DE3815193A1 - Verfahren und vorrichtung zum blasformen eines hohlkoerpers aus thermoplastischem kunststoff - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrich­ tung zum Blasformen eines Hohlkörpers aus thermoplasti­ schem Kunststoff gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Zur Festigkeitssteigerung von Hohlkörpern aus thermo­ plastischem Kunststoff ist es bekannt, den Vorformling in der Blasform biaxial zu orientieren, indem bei Orien­ tierungstemperatur der in die Blasform eingesetzte Vor­ formling von einer Reckstange axial gereckt wird, bis er in Anlage an den Bodenabschnitt der Form gelangt, während das radial Aufweiten durch die Blasluft erfolgt. Auf diese Weise wird gezielt der Kunststoff biaxial orientiert und erhält damit verbesserte wünschenswerte Eigenschaften.

Der Antrieb der Reckstange kann in bekannter Weise mit einem druckluftbetätigten Zylinder oder auch mechanisch mit einem Nockenantrieb erfolgen. Als Beispiel für eine Druckluftbetätigung von Reckdornen sei die US-PS 44 09 161 genannt. Aus der EP 00 08 481 ist es bekannt, sowohl den den Vorformling tragenden Blasdorn als auch den den Blas­ dorn durchgreifenden Reckdorn an jeweils einer Kurven­ bahn derart zu verschieben, daß zunächst der Blasdorn bei zurückgezogenem Reckdorn in die Höhe der Blasform gebracht und in diese eingesetzt wird, worauf der Reckdorn vorgeschoben wird und den Vorformling axial reckt.

Es ist ferner bekannt (DE-OS 24 54 066), den Vorformling vor dem Schließen der Blasform axial zu recken, indem ein von einer Nockenbahn geführter Streckdorn hochge­ schoben wird, bis der Boden des Vorformlings in Anlage an die Bodenform der Blasform gelangt. Bei einer anderen bekannten Blasformeinrichtung (DE-OS 32 47 194) wird ein auf einem Blasdorn aufgesteckter Vorformling in eine Blasform eingesetzt und ein Reckdorn in den Vorformling eingeschoben, bis er am Boden des Vorformlings anliegt. Für diesen Antrieb der Reckstange ist eine Kurvenbahn vorgesehen. Am Ende der Kurvenbahn wird die Reckstange mit einem Reckzylinder gekuppelt und erfolgt das axiale Recken des Vorformlings über den Reckzylinder.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, den Reckvorgang des Vorformlings derart zu steuern, daß die Wandstärkenverteilung des zu blasenden Hohlkörpers optimiert wird, die Festigkeit erhöht und Material ge­ spart wird.

Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das im Patentanspruch 1 charakterisierte Verfahren gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Zur Durchführung des Verfahrens ist er­ findungsgemäß auch eine Vorrichtung vorgesehen.

Erfindungsgemäß wird bei dem Verfahren der in die Blas­ form eingesetzte Vorformling zunächst mechanisch mit einem vorbestimmten einstellbaren Hub gereckt, worauf die Blasluft zugeführt wird und das weitere axiale Recken durch die Blasluft zusammen mit dem Reckdorn erfolgt. Vorzugsweise wird der Reckdorn dem Vorformling derart nachgeführt, daß das Ende der Reckstange in Anlage an den Boden des Vorformlings gehalten wird. Das axiale Recken sowie das radiale Aufweiten des Vorformlings zum fertigen Hohlkörper erfolgt also durch die Blasluft, während die Reckstange nach dem mechanischen Vorrecken die Aufgabe hat, den Boden des Vorformlings bis zur Anlage an den Bodenabschnitt der Blasform sicher zu führen, so daß dieser nicht seitlich abgleiten kann.

Das in einer mechanischen Zwangsführung erfolgende Vor­ recken des Vorformlings hat den Zweck, einen vorbestimmten Wandabschnitt des Vorformlings auszuziehen, insbesondere dort, wo beim anschließenden Blasen der Vorformling radial geringer aufgeweitet wird als es durch den größten Außen­ durchmesser des Hohlkörpers vorgegeben ist.

Ein typischer Anwendungsfall ist eine Flasche mit einem konischen Halsabschnitt. In einem gewissen Bereich vom Mündungsabschnitt der Flasche zum Flaschenkörper hin wird das Material des Vorformlings durch das Vorrecken mit der Reckstange ausgedehnt. Dieser ausgezogene Bereich wird dann anschließend beim Blasvorgang in einen konischen Halsabschnitt umgeformt.

Um den auszuziehenden Abschnitt des Vorformlings zu defi­ nieren, ist es möglich, dem Vorformling in der Heizein­ richtung ein Temperaturprofil derart zu verleihen, daß der auszuziehende Wandabschnitt eine höhere Temperatur erhält. Vorzugsweise jedoch wird der Vorformling in dem vorbestimmten Wandabschnitt mit einer geringeren Wand­ stärke hergestellt, so daß auch ohne Temperaturprofil das Ausziehen des Vorformlings in dem Bereich der verringerten Wandstärke erfolgt.

Die geringere Wandstärke kann beim Spritzgießen von Vor­ formlingen durch entsprechende Formgestaltung herbeigeführt werden. Vorzugsweise läßt sich die Querschnittsänderung beim Anformen des Mündungsabschnittes am Vorformling durch­ führen. Hierzu wird das offene Ende eines rohrförmigen Vorformlings auf Umformtemperatur erwärmt und in einer Mündungsform wird ein Gewinde zum Aufsetzen eines Schraub­ verschlusses oder ein Wulst zum Aufsetzen eines Kronen­ verschlusses angeformt. Dabei ist es bekannt, den an den Mündungsabschnitt angrenzenden Wandabschnitt des Vorform­ lings axial zu recken. Dabei erhält man eine Wandstärken­ verteilung, die ausgehend von einer dem Mündungsabschnitt angrenzenden dünnsten Stelle allmählich verlaufend in die ursprüngliche Wandstärke des Vorformlings übergeht. Dies ist beispielsweise in P 31 01 284.1-09 offenbart.

Erfolgt nunmehr das mechanische Vorrecken des auf Orien­ tierungstemperatur erwärmten Vorformlings, so wird der unterhalb des Verschlußflansches liegende Querschnitts­ bereich auf eine dünne Wandstärke ausgezogen. Bei einer 1,5 l-Flasche wird beispielsweise der unterhalb des Verschlußflansches liegende im Querschnitt konische Wand­ abschnitt von einer Länge von etwa 2 cm auf eine Länge von etwa 8 cm ausgezogen. Dieser ausgezogene Bereich ent­ spricht dem späteren konischen Flaschenhals.

Erfindungsgemäß wird der Vorformling durch die Kombination von mechanisch angetriebenem Reckstempel und anschließend durch die Blasluft gereckt. Damit ist es möglich, das mechanische Vorrecken auf einen ganz bestimmten Hub ein­ zustellen, der zu einer Optimierung der Wandstärke führt und dann zu einem genau definierten Zeitpunkt, in dem der Vorformling eine bestimmte Länge erreicht hat, die Blas­ luftzuführung einzuschalten, um den weiteren Reck- sowie den Aufweitvorgang auszuführen. Hierin liegt ein wesent­ licher Gedanke der Erfindung. Während des weiteren Reck­ vorgangs durch die Blasluft muß die Reckstange in Anlage an den Boden des Vorformlings gehalten werden, so daß dieser nicht freikommt, während aber andererseits die Reckstange den Boden nicht ausbeulen soll. Vorzugsweise wird dies durch entsprechende Einstellung des pneumati­ schen Antriebes für die Reckstange bewirkt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 bis 4 eine schematische Darstellung der auf­ einanderfolgenden Verfahrensschritte,

Fig. 5 einen Schnitt durch einen Vorformling,

Fig. 6 einen Seitenschnitt durch eine Anordnung zum Betätigen der Reckstange für eine an einem Blasrad befestigte Blasform, und

Fig. 7 einen Schnitt durch eine Blasform und die Reckanordnung mit der Reckstange in zwei aufeinanderfolgenden Positionen.

In Fig. 1 ist ein auf einem Blasdorn 10 aufgesteckter Vorformling V zwischen zwei Blasformhälften 11, 12 ein­ geschlossen. Eine Reckstange 15 befindet sich unterhalb des Blasdorns 10. Zum Antrieb der Reckstange 15 ist ein teleskopischer Zylinder 16 vorgesehen, dessen Außen­ zylinder 17 stationär angeordnet ist. In dem Außenzylin­ der ist ein Innenzylinder 18 verschiebbar, in dem wiederum ein mit der Reckstange 15 verbundener Kolben 19 verschieb­ bar ist.

In Fig. 2 ist die Reckstange 15 vorgeschoben, ist also durch den Blasdorn 10 in den Vorformling V eingeschoben und steht unterhalb des Bodens des Vorformlings V. Hierzu ist in den Innenzylinder 18 Druckluft eingeführt worden, welche den Kolben 19 der Reckstange 15 in die obere Lage verschoben hat. Dabei ist der Hub I ausgeführt worden.

In dieser Position der Reckstange 15 läuft eine am Innen­ zylinder 18 befestigte Rolle 20 auf eine Kurvenbahn 21 auf, welche zur Fig. 3 hin schräg aufwärts verläuft. Gelangt die Blasform mit der Reckanordnung aus der Lage in Fig. 2 in die Stellung der Fig. 3, so wird die Reck­ stange 15 mechanisch von der auf der Kurvenbahn 21 lau­ fenden Rolle 20 hochgeschoben. Dabei erfolgt das mecha­ nische Vorrecken des Vorformlings V um die Hublänge II.

Ist die in Fig. 3 dargestellte Position des Vorformlings V erreicht, wobei ein vorbestimmter Wandabschnitt des Vorformlings um die Hublänge II gelängt und damit zu einer dünneren Wandstärke ausgezogen wurde, so wird die Blasluft zugeschaltet, die durch einen nicht dargestell­ ten Spalt zwischen der Reckstange 15 und dem Blasdorn 10 in das Innere des Vorformlings eintritt.

Durch die Blasluft wird der Vorformling weiter axial ge­ reckt bis er an den oberen Bodenabschnitt der Blasform 11, 12 anstößt. Während des axialen Reckens durch die Kurve wurde die Oberseite des großen Kolbens entlüftet, so daß die Kurvenrolle in der Nut sich von der Unterseite auf die obere Seite umlegt. D.h., der Innenzylinder 18 ist bestrebt nach oben zu fahren, so daß er nach dem Verlassen der Kurvenbahn die Reckstange dem sich axial reckenden Vor­ formling folgen läßt und diesen mittig führt. Gleichzeitig erfolgt das radiale Aufweiten des Vorformlings durch die Blasluft zum fertigen Gegenstand.

In Fig. 5 ist ein Querschnitt durch einen bei dem dar­ gestellten Verfahren verwendeten Vorformling V gezeigt. Der Vorformling V besteht aus einem rohrförmigen Wand­ abschnitt mit einem geschlossenen Boden. Am offenen Ende ist ein Mündungsabschnitt M angeformt, der zum Aufsetzen eines Schraubverschlusses geeignet ist. Der Mündungs­ abschnitt endet in einem Flanschabschnitt F. Zwischen dem Flansch F und dem zylindrischen Teil des Vorform­ lings befindet sich ein Bereich B, der einen veränder­ lichen Querschnitt aufweist. Die dünnste Stelle des Quer­ schnittes befindet sich unterhalb des Flansches F und der Querschnitt steigt von dort stetig an, bis er die Wand­ stärke im zylindrischen Bereich erreicht hat. Eine der­ artige Querschnittsverteilung läßt sich beim Anformen des Mündungsanschnittes M und des Flansches F durch Recken des Vorformlings erreichen.

Der Bereich B des Vorformlings wird bei dem anhand der Fig. 1 bis 4 geschilderten Verfahren durch das mecha­ nische Vorrecken des Vorformlings ausgezogen und bildet den späteren konischen Hals H des Hohlkörpers, der in Fig. 4 dargestellt ist. Mit dem erfindungsgemäßen Ver­ fahren ist es somit möglich, einen vorbestimmten Abschnitt des Vorformlings gezielt auszuziehen und dabei in dem Halsbereich H die Wandstärke zu verdünnen.

Eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens ist in den Fig. 6 und 7 dargestellt. Am Außenumfang 30 eines um eine nicht dargestellte senkrechte Achse drehbar ange­ triebenen Blasrades 31 sind in gleichmäßigen Umfangsab­ ständen eine Reihe von Blasstationen befestigt, von denen in Fig. 6 eine Blasstation 32 dargestellt ist. Jede Blas­ station 32 besteht aus zwei Blasformhälften 33, 34, einer Bodenform 35 sowie einem nicht dargestellten Mechanismus zum Öffnen und Schließen der Blasformhälften. Insbesondere aus Fig. 7 ist ein Blasdorn 36 ersichtlich, der einen Vorformling V trägt. Der Blasdorn wird von einem Heizrad an einen Blasdornhalter 37 übergeben und dann beim Schlie­ ßen der Blasformhälften 33, 34 in der aus Fig. 7 erkenn­ baren Weise zwischen den Blasformhälften eingeschlossen. Der Blasdorn 36 weist eine mittlere Bohrung 38 auf, durch die eine Reckstange 40 einführbar ist. Zum Einführen der Blasluft in den Vorformling V dient ein Ringspalt zwischen der Bohrung 38 und der Reckstange 40. Der Ringspalt steht mit einer nicht dargestellten Zufuhr für Blasluft in Verbindung.

Die Reckstange 40 wird von einem teleskopierbaren Zylinder 42 angetrieben. Ein äußerer Zylinder 43 mit einem Zylin­ derkopf 44 ist am Außenumfang 30 des Blasrades 31 befestigt. Die Reckstange 40 trägt einen Kolben 46, der in einem inneren Zylinder 48 verschiebbar ist, wobei das untere Ende des Zylinders 48 offen ist und das obere Ende mit einem Zylinderkopf 49 abgeschlossen ist, der an einem Joch 50 befestigt ist.

Das Joch 50 ist Teil eines Schlittens 52, der an zwei beidseits des Zylinders 43 befestigten Führungsstangen 53, 54 verschiebbar ist, die am Außenumfang 30 des Blas­ rades 31 befestigt sind. Am unteren Ende des Schlittens 52 ist ebenfalls ein Joch 55 vorgesehen, das mittig mit einer drehbaren Rolle 56 versehen ist. Läuft die Rolle 56 auf einer Führungsbahn 60, so verschiebt sich der Schlit­ ten 52 und den hieran befestigten inneren Zylinder 48.

Am unteren Ende des inneren Zylinders 48 ist ein Kolben 57 befestigt, der in dem äußeren Zylinder 43 verschiebbar ist. Im unteren Zylinderkopf 58 des äußeren Zylinders 43 ist eine Druckluftzufuhr 59 vorgesehen. Über diese Kanal 59 kann der Kolben 46 für die Reckstange 40 und der Kolben 57 für den inneren Zylinder 48 mit Druck beauf­ schlagt werden. Im oberen Zylinderkopf 44 ist ein Druck­ luftkanal 45 vorgesehen, über den der Kolben 57 mit Druck beaufschlagbar ist.

Die Kurvenbahn 60 ist an einem Hebel 62 ausgebildet, der um eine Schwenkachse 63 schwenkbar ist, so daß damit die Steilheit der Kurvenbahn 60 einstellbar ist. Die Ein­ stellung erfolgt durch einen Spindeltrieb 65, der motorisch angetrieben ist. Wie in Fig. 6 dargestellt, ist der Hebel 62 U-förmig ausgebildet, so daß die Rolle 56 zwi­ schen der Kurvenbahn 60 und dem oberen Flansch 66 läuft.

Im folgenden ist die Betätigung der Reckstange 40 er­ läutert: Anfänglich befindet sich die Reckstange 40 in der zurückgezogenen Stellung, in der der Kopf 68 der Reckstange unterhalb des Blasdorns 36 steht. Nach dem Schließen der Blasformhälften 33, 34 gelangt das Blasrad, das kontinuierlich drehbar angetrieben ist, in die in Fig. 7 rechts dargestellte Lage. Dabei ist die Reck­ stange 40 nach oben durch den Blasdorn 36 in den Vor­ formling V eingefahren und befindet sich der Kopf 68 der Reckstange unterhalb des geschlossenen Bodens B des Vor­ formlings V. Für diesen Vorschub der Reckstange 40 ist der Zylinder 43 über den Kanal 59 mit Druckluft verbunden, so daß der mit der Reckstange 40 verbundene Kolben 46 aus der unteren Lage in die dargestellte obere Lage ver­ schoben worden ist. Um die obere Lage genau zu definieren, ist ein nicht dargestellter Anschlag vorgesehen. Der innere Zylinder 48 ist dabei nicht betätigt, da der Kol­ ben 57 über den Kanal 59 zwar ebenfalls mit Druckluft beaufschlagt worden ist, über den Kanal 45 jedoch von oben der Kolben 57 mit einem höheren Gegendruck beaufschlagt ist, so daß der innere Zylinder 48 keine Bewegung ausführt.

In der in Fig. 7 in der rechten Hälfte dargestellten Lage der Reckstange 40, in der sie in den Vorformling V eingefahren ist, läuft die Rolle 56 am Schlitten 52 auf die Kurvenbahn 60 auf. Der weitere Vorschub der Reck­ stange 40 erfolgt somit mechanisch über die Führungsbahn 60, wobei der Schlitten 52 hochgeschoben wird, dabei der innere Zylinder 48 nach oben aus dem äußeren Zylinder 43 herausgeschoben wird, bis die in Fig. 7 linke Hälfte dargestellte Lage erreicht ist. Dabei ist der Vorform­ ling V um eine vorbestimmte Länge, die durch die Höhen­ einstellung des Hebels 62 bestimmt ist, in axialer Rich­ tung gereckt worden. Während des mechanischen Reckens des Vorformlings wird über den Kanal 45 der Ringraum zwi­ schen dem inneren Zylinder 48 und dem äußeren Zylinder 43 entlüftet, so daß durch den auf die Unterseite des Kolbens 57 wirkende Druck die Rolle 56 nach Verlassen der Kurvenbahn 60 in Anlage am oberen Flansch 66 bleibt und dann freigegeben wird.

Im Anschluß an den anhand der Fig. 7 geschilderten me­ chanischen Reckvorgang erfolgt nunmehr das weitere Recken des Vorformlings V sowie die Aufweitung zum fertigen Hohlkörper durch Zuführen von Blasluft durch den Blas­ dorn in den Vorformling. Dabei wird nun der innere Zylinder 48 druckluftbetätigt weiter vorgeschoben, wobei der Druck so gewählt ist, daß der Kopf 68 der Reckstange dem Boden B folgt und in Anlage am Boden bleibt, um diesen zentrisch zu führen, bis der Boden B in Anlage an die Bodenform 35 gerät. Gleichzeitig erfolgt das Auf­ weiten des Vorformlings in Anlage an die Blasformhälften 33 und 34. Damit ist der Blasvorgang abgeschlossen.

Claims (16)

1. Verfahren zum Blasformen eines Hohlkörpers aus thermoplastischem Kunststoff, bei dem ein Vorformling mit geschlossenem Boden von einem Blasdorn getragen in eine Blasform eingesetzt wird, durch den Blasdorn hin­ durch eine Reckstange in den Vorformling eingeführt, der Vorformling durch die Reckstange axial gereckt und durch Zuführen von Blasluft zum fertigen Hohlkörper aufge­ weitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorformling von der Reckstange auf eine vorbe­ stimmte Teillänge der Blasform ausgezogen wird, nach diesem Vorrecken die Blasluft zugeführt, der Vorformling von der Blasluft weiter gereckt und aufgeweitet wird und daß währenddessen die Reckstange in Anlage an den Boden des Vorformlings gehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Vorformling von der Reck­ stange so weit gereckt wird, daß ein vorbestimmter Längs­ abschnitt am Vorformling auf eine geringere Wandstärke ausgezogen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der ausgezogene Längsabschnitt des Vorformlings beim Aufweiten zu einem Abschnitt des Hohlkörpers umgeformt wird, indem das radiale Aufweiten verhältnismäßig gering ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der ausgezogene Längsabschnitt in einen Halsabschnitt des Hohlkörpers umgeformt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem zum Ausziehen vorbestimmten Längsabschnitt des Vorformlings die Wand­ stärke dünner gehalten wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß im Anschluß an den Mündungsab­ schnitt des Vorformlings dieser auf eine dünnere Wand­ stärke ausgezogen wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ausziehen des Vorformlings die Reckstange durch eine mechanische Füh­ rungseinrichtung angetrieben wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zum Halten des Bodens die Reckstange pneumatisch angetrieben wird.

9. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 8 mit auf einem drehbar angetriebenen Rad angeordneten Blasformen, mit einem Blasdorn, einer durch eine axiale Bohrung des Blasdorns in den Vorform­ ling einfahrbare Reckstange und einen Antrieb für die Reckstange, der aus einem Zylinder mit Kolben besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (48) von einer Kurvenbahn (60) zum Vorrecken des Vorform­ lings axial verschiebbar ist und zum Nachführen der Reck­ stange (40) nach Verlassen der Kurvenbahn druckluftbetätigt ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Zylinder ein Teleskopzylinder (42) ist, bei dem eine die Reckstange (40) bildende Kolben­ stange in einem inneren Zylinder (48) verschiebbar ist, der in einem gehäuseseitigen äußeren Zylinder (43) ver­ schiebbar angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der innere Zylinder (48) von der Kurvenbahn (60) angetrieben und druckluftbetätigt ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß der innere Zylinder (48) an einem an Führungsstangen (53, 54) ver­ schiebbaren Schlitten (52) befestigt ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der innere Zylinder (48) an seinem dem Blasdorn (36) zugekehrten Ende an dem Schlitten (52) befestigt ist und der Schlitten die in die Kurvenbahn (60) greifende Rolle (56) an seinem unteren Ende trägt.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, da­ durch gekennzeichnet, daß zwei Führungs­ stangen (53, 54) beidseits des Zylinders (42) vorgesehen sind.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, da­ durch gekennzeichnet, daß die Kurvenbahn um eine Schwenkachse (63) verstellbar angeordnet ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kurvenbahn die Rolle (56) beidseits umgreifend angeordnet ist.