DE3429141C2 - Verfahren zur Herstellung eines Hohlkörpers - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß Oberbegriff des Pa­ tentanspruchs 1.

Aus der US-PS 3,579,622 ist ein derartiges Verfahren bekannt, bei dem Kunststoffmaterial in einen Extruder eingebracht und darin plastifiziert wird. Das extrudierte Kunststoffmaterial wird zunächst außerhalb einer in zwei Hälften geteilten Form zu einem Vorformling geblasen. Danach werden die beiden Formhälften geschlossen und das Kunststoffmaterial wird unterhalb der Extru­ derdüse abgetrennt, die danach aus dem Weg geschwenkt wird, so daß ein Blaskopf über dem Hals der Blasform positioniert werden kann. Sodann wird der Hohlkörper bei geschlossenen Formhälften fertiggeblasen.

Aus der FR-PS 1.450.395 ist ebenfalls eine derartig Vorrichtung zur Herstellung eines Hohlkörpers bekannt.

Ein Nachteil dieses Standes der Technik besteht darin, daß dort bei der Herstellung des Hohlkörpers eine ungleichmäßige Materi­ alverteilung, d. h. eine unterschiedliche Wanddicke mit ihren genannten Nachteilen möglich ist. Diese ungleichmäßige Material­ verteilung erklärt sich daraus, daß bei Beginn des Aufblasens des Vorformlings innerhalb der Form die Berührung des heißen Kunststoffmaterials mit den kühlen, eine Temperatur von etwa 200 aufweisenden Wänden der Form nicht überall gleichzeitig erfolgt und damit der Vorformling Bereiche mit unterschiedlicher Plasti­ zität aufweist.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, das eingangs genannte Ver­ fahren dahingehend zu verbessern, daß sich eine gleichmäßigere Wanddicke als bei den bekannten Verfahren erzielen läßt.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale des Patentan­ spruchs 1 in Verbindung mit dessen Oberbegriff.

Es hat sich gezeigt, daß mit dem erfindungs­ gemäßen Verfahren das Gewicht der Behälter und damit die zu deren Erzeugung notwendige Menge von Kunststoffmas­ se etwas verringert wird.

Die Festigkeit der verschiedenen, mit dem erfindungsgemä­ ßen Verfahren herstellbaren Flaschen ist wesentlich gegen­ über mittels des herkömmlichen Verfahrens hergestellten Flaschen verbessert, was besonders wegen des reduzierten Gewichts vorteilhaft ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine vereinfachte Vorderansicht einer Extrusions- und Aufblasvorrichtung für Kunststoffmaterial zur Herstellung von Hohlkörpern;

Fig. 2 eine vereinfachte Seitenansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1;

Fig. 3 Zeichnungen, welche die aufeinanderfolgenden Ver­ fahrensschritte des Verfahrens zur Herstellung eines Hohlkörpers mittels der Vorrichtung gemäß Fig. 1 und 2 wiedergeben; und

Fig. 4 ein Diagramm eines Ausführungsbeispiels der Steuereinrichtung zum Steuern des Einblasens von Luft in das Innere eines am Auslaßende eines Preßstempels befindlichen und außerhalb eines Formteils angeordneten Külbels.

In den Fig. 1 und 2 ist eine Vorrichtung zur Herstel­ lung eines Hohlkörpers durch Extrudieren und Aufblasen von Kunststoffmaterial gezeigt. Die Vorrichtung eignet sich insbesondere zur Herstellung von Behältern mit komplexer Form, beispielsweise von Polyethylenflaschen verschiedener Volumina zur Aufnahme von Pflege-, Reini­ gungs- oder Waschprodukten.

Die Vorrichtung weist folgende Elemente auf: Einen Extruder 1 mit einer horizontalen Schraube zur Plastifizierung von durch einen Trichter 2 in den Extru­ der 1 eingebrachtem Material, zwei senkrecht angeordnete Preßstempel 3, die von dem Extruder 1 mit plastifiziertem Material versorgt werden, eine Blasvorrichtung 4 zum Ein­ blasen von Luft in den am Ende der Preßstempel 3 erzeug­ ten Vorformling 5, eine Schneidvorrichtung 15 zum Trennen aufeinanderfolgender Vorformlinge 5, eine zwei Formhälften 6a aufweisende Hauptform 6, in die zwei der gewünschten Form des Hohlkörpers 9 entsprechende Hohlraumhälften 7 einge­ bracht sind, zwei Blasrohre 8 zum Einblasen von Luft in die Hauptform 6, eine nicht dargestellte Einrichtung zum Verschieben der Hauptform 6 von den Preßstempeln 3 unter die Blasrohre 8 und umgekehrt sowie eine nicht dargestell­ te Vorrichtung zum Abtransport der fertigen Hohlkörper 9 und des Abfalls. Der Abfall wird von einem Förderer 11 aufgenommen und wieder in den Extruder 1 eingebracht.

All die genannten Elemente ruhen auf einem feststehenden Rahmen 12. Die Vorrichtung weist außerdem ein Formteil 13 zur Aufnahme der in der Hauptform 6 erzeugten Behälter 9a, je einen mit einem Extrusionskopf verbundenen Druck­ kolben 14, 13 zum Verschieben der Preßstempel 3 innerhalb des Extrusions­ kopfes, so daß die Wanddicke des Vorformlings 5 eingestellt wird, sowie zwei mit den Blasrohren 8 verbundene Preßkol­ ben 16 und 17 auf, wobei der erste Preßkolben 16 pneuma­ tisch und der zweite Preßkolben 17 hydraulisch ist. Die Vorrichtung ist mit einem eine Untersetzung 19 aufweisen­ den Motor 18, der die Schraube des Extruders 1 rotieren läßt, einer elektronischen Programmiereinrichtung und mit nicht dargestellten Kolben versehen, welche die beiden Formhälften 6a verschieben, um sie voneinander weg oder aufeinander zu zubewegen, um die Hauptform 6 zu schließen, und die die um die Vorformlinge 9 geschlossene Hauptform 6 zwischen den Preßstempeln 3 und den Blasrohren 8 verschie­ ben.

Die Vorrichtung weist gemäß Fig. 4 zwei elektrische Ventile 21 und 22 auf, die mit der Blas­ vorrichtung 4 zum Einblasen von Luft in die Extruderköpfe oder die Preßstempel 3 verbunden sind und die automatisch von einem dritten elektrischen Ventil 23 gesteuert wer­ den, welches seinerseits elektrisch von programmierbaren Zeitrelais angesteuert wird. Das erste elektrische Ventil 21 und das zweite elektrische Ventil 22 steuern ent­ sprechend ihrer Stellung den Luftdurchlaß zum Aufblasen des zugehörigen Vorformlings 5 über die Ventilkolben 24 und 25 des zugehörigen Preßstempels 3 über die schematisch in Fig. 4 dargestellten, axialen Durchlässe 26 und 27.

Die einzelnen Verfahrensschritte des Verfahrens sind in Fig. 3 dargestellt. Es wird mit Hilfe der Steuereinrichtung ausgeführt, welche das Einblasen von Luft in die Vorformlinge 5 über die Preßstempel 3 mit Hilfe der elektrischen Ventile 21, 22, 23 steuert. Die Funktion dieser Steuereinrichtung wird als nächstes beschrieben.

In der mit durchgezogenen Linien dargestellten Stellung der elektrischen Ventile 21, 22, 23 befindet sich die elektrische Steuerung Y des elektrischen Ventils 23 in Ruhestellung. Das elektrische Ventil 23 weist zwei nicht dargestellte Zeitrelais auf und ermöglicht eine Pro­ grammierung des Anfangs- und Endzeitpunkts, in dem eine Verbindung zur Atmosphäre besteht. Daher hält die Rück­ stelleinrichtung X das elektrische Ventil 23 in einer Stellung, in der ein Durchlaß des mit einer durchgezoge­ nen Linie dargestellten Drucks P₁ verhindert wird. Der auf die nicht dargestellten Druckknöpfe der elektrischen Ventile 21, 22 wirkende Druck P₂ bewirkt, daß diese sich in der Stellung befinden, in der ein direkter Durchlaß für einen Aufblasluftdruck P besteht, wobei der Druck P über die axialen Durchlässe 26, 27 und die Ventilkolben 24, 25 auf die Vorformlinge 5 wirkt.

In der zweiten, mit gestrichelten Linien gezeigten Stel­ lung der elektrischen Ventile 21, 22, 23 werden die Külbel 5 auf folgende Weise mit der Atmosphäre in Verbin­ dung gebracht: Die elektrische Steuerung Y wird erregt, so daß Luft unter einem Druck von P₁ durch das dritte elektrische Ventil 23 tritt und das elektrische Ventil 21 sowie das zweite elektrische Ventil 22 betätigt, die sich daraufhin in eine Stellung bewegen, in der die Luft aus den Vorformlingen 5 abgelassen wird. Die Pfeile P deuten an, daß die Aufblasluft-Versorgung zu den axialen Durchlässen 26 und 27 unterbrochen ist.

Wenn neue Vorformlinge 5 aufgeblasen werden müssen, bringt die automatische Programmierung der erfindungsgemäßen Vorrich­ tung den Steuereingang Y mit Hilfe der genannten Relais in Ruhestellung, so daß der oben beschriebene Zyklus wieder von vorne beginnt.

Anhand von Fig. 3 wird das Verfahren beschrieben.

Die beiden Formhälften 6a werden auseinandergefahren, und das Kunststoffmaterial tritt aus dem Preßstempel 3 aus, wobei automatisch durch das am Preßstempel 3 vorhandene elektrische Ventil 21 oder 22 ein Luftstoß in den Vorformling 28 tritt. Die elektrischen Ventile 21 und 22 werden, wie oben beschrieben, durch das dritte elektrische Ventil 23 betätigt.

Die Luft wird beispielsweise unter einem Druck von etwa 0,6 bar in den Vorformling geblasen, wodurch dieses allmäh­ lich aufgeblasen wird. Der Beginn dieses Verfahrensschrit­ tes ist in der Zeichnung a von Fig. 3 dargestellt.

Mit diesem Druck wird weiter aufgeblasen, bis der Vorformling 29 im wesentlichen die Länge des fertigen Behälters 9a aufweist und sein Querschnitt dem der Hohlraumhälften 7 bei geschlossener Hauptform 6 entspricht. Dieser Ver­ fahrensschritt ist in der Zeichnung b wiedergegeben. Das Aufblasen wird durch Betätigung des dritten elektrischen Ventils 23 unterbrochen, wenn der Vorformling 29 die in der Zeichnung b dargestellte Form angenommen hat.

Während dieses Verfahrensschrittes wird das Kunststoffma­ terial gleichmäßig über den gesamten horizontalen Quer­ schnitt des Vorformlings 29 verteilt, wobei die Dicke bei einem vorgegebenen Querschnitt konstant ist.

Das Einblasen von Luft wird unterbrochen, so daß gemäß Zeichnung c im nächsten Verfahrensschritt die Luft aus dem Vorformling 31 abgelassen wird, wodurch dieses schlaff wird, während es in Verbindung mit der Atmosphäre oder einem Unterdruck steht. Wie oben erwähnt, wird die Unter­ brechung der Einblasluft dadurch erreicht, daß die elek­ trische Steuerung Y des dritten elektrischen Ventils 23 erregt wird.

Im nächsten Verfahrensschritt wird gemäß Zeichnung d die Hauptform 6 um den entlüfteten Vorformling 31 geschlossen, dessen Wände die kalten Seitenwände des Hohlraums 7 nicht berühren. Dann wird die Hauptform 6, die gemäß dem Ausfüh­ rungsbeispiel in Fig. 1 zur Formung zweier Behälter 9a dienen kann, unter die Blasrohre 8 verschoben. Luft wird unter hohem Druck, beispielsweise in der Größenordnung von 7 bar, durch die Blasrohre 8 eingeblasen, wie dies durch den Pfeil in der Zeichnung d dargestellt ist, so daß die Wände des den Behälter 9a bildenden Vorformlings 31 von der Hauptform 6 erfaßt werden, wobei sie überall an diese angepreßt werden.

Zwischen dem Vorformling 31 und den Hohlraumhälften 7 einge­ schlossene Luft wird gleichmäßig verteilt und bildet eine Schicht, die beim Blasen mittels nicht dargestellter, in den beiden Formhälften 6a vorgesehener Kanäle beseitigt.

Beim Aufblasen wird das Material schnell und gleichmäßig gegen die gesamte Oberfläche der Hohlraumhälften 7 ge­ preßt, auch an den Stellen, die am weitesten von der Achse des Behälters 9a entfernt sind, da die notwendige Ausdehnung im wesentlichen schon außerhalb der Hauptform 6 erreicht wurde.

Nach dem Unterbrechen der Luftzufuhr wird die Hauptform 6 geöffnet, um die geformten Behälter 9a herauszuziehen, Grate und Rippen auf bekannte Weise zu beseitigen und die fertigen Behälter 9a zu entnehmen.

Die Hautform 6 wird in ihre Wartestellung unter die Preß­ stempel 3 gebracht. Der Zyklus beginnt für die nächsten Külbel 5 von neuem.

Es hat sich herausgestellt, daß die Wandstärke der Behäl­ ter 9a bei einem gegebenen Querschnitt von einer bis zur anderen Seite des Behälters 9a gleich ist. Dieses Vorteil­ hafte Ergebnis wird dadurch erreicht, daß die Vorformlinge 28, 29 außerhalb der Hauptform 6 in den Verfahrensschritten gemäß den Zeichnungen a und b aufgeblasen und vor dem Schließen der Hauptform 6 um den Vorformling gemäß Zeichnung c entlüftet werden. Dadurch wird jegliche vorzeitige Berüh­ rung zwischen den Hohlraumhälften 7 und den Vorformlingen und damit jede vorzeitige, lokale Erhärtung des Materials vermieden, die ein gleichmäßiges Dehnen oder Ziehen ver­ hindern würde.

Claims (2)

1. Verfahren zur Herstellung eines Hohlkörpers durch Extrudie­ ren und Aufblasen von Kunststoffmaterial mit folgenden Schritten:
Einbringen des Kunststoffmaterials in einen Extruder mit einer Schraube zum Plastifizieren des Kunststoffmaterials und mit einem einen beweglichen Kolben zur Einstellung der Wanddicke des Hohlkörpers aufweisenden Preßstempel;
Erzeugen eines am Auslaß des Preßstempels angeordneten Vorformlings mit einer im wesentlichen der Gestalt des Hohlkörpers entsprechenden Gestalt;
Abtrennen des Vorformlings vom extrudierten Kunststoffmaterial an dessen Oberende;
Aufblasen des Vorformlings außerhalb einer Blasform, bis dessen Länge im wesentlichen der Endlänge des Hohlkörpers entspricht;
Schließen der Blasform um den Vorformling und Einblasen von Druckluft unter ausreichendem Druck in den Vorformling, so daß sich seine Wand an den Hohlraum der Blasform anlegt, dadurch gekennzeichnet, daß das Einblasen der Druckluft außerhalb der Blasform soweit erfolgt, bis der Querschnitt des Vorformlings im wesentlichen dem Querschnitt des Hohlraums der Blasform entspricht, um das Material in jedem horizontalen Querschnitt des Vorformlings gleichmäßig zu verteilen, daß Luft aus dem Vorformling abgelassen wird, indem die Luftzufuhr unterbrochen und eine Verbindung zur Atmosphäre oder zu einem Unterdruck hergestellt wird, so daß der Vorformling schlaff wird, und daß danach das Schließen der Blasform um den erschlafften Vorformling erfolgt, wobei dessen Wände die kalten Seitenwände des Hohlraums der Blasform erst berühren, wenn Druckluft erneut in den in der Blasform eingeschlossenen Vorformling zum Aufblasen zu dem Hohlkörper geblasen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb der Form Luft unter einem Druck in der Größenordnung von 0,6 bis 0,7 bar und innerhalb der Form unter einem Druck von etwa 7 bar in den Vorformling eingeblasen wird.