von Bedeutung ist, in dem beispielsweise
eine Flasche oder eine weithalsige Tube mit einem stabil und exact ausgeformten
maßhaltigen Gewindehals versehen sein muß. Bei diesem Spritzblasverfahren handelt
es sich um die Hintereinanderschaltung zweier bekannter Verfahren.
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Wenn auch die Hintereinanderschaltung zwei verschiedener Fertigungsvorgänge,
die auf das Stück bezogene Fertigungszeit nicht erhöht, so bleibt gegenüber dem
reinen Spritzverfahren der Nachteil des größeren Bauaufwandes mit einer Mehrzahl
von Funktionen.
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Abgesehen von den beschriebenen Merkmalen vorgenannter Verfahren ist
deren Anwendbarkeit begrenzt. Beispielsweise läßt sich eine Tube mit 25 mm ~ und
einem Verschlußgewinde M 10 x 2 im Spritzblasverfahren nicht herstellen. Zur Herstellung
solcher und ähnlicher Tuben ist schon das Anbinden eines extrudierten Schlauches
an ein gespritztes Schulter-und Gewindeteil erforderlich.
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Entsprechend dem Stand der Technik lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
Tuben und sonstige dünnwandige Behälter aus Thermoplasten auf dem Spritzwege, in
einem Arbeitsgang zu erstellen, d.h.
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ohne einen Vorformling einen zweiten Formungsprozess zuführen zu müssen.
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Die Aufgabe wurde in der Weise gelöst, daß ein Tubenspritzling mit
spritzbedingter Wandstärke des schlauchartigen Teiles, innerhalb der Spritzgußform
so ausgezogen bzw. gereckt wird, daß die Wandstärke des schlauchartigen Teiles sich
auf das gewünschte Maß verringert, wobei die Schlauchlänge ebenfalls auf das gewünschte
Maß gebracht wird. Die Reckung des Schlauchteiles der Tube geht dabei innerhalb
der Spritzform vor sich, weshalb die Spritzform einer besonderen Einrichtung bedarf,
die nachstehend beschriben wird:
Die Figuren 1 bis 8 vetanschaul
chel in schematischer Darstellung die Herstellung einer Tube im erfindungsgemäßen
Spritzziehverfahren. Fig.1 zeigt die geöffnete Spritzziehform in der Ausgangsstellung.
Durch die Aufspannplatte (2) und der Formplatte (8) führt der Tubenkern (5). Die
Aufspannplatte (2) ist mit der Formplatte (8) an der Schließplatte der Spritzgußmaschine
befestigt, während der Formkern mit dem Kolben des hydraulischen Auswerfers oder
sonst einem eigenbewegten Auswerfer verbunden ist. Dieser schließseitigen Formhälfte
steht die spritzseitige Formhälfte gegenüber, die sich mit der Aufspannplatte (1)
und den Gewindeformbacken (4) und der Formplatte (3) von einer normalen Formkonstruktion
nicht unterscheidet. Wie bei einer normalen und üblichen Spritzgußform sitzt eine
Angußbüchse (6) vor dem Spritzhohlraum. Fig.2 zeigt die erste Phase des Scjlie#-vorganges,
in der der Formkern (5) vorfährt, während die Schließplatte der Spritzgußmaschine
mit den daran befestigten Platten (8) und (2) noch stehen bleibt. In der zweiten
Phase des Schließvorganges gem. Fig.3 bewegt sich die Schließplatte der Spritzgußmaschine
in Formschlußrichtung und bringt den Formkern (5) in seine Endposition im spritzseitigen
Formteil. Während nun der Formkern stehen bleibt, bringt die weitere Bewegung der
Scliließplatte die Spritzgußform in die endgültige Fordschlußsituation gem Fig.4.
In dieser Situation ist die Spritzdüse (7) gegen die Angußbüchse (6) gefahren1 und
der eigentliche Spritzvorgang wird vollzogen wobei sich der Formhohlraum (9) füllt.
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Nunmehr öffnet sich die Schließplatte der Spritzgußmaschine und bringt
zunächst die Formplatte (8) mit der Aufspannplatte (2) in die Position gem. Fig.2.
Nun fährt mit gesteuerter Geschwindigkeit die Formplatte (3) der Formplatte (8)
nach und durch den Wulst (io) des Spritzlinges zieht dabei die Formplatte (3) den
Spritzling über den Dorn (5) . Die dabei erreichte Position zeigt Fig.5. Bei diesem
Vorgang wurde der Spritzling gereckt, d.h.
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die Wandstärke des schlauchartigen Teiles der gespritzten Tube wurde
entsprechend der Recklenge verringert. Nun fährt der Formling (3) wieder in seine
Ausgangsposition zurück wie Fig.6 zeigt. Dabei wird die Öffnungsbewegung der Schließplatte
der Spritzgußmaschine zusammen mit dem Formkern fortgesetzt, nachdem
sich
die Gewindeformbacken (4) geöffnet haben. Dabei wird die Tube (9) mit dem Formkern
(5) der spritzseitigen Form entnommen.
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Fig.7 zeigt die Situation,in der der Öffnungsweg der SpritzgußmaschinenSchließplatte
beendet ist. Die Tube sitzt auf dem Formkern und nunmehr wird der Formkern weiter
zurückgezogen, wobei die Tube (9) abfällt. Die Abtrennung des an der Tube befindlichen
Wulstes (io) und des Angußkegels kann außerhalb der Spritzgußform erfolgen. Die
dazu notwendigen Einrichtungen sind bekannt, und es bedarf auch keiner erfinderischen
Leistung, die Abtrennung gleich in der Spritzgußform vorzunehmen, da Formkonstruktionen
bekannt sind, die ähnliche Funktionen zu erfüllen haben. Andererseits kann der Wulst
zum Transport und zur automatischen Füllung der Tube von sehr großem Vorteil sein.
In diesem Falle kann die, Abtrennung des Wulstes beim Verschweißen der gefüllten
Tube erfolgen.
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In der Situation gem. Fig.8 hat die erfindungsgemäße Einrichtung zur
erfindungsgemäßen Spritzzieh-Verfahrensausübung die Ausgangsposition zur Wiederholung
des Fertigungsvorganges erreicht.
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Die Figuren 9 bis 12 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungesgeniäßen
Verfahrens und der erfindungsgemäßen Einrichtung. Das Ausführungsbeispiel bezieht
sich auf einen dünnwandigen topfartigen Behälter. Die erfindungsgemäße Spritzgußform
kennzeichnet sich durch einen verschiebbaren Kolben (5) der, wie bei dem Ausführungsbeispiel
der Tubenziehform am hydraulischen oder sonst einem eigenbewegten Auswerfer befestigt
ist. In der Ausgangsstellung gem. Fig.9 bildet der Kolben (5) den Boden eines flachen
scheibenförmigen Spritzlinges (9), der gem. Fig.10 nach dem dargestellten vollzogenen
Formschluß im Formhohlraum enthalten ist.
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Der Teller bzw. scheibenförmige Spritzling ist mit einer Börtelung
versehen, die beispielsweise zum Verschluß des noch zu bildenden Behälters dient.
Die Fig.11 zeigt die Vakuum-Formung des Topfes, bzw. die Vakuum-Verformung des Spritzlinges
zum Behälter in der noch geschlossenen Spritzgußform. Ein Vakuum entsteht schon
beim Rückzug des Kolbens (5) . Dieses Vakuum wird noch durch ein Vakuum von außen
unterstützt. Im Falle des Ausführungsbeispieles gem. den Figuren 9 bis 12 wird das
außerhalb der
Spritzgußform erzeugte Vakuum durch die Bohrung (12)
hinter den Kolben (5) der Spritzgußfortn gebracht. In der Kolbenstellung gem.
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den Figuren 9, 10 und 12 bleibt das Vakuum auf den Raum ir Zylinder
(8) hinter dem Kolben (5) beschränkt, da in diesem Falle der Kolben (5) im Z#linder
(8) dicht eingepaßt ist. Diese Passung betrifft nur einen Teil des Zylinders (8)
. In dem anderen Teil des Zylinders (8) ist der Durchmesser (11) geringfügig größer
als der Durchmesser des Kolbens (5), weshalb das hinter dem Kolben(5) stehende Vakuum
am zurückgezogenen Kolben vorbei, vor den Kolben gelangt und dort die beabsichtigte
Wirkung erzeugen kann. Nachdem der scheibenförmige Spritzling (9) mit dem stabilen
und maßhaltigen Rand (iö) gem. Fig.11 zum Topf ausgezogen ist, fährt die Spritzguform
aueinander, und der Kolben geht wieder in die Ausgangsstellung, wobei der vakuumgeformte
Topf ausgeworfen wird, wie Fig.12 zeigt. Bei der erfindungsgemäßen Formung eines
Behalters, dessen Offnungsdurchmesser geringer ist, als der Innendurchmesser, entspricht
der Durchmesser des Kolbens (5) dem Öffnungsdurchmesser und der Zylinderdurchmesser
(11) dem Außendurchmesser des zu formenden Behälters. Um einen solchen flaschenförmigen
Behälter ge#m. Fig.12 entformen zu können, muß der Zylinder (8) zweiteilig sein,
wie eine übliche Blasform. Die erfindungsgemäße Einrichtung ist nahezu. identisch
mit einer normalen und üblichen Spritzgußform. Die übliche spritzseitige Formplatte
(1) besitzt den üblichen Angußkanäl(6), gegen den die Spritzdüse (7) gefahren wird.
Die schließseitige Formhälfte ist auch wie bei üblichen Spritzgußformen auf einer
Grund-und Aufspannplatte (2) aufgebaut. Die notwendigen Bewegungen der erfindungsgemäß
funktionierenden Werkzeug-Elemente (3) und (5) lassen sich an die Bewegungen einer
normalen handelsüblichen SPritzgußmaschine ankoppeln. Das in dem erfindungsgemäß
ausgestatteten Spritzgußwerkzeug zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens die
Möglichkeiten der exacten Temperaturverteilung und Temperatursteuerung besonders
ausreichend gegeben sein müssen, ist selbstverständlich und die dazu baulichen Maßnahmen
brauchen nicht im Einzelnen erörtert zu werden.
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Um Icitschierigeiten zu begegnen, beispielsweise beim Spritzziehen
von Tuben gem. der Erfindung, ist eine flüssige oder gasförmige Schmierung des Formkern
s vorgesehen, die in der Weise wirksam wird, daß das Gleit-und Schmiermedium mit
regulierbarem Druck durch den Formkern (5) auf die Innenflächen des Tubenspritzlings
gebracht wird, wobei das Gleit-und Schmiermedium bei günstiger Druckeinstellung
eine völlige Trennung zwischen den Flächen des Soritzlinges und den Formkerntlächen
herbeiführt.
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Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfin dungsgemäßen
Einrichtung gegenüber den bekannten Verfahren gleicher Zielsetzung kennzeichnen
sich durch die Möglichkeit der Ausübung und Verwendung auf normalen handelsüblichen
Spritzgußmaschinen unter Einbeziehung der Vorzüge des Spritzgußverfahrens, indessen
die bekannten Verfahren gleiter Zielsetzung sehr viel aufwendigere Maschinen zur
Ausübung bedürfen als normale Spritzgußmaschinen.