DE3543082A1 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen eines mit einem standring versehenen hohlkoerpers durch blasformen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines mit einem Standring versehenen Hohl­ körpers durch Blasformen mit den im Oberbegriff des Patent­ anspruchs 1 angeführten Merkmalen.

Bei der Herstellung einer innendruckfesten Flasche durch Blasformen stellt die Ausformung des Bodens ein besonde­ res Problem dar, sofern man nicht den Hohlkörper mit einem sphärischen Boden herstellt und diesen zur Erzielung der Standfestigkeit in einen Bodenbecher einsetzt.

Zum Ausformen eines Standrings in Form eines Fußteils an einem Behälter ist es bekannt (DE-AS 14 79 563), einen schlauchförmigen Vorformling in eine Blasform mit einem zweigeteilten axial verschiebbaren Bodenformteil zu extru­ dieren, das Ende des Vorformlings mittels der Hälften des Bodenformteils zusammenzudrücken. Dabei läßt sich die Wandstärke im Bodenbereich nicht optimieren. Beim an­ schließenden Blasvorgang wird im Bereich der Aufstell­ fläche des zu bildenden Standringes eine radial nach außen weisende Ringwulst ausgeformt. Anschließend wird das Bodenformteil axial nach innen verschoben, wodurch der Behälterboden eingestülpt wird. Dabei wird die Ring­ wulst in die Aufstellfläche des Standringes umgeformt. Da der Durchmesser der Seitenwandung des Behälters größer sein muß als der Durchmesser des eingestülpten Behälter­ bodens, ergibt sich beim Einfahren des Bodenformteils ein Ringbereich, in dem der unter Druck stehende Formling nicht abgestützt ist. Dadurch kann der Standring eine un­ regelmäßige Form erhalten oder aufreißen.

Es ist auch bekannt (P 22 22 535), in einer mit einem Bodenstempel versehenen Blasform einen mit einem geschlos­ senen Boden versehenen Vorformling aufzublasen, dessen Bodenpartie beim freien Aufblasen von dem konvex ausgebil­ deten Bodenstempel aufgefangen und bei der anschließenden Bewegung des Bodenstempels nach innen gestülpt und umge­ formt wird. Hierbei handelt es sich um einen sehr schwie­ rig zu steuernden Blasvorgang.

Bei einem anderen bekannten Verfahren (P 24 44 700) wird ein Vorformling mit einem konvexen Boden zunächst in einer Vorblasform geblasen, wobei an einem der Aufstellfläche des Standringes zugeordneten Bereich eine Ringwulst ange­ formt wird, worauf das Aufblasen zum Behälter in einer zweiten Blasform erfolgt, in der unter Zuhilfenahme eines axial verschiebbaren Bodenformteils die Bodenpartie und der Standring hergestellt wird. Hierbei ist also eine Vorblasstation erforderlich.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist darin zu sehen, ein Verfahren anzugeben, mit dem an einem blaszu­ formenden Behälter in einfacher Weise eine Bodenpartie angeformt werden kann, die hinsichtlich Festigkeit und Wandstärke optimal ist, indem die eingangs geschilderten Nachteile vermieden werden. Außerdem zielt die Aufgabe auf eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens ab.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im kennzeich­ nenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Verfahrens­ merkmale gelöst. Weitere Ausbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Auch ist in den Ansprüchen eine er­ findungsgemäße Vorrichtung zum Durchführen des Verfah­ rens angegeben.

Erfindungsgemäß wird davon ausgegangen, daß zunächst in der Blasform ein sphärisch geformter Boden geblasen wird, so daß die Wanddickenverteilung auf diese Weise optimiert wird und die höchstmögliche Festigkeit erzielt wird. Be­ kanntlich gelingt beim Balsen von PET auf diese Weise die Herstellung eines Bodens, der eine gleichmäßige Wandstärke aufweist und daher ein minimales Gewicht besitzt.

Der sphärische Bodenbereich wird nunmehr in drei konzen­ trische Bereiche unterteilt:

• 1. Einen äußeren, als Fortsetzung der meistens zylindri­ schen Form des Hohlkörpers zu betrachtende Bereich, der sich bis zum Standring hin erstreckt,
• 2. einen mittleren, später umzustülpenden Bereich und
• 3. einen inneren, sphärisch gestalteten, später nur seine Lage durch Verschieben auf der Längsachse der Flasche veränderten Bereich.

Somit läßt sich in einer einzigen Blasform anschließend an das Blasen der Bodenpartie der Standring anformen und der Bodenabschnitt einstülpen. Damit läßt sich das Her­ stellungsverfahren vereinfachen und die Qualität des Pro­ duktes erhöhen. Ein besonderer Vorteil besteht auch dar­ in, daß nach Beenden des Umstülpvorganges wiederum eine geschlossene Form vorhanden ist, wobei durch erhöhten Innendruck im Hohlkörper das Material im umzustülpenden Bereich an die geschlossene Form anlegbar ist. Damit wird der Standring sauber ausgeformt, ohne daß ungestützte Bereiche vorhanden sind, an denen das Material aufreißen könnte.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend an­ hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Blasform mit einer axial verschiebbaren Bodenform und mehrteiligen Formabschnitten,

Fig. 2-6 eine schematische Darstellung der Bewegungsab­ läufe zum Ausformen eines Standrings an einer Flasche.

In Fig. 1 sind zwei Blasformhälften mit 10 und 11 bezeich­ net, die in bekannter Weise durch einen nicht dargestell­ ten Antrieb geöffnet und geschlossen, also voneinander weg und aufeinander zu bewegbar sind. Die Innenwandung 12 der Blasformhälften begrenzt die Kontur eines Formhohl­ raums für den Mündungsbereich, den anschließenden Halsbe­ reich und den hieraus anschließenden, in dem Ausführungs­ beispiel zylindrischen Wandungsbereich einer blaszuformen­ den Flasche. Ein nicht dargestellter Blasdorn wird von unten durch den Mündungsbereich der Flasche in den Form­ hohlraum eingefahren.

Die Kontur 12 des Formhohlraumes innerhalb des Bodenbe­ reichs wird von einer Bodenform 14 und von mehreren seg­ mentförmigen Formabschnitten 15 und 16 gebildet. Die Kon­ turen 17 und 18 an der dem Formhohlraum zugekehrten In­ nenwandung der Bodenform 14 und der Formabschnitte 15 und 16 verlaufen konvex gewölbt und sind in dem dargestell­ ten Ausführungsbeispiel im Querschnitt halbkreisförmig, so daß der zu blasende Behälter eine sphärische Boden­ partie erhält, wenn die Bodenform 14 und die Formab­ schnitte 15 und 16 in der in Fig. 1 auf der rechten Hälf­ te dargestellten Lage sind.

Aus dieser Lage ist die Bodenform 14 in die auf der lin­ ken Hälfte der Fig. 1 dargestellten Lage nach unten ver­ schiebbar, in der die Bodenform 14 auf den Blasformhälf­ ten 10 und 11 aufsitzt und wiederum einen geschlossenen Formhohlraum bildet. Zum Antrieb der Bodenform 14 ist ein Zylinder 20 vorgesehen, über dessen Kolbenstange 21 die Bodenform 14 verschiebbar ist. An einer den Zylinder 20 tragenden Gehäuseplatte 22 ist bei 23 jeweils der Formab­ schnitt 15 bzw. 16 schwenkbar angeordnet. Ein an der Bodenform 14 befestigter Nocken 24 greift in eine Nocken­ bahn 25 jedes Formabschnitts 15 bzw. 16. Damit wird bei der Verschiebung der Bodenform 14 jeder Formabschnitt 15, 16 angetrieben und ist somit zwischen zwei Stellungen schwenkbar. In der rechts dargestellten Stellung ist jeder Formabschnitt eingefahren, während in der links darge­ stellten Stellung die Formabschnitte nach außen abge­ schwenkt sind.

In Fig. 2 wie in den folgenden Darstellungen sind ledig­ lich Teilschnitte durch die Bodenform 14, die Formab­ schnitte 15, 16 sowie die Blasformhälften 10 und 11 in einem vergrößerten Maßstab dargestellt.

Aus Fig. 2 ist im einzelnen erkennbar, daß sich der Be­ reich 12 des Formhohlraumes bis zum oberen Ende der Blas­ formhälften 10, 11 erstreckt. Dieser Bereich ist als Fort­ setzung der zylindrischen Flaschenform anzusehen und er­ streckt sich etwa bis zum späteren Standring. Der mitt­ lere, von den Formabschnitten 15, 16 gebildete Bereich 18 wird später umgestülpt. Der innere, an der Bodenform 14 ausgebildete Bereich 17 wird beim Umstülpen des Bereichs 18 nach innen verschoben, ohne seine Form zu ändern.

Die Bodenform 14 weist außer dem inneren Abschnitt 17 ei­ nen äußeren Bereich 28 auf, der im einzelnen aus einem zylindrischen Abschnitt 29 und einer sich hieran an­ schließenden Kontur 30 zusammensetzt, die Teil des Stand­ ringes ist. Der Durchmesser des zylindrischen Abschnitts 29 ist so gewählt, daß die Bodenform 14 im geschlossenen Zustand der Formabschnitte 15, 16 durch deren obere Öff­ nung 31 hindurch eintreten kann.

Dieser Zustand ist in Fig. 3 dargestellt. Die Umformung be­ ginnt also an einer durch den zylindrischen Abschnitt 29 und die Öffnung 31 genau definierten Stellung in der sphä­ rischen Bodenpartie 32 der blasgeformten Flasche. Im An­ schluß daran müssen nun die Formabschnitte 15, 16 nach außen geschwenkt werden, um den Weg für die weiter einfah­ rende Bodenform 14 freizugeben.

Dies ist in Fig. 4 dargestellt, in der die Formabschnitte 15 und 16 ausgefahren sind. Der Flaschenboden 32 bleibt an der Bodenform 14 fixiert, kann also seine Lage gegenüber der Bodenform und den Blasformhälften 10 und 11 nicht ver­ ändern.

Ein Schnitt längs der Linie V-V ist in Fig. 5 dargestellt. Insgesamt sind vier Formabschnitte 15 und 16 sowie 15′ und 16′ vorhanden, die in der in Fig. 1 dargestellten Weise mechanisch mit der Bodenform 14 gekuppelt sind. In den Fig. 4 und 5 ist der in der Endstellung der Bodenform 14 auf die Blasformhälften 10 und 11 aufsitzende Rand mit 34 bezeichnet.

In Fig. 6 ist der Hub der Bodenform 14 abgeschlossen, wo­ bei deren Rand 34 auf die Blasformhälften 10 und 11 auf­ sitzt. Es ist somit ein geschlossener Formhohlraum gebil­ det. Jetzt kann abschließend ein erhöhter Blasdruck in das Behälterinnere eingeleitet werden, der im wesentlichen nur noch den umgestülpten Bodenbereich zur sicheren Anlage an den äußeren Bereich 29, 30 der Bodenform 14 bringt.

Die Blasformhälften 10 und 11 sind in bekannter Weise ge­ kühlt. Die Formabschnitte 15, 16 sind beheizbar oder aus schlecht wärmeleitendem Material hergestellt. Zwischen den Formabschnitten und den Blasformhälften ist eine Isolierschicht 36 vorgesehen. In dem Ausführungsbeispiel ist die Isolierschicht 36 an den Formabschnitten befestigt. Die Bodenform 14 ist wiederum gekühlt.

Der Blasvorgang läuft wie folgt ab: zunächst wird der sphä­ rische Bodenbereich 32 gemäß Fig. 2 geblasen. Dabei ist der zeitliche Ablauf des Blasvorgangs nicht kritisch, da in jedem Fall solange geblasen wird, bis die Ausformung sicher beendet ist. Dabei setzt die Kühlung im Bereich 12 und 17 der gekühlten Formen ein. Bei Anlage im Bereich 18 der Formabschnitte 15 und 16 bleibt jedoch der warme Zustand des Kunststoffs erhalten. Die Formabschnitte 15 und 16 kön­ nen auch nachgeheizt werden, um die Plastizität aufrecht zu erhalten.

Während des in den Fig. 3, insbesondere in Fig. 4 darge­ stellten Umformvorganges erfolgt die Umstülpbewegung so schnell wie möglich, um zu verhindern, daß die nicht abge­ stützten Wandungsbereiche in unerwünschter Weise unter Einwirkung des im Behälterinneren anstehenden Druckes ver­ formt werden. Wie insbesondere aus Fig. 5 hervorgeht, hängt das Maß der erreichbaren Bündigkeit zwischen der Bodenform und den Formabschnitten von der Anzahl der Seg­ mente der Formabschnitte ab. In Fig. 5 sind vier Segmente - dargestellt, die sich auch auf sechs Segmente erweitern lassen. Um eine zu große Anzahl von Segmenten zu vermei­ den, soll also der Umstülp vorgang möglichts schnell vor­ genommen werden. Auch ist es möglich, den Innendruck wäh­ rend des Vorgangs zu verringern und/oder die Druckzufuhr der Blasluft kurzzeitig zu unterbrechen.

Ist die Endstellung gemäß Fig. 6 erreicht, so kann der Blasdruck erhöht werden, um den Standring, in dessen Be­ reich das Material noch warm ist, nunmehr endgültig an die kalte Bodenform 14 anzulegen.

Soll die Längsfaser des Kunststoffmaterials im umgestülp­ ten Bereichs während des Umstülpvorganges eine bestimmte Mindestreckung erfahren, so läßt sich die Geometrie der Formen in der in Fig. 2 und 6 angegebenen Weise gestalten. Gemäß Fig. 2 ist die Länge des Bereichs 18, also die Länge zwischen den Punkten A und B kleiner als die Länge des Bodenbereichs zwischen den Punkten A und C in Fig. 6. Da­ mit erfolgt ein Recken des Materials in Längsrichtung beim Umstülpen.

Außerdem können zum Herstellen von relativ großen Behältern die Formabschnitte 15, 16 in mehrere, nacheinander zurück­ ziehbare bzw. ausschwenkbare Lagen unterteilt werden. Es erfolgt also eine Unterteilung der segmentförmigen Formab­ schnitte in Achsrichtung des Bodens.

Will man die Druckfestigkeit des Standringes im Bereich der beiden Radien erhöhen, die an den umgestülpten Bereich anschließen, so kann man die ringförmige Kontur der Boden­ form 14 durch nicht dargestellte Einsenkungen unterbrechen und damit versteifen. Es werden damit im Bereich des Stand­ ringes fußartige Verbreiterungen angeformt.

Claims (19)

1. Verfahren zum Herstellen eines mit einem Standring ver­ sehenen Hohlkörpers durch Blasformen eines einen ge­ schlossenen Bodens aufweisenden Vorformlings aus thermo­ plastischem Kunststoff, bei dem zunächst der Hohlkörper mit einem im wesentlichen nach außen gewölbten Boden blasgeformt wird, worauf anschließend der Boden durch Umstülpen eines Bodenbereichs zum Ausbilden des Stand­ ringes mittels einer axial bewegbaren Bodenform nach innen verschoben wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein zum Anlegen des umzu­ stülpenden Bodenbereichs während des Blasvorganges die­ nender Formabschnitt während des Umstülpvorgangs aus der Bewegungsbahn der Bodenform entfernt wird und der umgestülpte Bereich an die mit der Blasform einen ge­ schlossenen Formhohlraum bildende Bodenform angelegt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper während des Umstülpvorganges mit Druck­ luft im Behälterinneren abgestützt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der umgestülpte Bereich an die Bodenform unter einem erhöhten Innendruck angelegt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der umzustülpende Bereich mittels des Formabschnitts weich gehalten wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß im Bereich des Standrings Sicken aus­ geformt werden.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, mit einer eine axial bewegbare Bodenform aufweisenden Blasform, dadurch gekennzeichnet, daß axial zwischen der Blasform (10, 11) und der Bodenform (14) ein mehrteiliger Form­ abschnitt (15, 16) vorgesehen ist, der aus einer End­ lage, in der er Teil des Blasformhohlraumes bildet, zurückziehbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Formabschnitt aus mehreren Segmenten besteht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Antrieb der Formabschnitte (15, 16) mit dem Antrieb der Bodenform (14) synchronisiert ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb der Formabschnitte (15, 16) mit dem An­ trieb der Bodenform (14) mechanisch gekuppelt ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Formabschnitte (15, 16) schwenkbar an­ geordnet sind und die Schwenkbewegung mittels eines zwischen der Bodenform und den Formabschnitten ange­ ordneten Nockenantriebes erfolgt.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenform (14) einen mit dem ihr zugekehrten Ende (31) der Formabschnitte (15, 16) zusammenwirkenden zylindrischen Abschnitt (29) aufweist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenform anschließend an den zylindrischen Ab­ schnitt (29) eine den umgestülpten Bodenbereich formen­ de Kontur (30) einschließlich der Kontur für den Stand­ ring aufweist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenform mit einem Abschnitt (34) auf die Blasformhälften (10, 11) aufsetzbar ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Formabschnitten (15, 16) und den Blasformhälften (10, 11) eine Isolierung (36) vorgesehen ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht (36) an den Formabschnitten (15, 16) befestigt ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 15, da­ durch gekennzeichnet, daß die Formabschnitte (15, 16) heizbar sind.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 16, da­ durch gekennzeichnet, daß die Formabschnitte (15, 16) aus schlecht wärmeleitfähigem Material hergestellt sind.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 17, da­ durch gekennzeichnet, daß die Bodenform (14) und die Formabschnitte (15, 16) einen im wesentlichen sphä­ risch gewölbten Formhohlraum begrenzen.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 18, da­ durch gekennzeichnet, daß die Formabschnitte (15, 16) in mehrere axial übereinander angeordnete Lagen unter­ teilt sind.