DE3819129A1 - Verfahren zur herstellung von kunststoff-flaschen sowie extrusions-blasformmaschine zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kunststoff-Flaschen, die eine von einer kreisrunden Quer­ schnittsform deutlich abweichende, flache oder polygonale Querschnittsform haben, nach einem Extrusions-Blasverfahren, bei welchem aus einem extrudierten Rohmaterialschlauch zunächst in einer Vorform ein Vorformling geblasen wird, der eine rotationssymmetrische Form und, über seine Höhe gesehen, eine im wesentlichen konstante Wanddicke hat, und danach der Vorformling in eine Umform- und Fertigblasstation gebracht und in dieser die jeweilige Flasche in ihre endgültige Form geblasen und bis auf eine für die Entnahme aus der Blasform hinreichend niedrige Temperatur abgekühlt wird.

Ein Verfahren dieser Art ist durch die DE 37 02 844 A1 bekannt.

Hiernach wird ein von einem Extruder üblicher Bauart konti­ nuierlich extrudierter Kunststoffschlauch-Abschnitt in einer ersten Blasstation, die eine Blaspinole als Kalibriereinheit umfaßt, in einer Blasform zu dem Vorformling geblasen, der anschließend in einer zweiten Blasstation zu dem fertigen Hohlkörper geblasen wird. Damit die Übernahme des Vorform­ lings in die zweite Blasstation auf einfache Weise möglich ist, wird schon in der "Vorblas-Station" der Flaschenhals in seine endgültige Form gebraucht, um ein Erfassen des Vorform­ ling an diesem Flaschenhals für den Weitertransport bzw. die Übernahme in die zweite Blasstation zu ermöglichen.

Nachteilig an diesem bekannten Verfahren einschließlich einer zu seiner Durchführung benötigten Blasformmaschine ist zumindest das folgende:

Da der an der zweiten Blasstation erfolgende Endblas- und Abkühlvorgang eine sehr viel längere Zeitspanne benötigt als das Blasen des Vorformlings an der ersten Blasstation, muß dieser für eine unverhältnismäßig lange Zeitspanne auf einer für die Weiterbearbeitung an der zweiten Blasstation ge­ eigneten - hohen - Temperatur gehalten werden, was zumindest einen nicht unerheblichen Einsatz an Energie erfordert und auch mit erheblichem technischen Aufwand hinsichtlich der erforderlichen Temperaturregelung verknüpft ist.

Hinsichtlich der Gestaltung der zur Durchführung des bekann­ ten Verfahrens benötigten Blasformmaschine ist nachteilig, daß diese zwei Kalibriereinrichtungen benötigt, und daß so­ wohl die Blasformhälften, in denen der Vorformling geblasen wird, als auch die Blasformhälften der "Endform" zumindest im Halsbereich der Flasche sehr exakt übereinstimmen müssen, was sowohl hinsichtlich der Gestaltung der Blaswärme als auch hinsichtlich der Formgestaltung wiederum erheblichen techni­ schen Aufwand impliziert.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren der ein­ gangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß der Ener­ giebedarf reduziert wird und auch der für die Durchführung des Verfahrens erforderliche regelungstechnische Aufwand vermindert wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses - verbesserten - Verfahrens anzugeben, die sowohl hinsichtlich des konstruktiven Aufbaues der Blasform- Maschine als auch hinsichtlich der Blasformen-Gestaltung einfacher und entsprechend preisgünstiger realisierbar ist.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale gelöst. Hiernach sind das Extrudieren des Rohmaterial­ schlauches und das unmittelbar darauf erfolgende Blasen des Vorformlings, einerseits, und das Blasen und Abkühlen der Flasche an der Endblasstation zeitlich so aufeinander abge­ stimmt, daß der jeweilige Abschluß dieser beiden, verschie­ denen Bearbeitungsphasen entsprechenden Vorgänge "gleich­ zeitig" beendet werden, bzw. das Extrudieren des Rohmaterial­ schlauches und dessen Aufblasen zu dem Vorformling praktisch erst in einer letzten Phase der Abkühlung des fertigge­ blasenen Hohlkörpers eingeleitet und vollzogen werden, mit der Folge, daß eine länger dauernde Temperierung des hiernach sofort in die Endblasstation übernehmbaren Vorformlings nicht erforderlich ist.

Ist hierbei die für das Extrudieren und Aufblasen des Vor­ formlings insgesamt erforderliche Zeitspanne kürzer als die für das End-Blasen und Abkühlen der Flasche an der End- Blasstation benötigte Zeitspanne, so wird für die Differenz­ zeitspanne der Extruder stillgesetzt.

Die durch die Merkmale des Anspruchs 2 angegebene - bevor­ zugte - Durchführungsart des erfindungsgemäßen Verfahrens kann im wesentlichen durch Vorgabe der Extrusionsgeschwindig­ keit bedarfsgerecht auf einfache Weise gesteuert werden.

Hinsichtlich einer zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Extrusions-Blasformmaschine wird die eingangs genannte Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 3 gelöst. Hiernach ist die Blasmaschine mit einem Extruder ausgerüstet, dessen Schlauchförderung stillsetzbar ist, oder mit einem sogenannten Speicher­ extruder, der bei kontinuierlicher Rohmaterialförderung dieses zunächst speichert und danach die für die Herstellung der Flasche benötigte Materialmenge innerhalb einer relativ kurzen Zeitspanne durch die Extrusionsdüse preßt. In den Extruderkopf ist eine Blas-Einrichtung integriert, und es ist ein zwei Vorformhälften umfassendes Schließsystem vorgesehen, das unter dem Extrusionskopf bringbar ist, so daß mittels dieses Schließsystems und der in den Extrusionskopf integrierten Blaseinrichtung der Vorformling blasbar ist. Das Fertigblasen der solchermaßen "vorgeformten" Flasche, erfolgt wie bei einer Blasform-Maschine konventioneller Bauart an einer dem Extrusionskopf nachgeschalteten Blasstation mit Kalibriereinrichtung. Während der Auf- und übernahmetakt des die Vorform enthaltenden Schließsystems und des die End-Form enthaltende Schließsystems jeweils derselbe ist, können die Formhälften des Vorform-Schließsystems unabhängig von den Formhälften der End-Blasstation geöffnet und geschlossen werden.

Durch diese Gestaltung der erfindungsgemäßen Blasform- Maschine erzielte Vorteile sind zumindest die folgenden:

Es wird nur eine Blaspinole mit Kalibriereinrichtung be­ nötigt, was schon für sich gesehen eine erhebliche Redu­ zierung der Herstellungskosten der Maschine ergibt, da Kali­ briereinrichtungen sehr teuer sind. Durch die "Mitausnutzung" der Extrusionsstation als Vorblas-Station können die für das Blasen des Vorformlings erforderlichen Form- und Schließein­ richtungen gleichsam als Zusatzeinrichtungen zu einer konven­ tionellen Blasform-Maschine realisiert werden. Dies hat den großen Vorteil, daß solche konventionellen Blasform-Maschinen mit geringem Mehraufwand auf eine Ausnutzbarkeit des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens nachgerüstet werden können.

Mittels einer gemäß Anspruch 4 vorgesehenen Stützeinrichtung wird die Übernahme des Vorformlings, nachdem die zu dessen Herstellung ausgenutzten Formhälften geöffnet worden sind, in die End-Blasform wesentlich erleichtert.

Durch die gemäß Anspruch 5 vorgesehene Gestaltung der Form­ hälften des für die Erzeugung des Vorformlings ausgenutzten Schließsystems und der Spalt-Verstell-Einrichtung des Extrusionskopfes kann diese auf einfache Weise für einen hinreichend druckdichten Anschluß der Vorblas-Form an die Blasdüse des Extrusionskopfes ausgenutzt werden.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten, speziellen Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Extrusions-Blasformmaschine, anhand deren Funktion auch das erfindungsgemäße Verfahren erläutert werden wird. Es zeigen:

Fig. 1 den Extrusionskopf einer erfindungsgemäßen Extrusions-Blasformmaschine der gleichzeitig als Blaskopf für eine Vorblas-Station ausgenutzt ist, im Schnitt längs seiner zentralen Achse bei geöffneten Blasformhälften der Vorblas-Station,

Fig. 2 die Vorblas-Station gemäß Fig. 1 in geschlossenem Zustand der Blasformhälften und

Fig. 3 die Fertig-Blasstation der Extrusions-Blasform­ maschine im geschlossenen Zustand der Blasform­ hälften, in einer der Fig. 1 entsprechenden, ver­ einfachten Darstellung.

In den Fig. 1 bis 3, auf deren Einzelheiten insgesamt ver­ wiesen sei, ist eine insgesamt mit 10 bezeichnete, erfin­ dungsgemäße Extrusions-Blasformmaschine durch einen Extru­ sionskopf 11, eine Blasstation 12, zwei Blasformhälften 13 und 14 eine insgesamt mit 18 bezeichneten Vorblas-Station sowie die beiden Blasformhälften 17, 18 der Blasstation 12 repräsentiert.

Den Blasformhälften 13 und 14 der Vorblas-Station 16 und den Blasformhälften 17 und 18 der Blasstation 12 ist je ein - nicht dargestelltes - Schließsystem zugeordnet, welche unabhängig voneinander im Sinne von Öffnungs- und Schließ- Bewegungen der Blasformhälften 13 und 14 bzw. 17 und 18 betätigbar sind.

Für den Extrusionskopf 11 sei, ohne Beschränkung der All­ gemeinheit, sondern lediglich zum Zweck der Beschreibung, vorausgesetzt, daß er "stillgesetzt" werden kann, das heißt die Förderung des plastifizierten Rohmaterialschlauches 19, aus dem - durch Aufblasen an der Vorblasstation 18 - ein sogenannter Vorformling 21 herstellbar ist, "unterbrochen" werden kann.

Anstelle eines solchen, sogenannten Stop-Extruders kann auch ein Extruder mit Speicherkopf verwendet werden, der einen Speicherraum hat, in welchem permanent heißes, plastifizier­ tes Kunststoffmaterial eingebracht wird, das dann bei Bedarf mittels eines Stempels mit erhöhter Geschwindigkeit aus der Extrusionsdüse 22 ausgepreßt wird.

Die erfindnungsgemäße Extrusions-Blasmaschine 10 ist speziell für die Herstellung von Kunststoff-Flaschen 23, allgemeiner ausgedrückt Kunststoff-Hohlkörpern, ausgelegt, die eine von einer kreisrunden - bezüglich der zentralen Achse 24 stark abweichende z. B. flach-rechteckige Querschnittsform haben.

Die Herstellung solcher "Flach-Flaschen" erfolgt dabei im wesentlichen in zwei Schritten:

In einem ersten Schritt wird der Vorformling 21 mit rotations­ symmetrischer Querschnittsform geblasen, derart, daß in einer vorgegebenen Höhe dieses Vorformlings der Umfang seiner Quer­ schnittskontur gleich oder zumindest annähernd der Länge der Querschnittskontur der fertigen Flasche 23 in jeweils der­ selben Höhe entspricht.

Hierdurch soll im wesentlichen erreicht werden, daß das Fertigblasen der Flasche 23 in der Blasstation 12 lediglich noch zu Umformungen des Flaschenkörpers, nicht mehr aber zu nennenswerten Streckungen des Kunststoff-Materials führt, das heißt die Wanddicke der Flasche 23 weitgehend konstant bleibt. Toleranzen in der Wanddicke von ± 10 bis ± 20% können dabei ohne weiteres in Kauf genommen werden, ohne daß hierdurch der optische Eindruck der fertigen Flasche beein­ trächtigt wird oder ein nennenswerter Stabilitätsverlust oder eine reduzierte Dichtigkeit der Flasche hingenommen werden müßten.

Die Druckluft-Zuführung für die Vorblas-Station 18 ist in den Extrusionskopf 11 integriert und in der Fig. 1 durch den zentralen Druckluft-Zuführungskanal 26 repräsentiert, der den Dorn 27 der Extrusionsdüse 22 axial durchsetzt.

Der Dorn 27 der Extrusionsdüse 22 ist zu seinem freien Ende, das heißt nach unten hin sich verjüngend konisch ausgebil­ det. Der den Dorn 27 radial außenseitig umgebende Düsen­ körper ist in seinem unteren Endabschnitt sich komplementär konisch verengend ausgebildet und in axialer Richtung gegenüber dem Dorn 27 auf- und ab-verschiebbar an dem Extrusionskopf 11 gelagert, so daß die effektive Spaltweite des kreisringförmigen Austrittsspaltes 29 stetig variiert werden kann und dadurch im Ergebnis die Wanddicke des extrudierten Rohmaterialschlauches 19 vorgegeben und erfor­ derlichenfalls innerhalb der Höhe des zunächst herzustellen­ den Vorformlings 21 - bedarfsgemäß - variiert werden kann.

Die beiden Formhälften 13 und 14 der Vorblasstation 18 sind so ausgebildet, daß ihre oberen Begrenzungsflächen 31 und 32 in dem in der Fig. 2 dargestellten, geschlossenen Zustand dieser Formhälften 13 und 14 exakt koplanar und parallel zu der unteren, freien, kreisringförmigen Endstirnfläche 33 des Düsenkörpers 28 verlaufend angeordnet sind.

Zur Herstellung einer Flach-Flasche 23 wird die insoweit anhand ihrer funktionswesentlichen Elemente erläuterte Extrusions-Blasmaschine 10 wie folgt betrieben:

Der Extruder 11 wird so lange auf Förderbetrieb geschaltet, bis der Rohmaterialschlauch 19 - bei geöffneten Blasform­ hälften 13 und 14, wie in der Fig. 1 dargestellt, diese in axialer Richtung vollständig durchsetzt und ein kurzer End­ abschnitt 19′ dieses Rohmaterialschlauches 19 noch nach unten über die unteren, als Quetschbacken 34 und 36 ausge­ bildete Bodenteile der Blasformhälften 13 und 14 hinausragt.

Danach werden die Blasformhälften 13 und 14 geschlossen, das heißt in die in der Fig. 2 dargestellte Funktions-Stellung gebracht. Hiernach wird der Düsenkörper 22 soweit abgesenkt, bis seine kreisringförmige Endstirnfläche 33 dichtend an den oberen, nunmehr eine geschlossene Fläche bildenden Begren­ zungsflächen 31 und 32 der beiden Formhälften 13 und 14 anliegt. Hiernach wird durch Zuführung von Druckluft über den Druckluft-Zuführungskanal des Extrusionskopfes 11 der Vorformling 21 geblasen, der anschließend an die Blasstation 12 verbracht und, von deren Formhälften 17 und 18 eingeschlossen in die der fertigen Flasche 23 entsprechende Form ungeformt wird.

Vor dem Öffnen der Blasformhälften 13 und 14 der Vorblas- Form 13, 14, wird der Vorformling 21, der zunächst an dem Extrusionskopf 11 "hängen bleiben" soll, von unten her unterstützt, was z. B. mittels einer Klemm- oder Halte- Zange 37, die lediglich schematisch angedeutet ist, erfolgen kann, mittels welcher der Vorformling an einem sich aus dem nach unten überstehenden Material des freien Endabschlusses 19′ des Rohmaterialschlauches 19 gebildeten Butzens 38 ergriffen und gehalten wird.

Es versteht sich, daß eine derartige Halte-Zange 37 mit einem eigenen Antrieb versehen sein muß, der unabhängig von dem Öffnungs- bzw. Schließ-System der Vorblas-Station 16 und /oder dem Schließ-System der Blasstation 12 betätigbar ist.

Nach dem Öffnen der Blasformhälften 13 und 14 der Vorblas- Station 18 wird der Vorformling 21 in die Blasform 17, 18 der Blasstation 12 gebracht.

Um dies auf einfache Weise zu ermöglichen, sind die Blas­ formhälften 13 und 14 sowie 17 und 18 sowohl der Vorblas- Station 18 als auch der Blasstation 12, abweichend von der Darstellung der Fig. 1 bis 3, so angeordnet, daß ihre Öffnungsbewegungen senkrecht zur Zeichenebene erfolgen. Es ist dann möglich, die Übernahme des Vorformlings 21 in die Blasstation 12 dadurch zu vollziehen, daß - bei auseinander gerückten Blasformhälften 13 und 14 sowie 17 und 18 - die Blasformhälften 17 und 18 unter den Extrusionskopf 11 ge­ schoben werden, dort zur Aufnahme des Vorformlings 21 ge­ schlossen und danach zur Blasstation 12, das heißt unter die mit der Kalibriervorrichtung 38 ausgerüstete Blaspinole 39 zurückgefahren, welche hiernach in den Halsbereich 41 des Vorformling 21 eingeführt wird, wonach die Flasche 23 in ihre endgültige Form fertiggeblasen wird. Sobald dabei die Flasche ihre endgültige Form erreicht und - bei noch ge­ schlossenen Formhälften 17 und 18 der Blasstation 12 hin­ reichend abgekühlt ist, um formstabil zu sein, werden die Blasformhälften 17 und 18 der Blasstation 12 geöffnet und die Flasche 23 wird entnommen.

Diese beiden Vorgänge, nämlich die Herstellung des Vor­ formlings 21 an der Vorblas-Station 16 und das Fertigblasen der Flasche 23 an der Blasstation 12 sind zeitlich dahin­ gehend aufeinander abgestimmt, daß der Vorformling 21 "sofort", nachdem er aufgeblasen ist und eine für die weitere Bearbeitung erforderliche Mindest-Formstabilität erreicht hat, von der Blasform 17, 18 aufgenommen und zur Blasstation 12 transportiert wird.

Diese zeitliche Abstimmung kann einerseits dadurch erreicht werden, daß mit dem Extrudieren des Rohmaterialschlauches 19 erst dann begonnen wird, daß der Abschluß des das Extrudieren des Rohmaterialschlauchs 19 und das Aufblasen sowie das Sta­ biliseren des Vorformlings 21 an der Extrusionsstation umfassenden Vorganges zeitlich mit dem Abschluß des Abkühlens des zuvor oder teilweise gleichzeitig fertiggeblasenen Flaschenkörpers 23 an der Blasstation 12 zusammenfällt, sodaß diese hiernach sofort den "gleichzeitig" fertigen Vorformling 21 übernehmen kann.

Diese zeitliche Abstimmung kann auch dadurch erfolgen, daß der Extrusionsvorgang seinerseits zeitlich so "gedehnt" wird, daß die für das Extrudieren des Rohmaterialschlauches 19, das Blasen des Vorformlings 21 und dessen Stabilisierung benötigte Zeitspanne gleich derjenigen ist, die an der Blas­ station 12 für das Blasen und Abkühlen der Kunststoff- Flasche 23 benötigt wird.

Claims (5)

1. Verfahren zur Herstellung von Kunststoff-Flaschen, die eine von einer kreisrunden Querschnittsform deutlich abweichende, flache oder polygonale Querschnittsform haben, nach einem Extrusions-Blasverfahren, bei welchem aus einem extrudierten Rohmaterialschlauch zunächst in einer Vorform ein Vorformling geblasen wird, der eine rotationssymmetrische Form und, über seine Höhe ge­ sehen, eine im wesentlichen konstante Wanddicke hat, und danach der Vorformling in eine Umform- und Fertig­ blasstation gebracht und in dieser die jeweilige Flasche in ihre endgültige Form geblasen und bis auf eine für die Entnahme aus der Blasform hinreichende niedrige Temperatur abgekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Extrudieren des Roh­ materialschlauches (19) und das unmittelbar darauf erfolgende Blasen des Vorformlings (21), einerseits, und das Blasen der Flasche (23) und Abkühlen derselben in der Fertigblasform (17, 18) bis zu deren Öffnen, andererseits, zeitlich dahingehend aufeinander abge­ stimmt werden, daß der Abschluß des Vorblasvorganges und der Abschluß des Blasvorganges, einschließlich der Ab­ kühlung der Flasche (23) zeitlich zusammenfallen, und daß für die übrige Dauer des Blasvorganges der Extruder (11) stillgesetzt wird, bzw. das extrusionsfähige Material in einen Speicher gefördert und in diesem für den nächsten Extrusionsvorgang bereitgehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die für das Extrudieren des Rohmaterialschlauches (19) und das Blasen des Vorform­ lings (21) ausgenutzte Zeitspannne gleich derjenigen gewählt ist, die für das Blasen und Abkühlen der Flasche (23) an der Fertigblasstation (12) benötigt wird.

3. Extrusions-Blasmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, mit einem Extruder, dessen Schlauchförderung stillsetzbar ist oder mit einem Speicher-Extruder, der bei kontinuierlicher Rohmaterialförderung dieses zunächst speichert und danach die für die Herstellung eines Kunststoff- Hohlkörpers benötigte Materialmenge innerhalb einer, verglichen mit der Förderzeit, kurzen Zeitspanne durch die Extrusionsdüse preßt, sowie mit einer der Extrusionsstation nachgeschalteten Blas- und Kalibirierstation, an der die herzustellende Flasche in ihre endgültige Form geblasen wird, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu der für das Blasen der Flasche (23) ausgenutzten, mit der Kalibriereinrichtung (38) versehenen Blasstation (12) ein Schließsystem mit den für die Herstellung des Vorformlings (21) benötigten Formhälften (13 und 14) vorgesehen ist, das unter den Extrusionskopf (11) bringbar ist, während an der Blasstation (12) die Flasche (23) geblasen wird, und dessen Schließ- und Öffnungszeiten unabhängig von denjenigen der Fertigblasform (17, 18) steuerbar sind, und daß der Extrusionskopf (11) eine Blasvorrichtung (26, 27) umfaßt, die einen für das Blasen des Vorformlings (21) hinreichenden Blasdruck liefert.

4. Extrusions-Blasmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stützeinrichtung (37) vorgesehen ist, die während und nach dem Öffnen der Vorformhälften (13, 14) bis zur Übernahme des Vorform­ lings (21) durch die Endblasform (17, 18) den Vor­ formling (21) an dem durch das abgequetschte Schlauch­ ende (19′) des extrudierten Schlauches (19) gebildeten Material-überstand (40) unterstützt, der nach dem Schließen der Vorform (13, 14) stehen geblieben war.

5. Extrusions-Blasformmaschine nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenkörper (22) des Extrusionskopfes (11) zur Einstellung der Spaltweite des Austrittsspaltes (29) für das extrudierte Roh­ material (19) in axialer Richtung verschiebbar ist und eine ebene kreisringförmige, freie Stirnfläche (33) hat, mit der mit den im geschlossenen Zustand der Blasformhälften (13 und 14) eine ebene Fläche bildenden oberen Begrenzungsflächen (31 und 32) der Blasform­ hälften (13 und 14) in dichtende Anlage bringbar ist.