DE3023415C2

DE3023415C2 -

Info

Publication number: DE3023415C2
Application number: DE3023415A
Authority: DE
Inventors: Karl Kuesnacht Ch Maegerle
Original assignee: KMK Karl Maegerle Lizenz AG
Current assignee: KMK Lizence Ltd
Priority date: 1979-07-12
Filing date: 1980-06-23
Publication date: 1994-04-07
Anticipated expiration: 2000-06-24
Also published as: SE8004277L; YU42535B; NO171150B; AU536138B2; JPS647850B2; IE801459L; US4352775A; ES271555Y; GB2053077A; DE3023415A1; PL130987B1; IE49941B1; HU178882B; ES271555U; AT389490B; US4514159A; DK155924B; AU6004380A; SU1083901A3; FR2460772B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers aus Kunststoff, bei welchem aus einem vertikal abwärts gerichteten Strom von durch Wärme plastifiziertem Kunststoff einzelne Materialportionen abgetrennt, in einen Formhohlraum überführt und durch Schließen des Formhohlraums zu dem Formkörper verpreßt werden. Ferner ist die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens gerichtet.

Für die Herstellung von aus Kunststoff bestehenden Form körpern, wie Deckel oder Kappen von Behältern, und insbe sondere die Herstellung von Kopfteilen von Verpackungs tuben, ist neben dem Injektionsverfahren auch ein Preß verfahren bekannt. Im Unterschied zu dem Injektionsver fahren wird beim Preßverfahren plastifiziertes Kunst stoffmaterial in einen Formhohlraum eingebracht, um da rauf unter Ausübung eines begrenzten Preßdruckes ver formt zu werden. Da Preßverfahren ganz allgemein mit nie drigeren Temperaturen des plastifizierten Kunststoffes arbeiten können als Injektionsverfahren, bieten sie neben geringeren aufzuwendenden Energiemengen den Vorteil kür zerer Abkühlzeiten, wodurch die Form früher geöffnet und dieser Fertigungsschritt dadurch verkürzt werden kann.

Bei einem aus der DE-PS 12 96 336 bekannten Preßverfahren für die Herstellung von Verpackungstuben wird eine aus einer Matrize und einem Dorn bestehende Form verwendet, wobei der Dorn jeweils einen rohrförmigen Tubenkörper aus Kunststoff trägt, der mit seinem einen Ende zusammen mit dem Dorn in die Matrize eindringt und den Formhohlraum beim Schließen der Form am Umfang des Dorns abdichtet. Der zu einem Kopf teil einer Tube verformte plastifizierte Kunststoff ver bindet sich unter dem Einfluß seiner Schmelzwärme mit dem in die Form eindringenden Rand des rohrförmigen Tubenkörpers.

Der plastifizierte Kunststoff wird dabei mittels eines Materialgebers von der dem Dorn entgegengesetzten Seite durch eine zentrale Öffnung in der Matrize in den noch offenen Formhohlraum eingebracht, bzw. in Ringform aus dem Material geber ausgestoßen. Das am Materialgeber ringförmig anhaftende plastifizierte Material wird bei dessen Rückzug aus dem Form hohlraum durch die Matrize abgestreift und bleibt an einer den Formhohlraum begrenzenden Fläche bis zur Verpressung haften.

Es hat sich gezeigt, daß bei Verwendung dieses Verfahrens an den hergestellten Tubenköpfen teilweise an der Oberfläche sichtbare Fehler auftreten können. Diese Fehler sind eine Folge davon, daß Kunststoff beim Abstreifen vom Materialgeber unmittelbar mit der gekühlten Matrize relativ großflächig in Berührung kommt und dadurch örtlich begrenzt kristallinen Zustand annehmen kann. Infolge der beim Verpressen stattfin denden weiteren Abkühlung genügt die verbleibende Schmelz wärme offenbar nicht mehr in allen Fällen, um schon kristal lisiertes Material wieder zu plastifizieren.

Aus der FR-PS 13 63 772 ist ein Verfahren der eingangs an gegebenen Art bekannt, bei dem aus einem nach abwärts ge richteten, aus einem Rohr austretenden Strom von plastifi ziertem Kunststoff jeweils von einem feststehenden Messer eine Materialmenge abgetrennt und dabei in die Form hinein geschleudert wird. Der Auftreffort der abgetrennten Material menge in der Form ist dabei in keiner Weise definiert, die sich dabei ergebende Verformung der Materialmenge unbestimmt und störende Abkühleffekte, die zu einem lokalen Kristalli sieren des Kunststoffes führen können, können nicht vermieden werden.

Aus der DE-AS 12 02 472 ist ein Verfahren zum Formen von ther moplastischem Material unter Druck bekannt, bei dem aus einer Auspreßöffnung einer horizontal angeordneten Vorratskammer für plastifiziertes Kunststoff eine dosierte Materialportion in Tropfenform ausgepreßt und der jeweilige Tropfen mittels eines über ein Hebelgetriebe beschleunigten Abstreifers von der Auspreßöffnung abgeschlagen und in einen unterhalb dieser Auspreßöffnung gelegenen Formhohlraum geworfen wird.

Auch bei diesem Verfahren ergeben sich aufgrund des Abschlag- und Wurfvorgangs und des Kontakts zwischen dem jeweiligen Trop fens und dem Abstreifer unterschiedliche Auftrefforte und Ver formungen des jeweiligen Tropfens innerhalb des Formhohlraums, was wiederum zu den bereits erläuterten Nachteilen führt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vor richtung der eingangs genannten Art anzugeben, bei welchem eine vorzeitige Kristallisierung von plastifiziertem Material weitgehend vermieden wird und bei dem das zu verpressende Ma terial im Formhohlraum in eine voraussehbare Lage gebracht wird.

Gelöst wird diese Aufgabe nach der Erfindung dadurch, daß die Materialportionen beim Abtrennen zu einem Rohling geformt wer den und daß das Überführen in den Formhohlraum im freien Fall erfolgt.

Durch den freien Fall des Rohlings wird jegliches Abstreifen des erwärmten Kunststoffes an kalten Flächen vermieden und da durch verhindert, daß der Rohling örtlich zu stark abgekühlt wird. Außerdem tritt beim Fallen in die offene Form immer der gleiche reproduzierbare Auftreffort ein, was sich hinsichtlich der Erzielung einer gleichbleibend hohen Qualität der Form körper vorteilhaft auswirkt.

Vorzugsweise werden die Materialportionen zu einem ringförmi gen Rohling geformt. Da derartige ringförmige Rohlinge unter geringstmöglicher Veränderung in den Formhohlraum überführt werden können, läßt sich für den anschließenden Preßvorgang eine besonders günstige Materialverteilung im Formhohlraum erreichen.

Vorzugsweise wird der Rohling ferner durch einen auf die Trenn stelle gerichteten Gasstrom gelöst. Der Gasstrom begünstigt es, den vom Materialstrom beispielsweise durch Abquetschen getrenn ten Rohling zu einem bestimmten Zeitpunkt vom Materialgeber zu lösen, wozu ein impulsartig einsetzender Gasstrom verwendet werden kann, durch den dann nur noch die letzten Fäden des Materials durchtrennt werden müssen. Zweckmäßigerweise wird der Gasstrom dabei schräg nach unten auf die Trennlinie zwi schen Materialgeber und Rohling gerichtet.

Eine bevorzugte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung umfaßt einen um eine vertikale Achse an treibbaren Drehtisch, der auf einem Teilkreis in gleich mäßigen Abständen zueinander verteilt nach oben offene Matrizen und Stempel trägt, die in einer gleichachsigen La ge zu den Matrizen zustellbar und zurückziehbar angeordnet sind, sowie einen Materialgeber, der eine über dem Teilkreis der Matrizen angeordnete Austrittsöffnung aufweist, sowie eine Einrichtung zur Bildung von Materialportionen. Diese Vorrichtung zeichnet sich nach der Erfindung dadurch aus, daß die Stempel aus der zu den jeweiligen Matrizen gleich achsigen Lage herausschwenkbar auf dem schrittweise antreib baren Drehtisch gelagert sind und die Einrichtung aus einer Ringdüse und einem die Ringdüse begrenzenden Schließkörper besteht.

Als Schließkörper wird bevorzugt ein Ventilkegel verwendet, und im Falle der zusätzlichen Verwendung einer Gasdüse wird eine den Materialgeber umgebende Ringdüse benutzt.

Mittels einer derartigen Vorrichtung wird ein problemfreies, genau reproduzierbares Lösen des jeweiligen ringförmigen Rohlings bei vorgebbarer Profilierung dieses Rohlings ermöglicht. Die Steuerung der Profilierung des ringförmigen Rohlings kann der art erfolgen, daß der Rohling ein linsenförmiges Profil erhält, und durch ein solches, einem stehenden Oval ähnliches Profil wird diejenige Fläche, mit welcher der Rohling auf das gekühlte Preßwerkzeug auftrifft, möglichst klein gehalten.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert; es zeigt

Fig. 1 eine Preßformmaschine mit auf einem Dreh tisch angeordneten Preßwerkzeugen,

Fig. 2 den Drehtisch mit einem der Preßwerkzeuge, teilweise im Schnitt nach der Linie II-II in der Fig. 1 und

Fig. 3 die im Schnitt dargestellte Matrize des Preßwerkzeuges in einem größeren Maß stab gegenüber der Fig. 2 mit einem durch den Materialgeber gebildeten Rohling vor dem Abtrennen.

Die Fig. 1 zeigt den als Drehtisch 28 ausgebildeten Dreh körper in der Draufsicht. Auf dem Drehkörper 28 sind in Umfangsrichtung in gleichmäßigen Abständen zueinander verteilt Matrizen 22 und Stempel 24 angeordnet, wobei je der Matrize 22 ein Stempel 24 zugeordnet ist. Die Matrizen 22 sind nach oben gerichtet offen, und die Stempel 24 sind aus einer horizontalen Lage um einen Winkel von 90° in eine zu der jeweiligen Matrize 22 gleichachsigen vertika len Lage auf dem Drehtisch 28 schwenkbar angeordnet. In der gleichachsigen Lage sind die Stempel 24 axial ver schiebbar, um die zugeordnete Matrize 22 schließen und wieder öffnen zu können.

Mit den Ziffern 1-8 sind in der Fig. 1 beispielsweise acht Schrittstellungen angegeben, wobei der Drehtisch 28 um jeweils eine Schrittstellung in Pfeilrichtung 36 durch nicht dargestellte Mittel antreibbar ist.

Nachfolgend werden die acht Schrittstellungen, denen je weils eine Station zugeordnet ist, im einzelnen beschrie ben.

Station 1

Durch eine Ladevorrichtung 38 wird ein vorgefertigter rohrförmiger Tubenkörper 40, der hier im Schnitt darge stellt ist, auf einen den Stempel 24 enthaltenden Dorn 42 aufgeschoben. Der Dorn 42 befindet sich dabei in der hori zontalen Lage, so daß das Laden in horizontaler Richtung erfolgt.

Station 2

Der Station 2 ist ein feststehender Materialgeber 14 zu geordnet, der anhand der Fig. 2 und 3 noch näher beschrie ben werden wird. Durch diesen Materialgeber 14 wird pla stifizierbar erwärmter Kunststoff in die durch den Mate rialgeber 14 verdeckte offene Matrize eingebracht. Die La ge der Matrize 22 ist aus der Stellung 7 ersichtlich. Beim Weiterschalten von Stellung 2 auf Stellung 3 wird der Dorn 42 in die zur Matrize gleichachsige vertikale Lage ge schwenkt.

Station 3

Durch einen dieser Station 3 zugeordneten Kniehebel 44 wird der Dorn 42 in der zur Matrize gleichachsigen Lage mit dem Stempel 24 in die Matrize eingeführt, um den in der Station 2 in die Matrize eingefüllten plastifizierten Kunststoff zu einem Tubenkopf zu pressen, wobei dieser Tu benkopf gleichzeitig an den rohrförmigen Tubenkörper 40 angeschmolzen wird. Durch nicht dargestellte Mittel wird der Dorn 42 in dieser Preßstellung fixiert, um darin zu verbleiben, wenn der Kniehebel 44 wieder zurückgezogen wird.

Station 4

Der Dorn 42 verbleibt in der Preßstellung, damit der ge preßte Tubenkopf abkühlen und erhärten kann. Die Matrize 22 und der Dorn 42 sind über nicht dargestellte Anschlüs se durch ein Kühlmedium gekühlt.

Station 5

Der Dorn 42 bleibt zur Abkühlung des Tubenkopfes weiterhin in der Preßstellung.

Station 6

Durch eine Rückziehvorrichtung 46 wird der Dorn 42 in axialer Richtung wieder zurückgezogen und damit das aus der Matrize 22 und dem Stempel 24 bestehende Preßwerkzeug wieder geöffnet. Durch nicht dargestellte Mittel wird der das Gewinde enthaltende Teil der Matrize 22 unterhalb des Drehtisches 28 abgeschraubt. Beim Weiterschalten von der Stellung 6 in die Stellung 7 wird der Dorn 42 mit dem Tubenrohr 40 und dem angeformten Tubenkopf 48 wieder in die horizontale Lage zurückgeschwenkt.

Station 7

Durch eine dieser Station zugeordnete Aufschraubvorrich tung 50 wird ein Tubendeckel 52 auf den Tubenkopf 48 auf geschraubt.

Station 8

Die aus dem rohrförmigen Tubenkörper 40, dem Tubenkopf 48 und dem Tubendeckel 52 bestehende Tube ist nun fertig und wird in Pfeilrichtung 54 ausgeworfen oder durch eine nicht dargestellte Vorrichtung vom Dorn 42 abgezogen. Nach dem nächsten Schritt wird der Dorn 42 in der Station 1 wieder mit einem neuen rohrförmigen Tubenkörper 40 geladen.

Obwohl im vorliegenden Ausführungsbeispiel acht Stationen beschrieben wurden, ist es auch möglich, die entsprechen den Arbeitsgänge auf eine andere Anzahl von Stationen zu verteilen, beispielsweise auf zehn Stationen. Durch die auf dem Drehtisch 28 mitlaufenden Dorne 42 und Stempel 24 kann der Abkühlvorgang bei geschlossenem Preßwerkzeug 22 und 24 auf mehr als eine Station ausgedehnt werden. Eine solche Anordnung ist besonders vorteilhaft, weil dadurch die Zeit zum Weiterschalten von einer Station auf die nachfolgende nicht an den länger dauernden Abkühlvorgang gebunden ist. Aus diesem Grund ist eine solche Anordnung wirtschaftlicher, als eine solche, bei welcher die Stem pel oder die Matrizen nicht mitlaufend einer festen Sta tion zugeordnet sind.

Die Fig. 2 zeigt eine feststehende Welle 56, um welche der Drehtisch 28 drehbar gelagert und durch nicht dargestell te Mittel schrittweise angetrieben ist. In den Drehtisch 28 ist die den Formhohlraum 12 aufweisende Matrize 22 ein gelassen und befestigt. Der Formhohlraum 12 entspricht der äußeren Begrenzung des Tubenkopfes 48 (Fig. 1). Un terhalb der Matrize 22 und koaxial zu dieser befindet sich ein weiteres Matrizenteil 58, in welchem ein weite rer Formhohlraum 60 zur Bildung des Gewindes auf dem Tu benkopf angeordnet ist. In dem weiteren Matrizenteil 58 ist ein durch eine Feder 62 in axialer Richtung bela steter Lochstempel 26 axial verschiebbar gelagert. Der Lochstempel 26 ist durch die Feder 62 in Richtung des Formhohlraumes 12 der Matrize 22 belastet und wird beim Einführen des Stempels 24 in die Matrize 22 entgegen der Kraft der Feder 62 zurückgedrängt. Der Lochstempel 26 dient zur Freihaltung der Tubenöffnung beim Pressen des Tubenkopfes.

Das Matrizenteil 58 ist um seine eigene Achse drehbar an geordnet, um das Gewinde des fertiggepreßten Tubenkopfes freigeben zu können. Es wird hierzu durch nicht dargestell te Mittel gedreht.

Der den Stempel 24 aufweisende Dorn 42 ist um eine Achse 64 schwenkbar angeordnet. Zum Schwenken dient eine Zahn stange 66, welche mit ihren Zähnen in eine Verzahnung 68 eines Schwenkteiles 70 eingreift. Die Zahnstange 66 ist mit einem Stößel 72 verbunden, welcher in zwei auf dem Drehtisch 28 befestigten Lagerböcken 74 und 76 axial verschiebbar gelagert ist. Zwischen den Lagerböcken 74 und 76 ist der Stößel 72 mit einem Mitnehmer 78 starr ver bunden, welcher eine Führungsrolle 80 aufweist, die in einer Führungsnut 82 geführt ist. Die Führungsnut 82 ist in einer nicht mitdrehbaren und daher mit der feststehen den Welle 56 verbundenen Führungsscheibe 84 angeordnet. Die Führungsnut 82 hat in der Führungsscheibe 84 einen derartigen Verlauf, daß sie den Stationen 3-6 zugeord net (Fig. 1) einen kleineren Radius um die feststehende Welle 56 aufweist. Der in der Fig. 2 dargestellte größe re Radius der Führungsnut 82 ist den Stationen 7, 8, 1 und 2 zugeordnet.

Beim Übergang auf den kleineren Radius der Führungsnut 82 wird durch diese der Mitnehmer 78 sowie der Stößel 72 und die Zahnstange 66 durch die Führungsrolle 80 in Richtung der Welle 56 bewegt. Durch den Eingriff der Zahnstange 66 in die Verzahnung 68 des Schwenkteiles 70 wird dieses zu sammen mit dem Dorn 42 in die vertikale Lage verschwenkt, so daß sich der Dorn 42 in einer gleichachsigen Lage zur Matrize 22 befindet. Hierbei ist zu bemerken, daß der in der Fig. 1 bereits erwähnte Materialgeber 14 nur der Sta tion 2 zugeordnet ist.

Der der Station 3 zugeordnete Kniehebel 44 (Fig. 1) bela stet in dieser Station eine Rolle 86, durch welche ein im Schwenkteil 70 axial geführter Schaft 88 zusammen mit einem Dornträger 90 und dem daran befestigten Dorn 42 so wie dem Stempel 24 zum Schließen des in der Matrize 22 an geordneten Formhohlraumes 12 in Richtung der Matrize 22 be wegt wird. Wie bereits in der Beschreibung zur Fig. 1 er wähnt wurde, wird der Stempel 24 zusammen mit seinen Träger elementen 42, 90, 88 in der zuletzt beschriebenen Stellung durch nicht dargestellte Mittel gehalten, beispielsweise verklinkt.

Der Materialgeber 14 ist ortsfest der Station 2 zugeordnet. Er weist ein Rohrteil 92 auf, in dem sich ein Schließkör per 20 befindet. Dieser Schließkörper 20 ist als Ventil kegel ausgebildet und durch nicht dargestellte Mittel zum Öffnen und Schließen in axialer Richtung verschiebbar angeordnet.

Das Rohrteil 92 ist von einer Ringdüse 34 umgeben, die zur Erzeugung eines Gasstromes bestimmt ist, welcher anhand der Fig. 3 noch näher erläutert werden wird.

Die Schwenkachse 64 befindet sich in einem mit dem Dreh tisch 28 verbundenen Lagerbock 94.

Die Fig. 3 zeigt ein Detail nach der Fig. 2 in einem größ eren Maßstab. In dieser Figur ist ein Rohling 10 darge stellt, welcher durch den Materialgeber 14 gebildet wur de. Der Rohling 10 ist im Profil etwa linsenförmig. Diese Form wurde durch Steuerung des Schließkörpers 20 bei einem konstanten Druck des Materialstromes in Richtung 16 erzielt. Beim Schließen des Schließkörpers 20 gegen das Rohrende 30 des Rohrteiles 92 wird der Rohling 10 vom Ma terialstrom 16 abgetrennt, insbesondere abge quetscht. Um den Rohling 10 jedoch vollständig vom Mate rialgeber 14 zu lösen, wird durch die Ringdüse 34 ein Gas strom 18 auf die Trennstelle zwischen dem Materialgeber 14 und dem Rohling 10 gerichtet. Dieser Gasstrom 18 ist vor zugsweise ein Luftstrom, welcher stoßartig einsetzt, um zu einem genau festgelegten Zeitpunkt den Rohling 10 vom Materialgeber 14 zu lösen. Danach fällt der Rohling 10 in den Formhohlraum 12, wobei er den Lochstempel 26 umgibt. Das linsenförmige Profil des Rohlings 10 ist besonders vor teilhaft, weil dadurch die Berührungsfläche des Rohlings 10 mit der Matrize 22 relativ klein ist, wodurch eine großflächige Abkühlung des Rohlings vermieden wird. Die Matrize 22 und gegebenenfalls auch der Stempel 24 (Fig. 2) werden durch eine nicht dargestellte Anordnung mittels eines Kühlmediums gekühlt, um nach dem Verpressen des Roh lings 10 eine raschmögliche Abkühlung des Tubenkopfes 48 (Fig. 1) zu erzielen.

Obwohl im angegebenen Ausführungsbeispiel die Herstellung einer Verpackungstube aus Kunststoff beschrieben wurde, ist es mit einer analogen Anordnung und in einem analogen Verfahren möglich, auch andere Formkörper aus Kunststoff in gleicher Weise herzustellen.

Durch die Anordnung der nach oben offenen Matrize 22 und des darin stehenden Lochstempels 26 ist gewährleistet, daß der Rohling 10 in eine voraussehbare Lage in den Formhohl raum 12 fällt und in dieser Lage praktisch nicht mehr ver rutschen kann. Die Fallstrecke zwischen dem Materialge ber 14 und dem Formhohlraum 12 soll möglichst klein gehal ten werden. Wenn ein einwandfreies Abtrennen des Rohlings vom Materialgeber gewährleistet ist, kann auch auf die Gasdüse 34 verzichtet werden.

Mit 96 ist ein Stößel des Schließkörpers 20 dargestellt, durch welchen der als Ventilkegel ausgebildete Schließkör per 20 durch nicht dargestellte Mittel betätigt wird.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers aus Kunststoff, bei welchem aus einem vertikal abwärts gerichteten Strom von durch Wärme plastifiziertem Kunststoff einzelne Material portionen abgetrennt, in einen Formhohlraum überführt und durch Schließen des Formhohlraums zu dem Formkörper verpreßt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialportionen beim Abtrennen zu einem Rohling ge formt werden und daß das Überführen in den Formhohlraum im freien Fall erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Materialportionen zu einem ringförmigen Rohling geformt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß der Rohling durch einen auf die Trennstelle gerichteten Gasstrom gelöst wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem um eine vertikale Achse antreibbaren Drehtisch (28), der auf einem Teilkreis in gleichmäßigen Abständen zu einander verteilt nach oben offene Matrizen (22) und Stempel (24) trägt, die in einer gleichachsigen Lage zu den Matrizen zustellbar und zurückziehbar angeordnet sind, sowie einem Materialgeber (14), der eine über dem Teilkreis der Matrizen angeordnete Austrittsöffnung aufweist, und einer Einrichtung zur Bildung von Materialportionen, dadurch gekennzeichnet, daß die Stempel (24) aus der zu den jeweiligen Matrizen (22) gleichachsigen Lage herausschwenkbar auf dem schrittweise an treibbaren Drehtisch (28) gelagert sind und daß die Einrichtung aus einer Ringdüse (34) und einem die Ringdüse begrenzenden Schließkörper (20) besteht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich net, daß der Schließkörper (20) ein Ventilkegel ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich net, daß eine den Materialgeber (14) umgebende, als Gasdüse ausgebildete Ringdüse (34) vorgesehen ist.