DE3851922T2

DE3851922T2 - Vorrichtung zum Formen von Behältern aus molekular-orientierbarem Kunststoffmaterial.

Info

Publication number: DE3851922T2
Application number: DE3851922T
Authority: DE
Inventors: Ferruccio Giacobbe
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-07-20
Filing date: 1988-07-08
Publication date: 1995-03-02
Anticipated expiration: 2008-07-09
Also published as: JP2651841B2; JPS6440316A; AU1914688A; IT1222066B; BR8803619A; US4895509A; ATE113238T1; IT8721342A0; ES2061631T3; AU618738B2; EP0300549A3; DE3851922D1; EP0300549A2; EP0300549B1; CA1307886C

Description

Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zum Formen hohler Behälter aus einem molekular ausrichtbaren Kunststoffmaterial nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Vorrichtung ist aus der US-A-4 365 950 bekannt.
Behälter aus Kunststoffmaterial werden für viele Zwecke verwendet; sie eignen sich als Behälter für Flüssigkeiten wie zum Beispiel Getränke und ähnliches.
Solche Getränke weisen häufig Kohlendioxidzusätze auf, oder sie können Gase enthalten, die bei Temperaturschwankungen entweichen, oder die Getränke werden geschüttelt, wodurch der Behälter unter Druck gesetzt wird.
Behälter, die für diesen Zweck geeignet sind, müssen daher dem auf sie ausgeübten inneren Druck widerstehen können, und sie müssen darüber hinaus über längere Zeit für die Gase, die sich aus den in den Behältern befindlichen Flüssigkeiten lösen, undurchlässig sein.
Ein Kunststoffmaterial, das sich für diesen Zweck eignet, ist Polyethylenterephthalat, bekannt unter der Abkürzung PET, das bei einer geeigneten Temperatur mechanischen Zugdeformationen unterworfen werden kann, wobei die Deformationen ihm eine ausgerichtete molekulare Struktur verleihen, die Eigenschaften von mechanischer Festigkeit und Gasundurchlässigkeit ermöglichen kann, die besser sind als die Eigenschaften von nicht ausgerichtetem Polymer und die sich für die oben genannten Behälter eignen.
Zu diesem Zweck ist es besonders vorteilhaft, eine molekulare Ausrichtung in zwei orthogonalen Richtungen in dem Material vorzusehen, durch welche die besten Resultate hinsichtlich mechanischer Festigkeit und Gasundurchlässigkeit erzielt werden, die von fundamentaler Bedeutung für die Behälter für solche Flüssigkeiten sind, die gelöste Gase enthalten.
Es ergibt sich folglich das Problem, eine Vorrichtung zum Formen oder Gießen von Behältern herzustellen, mit der eine gerichtete molekulare Struktur in dem größten Teil des Behälters erzielt werden kann, wobei die Vorrichtung dafür geeignet sein soll, automatisch die aufeinanderfolgenden Vorgänge, die zum Formen eines Behälters mit den vorerwähnten Eigenschaften notwendig sind, mit einer kurzen Produktionsdauer und einer verringerten Baugröße auszuführen.
Es ist weiterhin eine Vorrichtung bekannt, die für die Herstellung von Behältern mit den oben beschriebenen Eigenschaften geeignet ist, aber diese Vorrichtung weist eine erhebliche Gesaintgröße auf, insbesondere wegen der Vorrichtung zur Durchführung der Beförderung der Werkstücke während des Formprozesses von einer Bearbeitungseinheit zur anderen, und dies schränkt ihr Anwendungsgebiet ein, insbesondere für kleinere Hersteller, die nicht über den entsprechenden Platz für diesen Zweck verfügen.
Aus der US-A-4 365 950 ist eine Vorrichtung zum Formen hohler Behälter mit einem geschlossenen Zuführweg bekannt, wobei sich diese Vorrichtung für eine Zwei- Stufen-Anlage eignet und nicht in eine Ein-Stufen-Anlage integriert werden kann.
Ebenfalls bekannt sind aus der US-A-4 484 884 und der DE-A-30 06 064 gerade Einbahnwege zum Drehen von Vorformen, die von einem Endlosband entlang eines linearen Pfads betrieben werden, wobei die Vorformen nie in eine transversale Richtung kommen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung zu schaffen, die den vollständigen Formzyklus automatisch auf einem verkleinerten Raum ausführt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in Anspruch 1 gekennzeichnete Vorrichtung gelöst.
Die Ausgabeeinheit für die fertigen Behälter ist an einem Ende eines Paars von Gleitführungen angeordnet, wobei die Führungen auf einem Pfad parallel zu dem Ausrichtungspfad der Formeinheiten vorgesehen sind, wobei ein Betätigungselement, das zum Transport der Wagen entlang dem Pfad zwischen seinen beiden Enden vorgesehen ist, den Positionen für die Transporteinrichtung der Wagen zu dem parallelen Pfad entspricht.
Die Transporteinrichtungen für die Wagen zwischen den parallelen Pfaden werden jeweils aus einem Gleitelement gebildet, das auf festen Führungen quer zu den Pfaden selbst gleitbar ist, wobei das Gleitelement mit Trägerführungen ausgestattet ist, die einen der Wagen tragen, wobei ferner das Gleitelement mit einem Betätigungselement versehen ist, das sich zwischen einer Position, wo die entsprechenden Trägerführungen für die Wagen gleich ausgerichtet sind wie die Führungen eines der Pfade, und einer Position, wo die Führungen selbst des Gleitelements gleich ausgerichtet sind wie die Führungen des anderen der parallelen Pfade, bewege
Weitere Einzelheiten gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, wo auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird, welche zeigen:
in Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemaßen Vorrichtung;
in Fig. 2 eine Vorderansicht der Maschine gemäß Fig. 1, und zwar in einem Schnitt II-II gemäß Fig. 1;
in Fig. 3 eine Draufsicht auf die Vorrichtung;
in Fig. 4 eine Draufsicht auf die Vorrichtung, und zwar im Schnitt entlang der Ebene IV-IV gemäß Fig. 1;
in Fig. 5 eine Einzelheit der Einheit für die seitliche Bewegung, und zwar im Schnitt entlang der Ebene V-V der Fig. 4;
in Fig. 6 einen Schnitt entlang der Ebene VI-VI gemäß Fig. 5;
in Fig. 7 eine Einzelheit der Einheit für den Transport in Längsrichtung, und zwar im Schnitt entlang der Ebene VII-VII gemäß Fig. 4;
in Fig. 8 einen Schnitt entlang der Ebene VIII-VIII gemäß Fig. 7.
Wie in Fig. 1, 2 und in der Draufsicht in Fig. 3 gezeigt ist, enthält die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung von geblasenen hohlen Behältern aus Kunststoffmaterial mit biaxialer molekularer Ausrichtung im wesentlichen einen Extruder 1, der mit einer Spritzgußeinheit 2 verbunden werden kann, einen oder mehrere Einheiten 3 für Wärmebehandlung und Axiallängung, eine Blasformeinheit 4 und eine Ausgabeeinheit 5; diese Einheiten sind miteinander durch eine Fördereinrichtung verbunden, die Wagen 6 transportieren kann, welche die Behälter während der Formphase zu den aufeinanderfolgenden Stationen bringen.
Die Wagen 6 sind mit einem oder mehreren Plätzen zur Befestigung der Behälter versehen; in der dargestellten Ausführungsform besitzen die Wagen 6 vier Plätze. Die Spritzgußeinheit stellt durch Formen Hohlkörper 7 her, die "Vorformen" genannt werden und die weiteren Formbearbeitungen unterworfen werden können.
Die Vorformen bleiben nach dem Formen an den Haltebacken der Wagen 6 hängen, wobei die Backen einen Teil der Form bilden, die den Hals des Behälters formt, der seine endgültige Form bereits in der Spritzgußphase erhält.
Die Vorformen 7 werden dann von der Fördereinrichtung zu der Einheit 3 für Wärmebehandlung und Axiallängung transportiert, wo sie auf die Temperatur gebracht werden, die notwendig ist, um eine erste Längung mit molekularer Ausrichtung in axialer Richtung an ihnen durchzuführen; diese Temperatur liegt üblicherweise für Polyethylenterephthalat zwischen 90 und 100ºC.
Die Blasformeinheit 4 führt dann die Formgebung der geblasenen Behälter 8 aus, die an den Backen der Wagen hängenbleiben; das Blasen zum Formgeben der Behälter 8 bewirkt eine Spannung in den Wänden des Behälters selbst in einer Richtung, die senkrecht zu der durch die Längung bewirkten Spannung ist, d. h. in einer Umfangsrichtung in der Seitenfläche des Behälters, wodurch Behälter hergestellt werden, deren Wände in zwei zueinander senkrechten Richtungen gezogen sind, was eine optimale molekulare Ausrichtung zur Folge hat.
Nach dem Formen werden die Behälter zu der Ausgabestation 5 transportiert, durch die sie auf ein Förderband 9 oder dergleichen gesetzt und aus der Vorrichtung entfernt werden.
Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, liegen die Spritzgußeinheit 2, die Wärmebehandlungs- und Axiallängungseinheit 3 und die Blasformeinheit 4 in einer Reihe und benachbart und in einem jeweiligen Abstand zueinander, der gleich der Länge der Wagen ist, so daß jeweils einer der Wagen, welche die Behälter während der Formphase tragen, unterhalb einer der Einheiten angeordnet ist, wobei sie nebeneinander und in Kontakt miteinander bleiben.
Die Fördereinrichtung für die Wagen besteht, wie aus Fig. 3 und 4 ersichtlich, hauptsächlich aus einem Halterahmen 10 mit einer oberen Platte 11, an der die Einheiten 2, 3, 4, 5 befestigt sind; unter dieser Platte und in Entsprechung mit den Spritzguß-, Wärmebehandlungs- und Blaseinheiten ist ein Paar Trägerführungen 12 für die Wagen vorgesehen, welche an der Platte 11 befestigt sind, wobei diese Führungen es gewährleisten, daß die Wagen selbst von einer der vorstehend genannten Einheiten zu der anderen gleiten. Der Zugang für die Bearbeitungselemente der verschiedenen Einheiten zu den zu formenden Behältern, die auf den Wagen unter der Platte 11 liegen, wird durch entsprechende Öffnungen zu der Platte selbst gewährleistet
An den Enden der Platte 11 sind zwei Gleitelemente 13a, 13b vorgesehen, wobei das eine vor der Spritzgußeinheit und das andere hinter der Blaseinheit angeordnet ist und wobei diese Gleitelemente quer zu der Richtung der Führungen 12 auf zugeordneten Trägerarmen 14 verschiebbar sind; die Gleitelemente 13 sind außerdem selbst mit Führungen 15 ausgestattet, die unter jedem Gleitelement einen Wagen 6 aufnehmen und tragen.
Wie in Fig. 5 näher gezeigt ist, ist jedes Gleitelement 13 mit einem zugeordneten Betätigungselement 16 ausgestattet, das eine Verschiebungsbewegung oder Querbewegung des Gleitelements von einer Position bewirken kann, wo der von ihm getragene Wagen 6 in einer Reihe mit den von den Führungen 12 getragenen Wagen ist, zu einer Position, wo er mit den Führungen 17 ausgerichtet ist, die unter der Platte 11, parallel zu den Führungen 12, in der Richtung der Fig. 2 gesehen hinter ihnen gehalten sind. An dem hinteren Ende der Verschiebung des Gleitelements 13b, d. h. wenn seine Position mit den Führungen 17 ausgerichtet ist, befindet sich die Ausgabeeinheit 5 für die fertigen Behälter.
Wie Fig. 4 zeigt, ist im vorderen Bereich des Rahmens 10 ein Betätigungselement 18 vorgesehen, das eine Doppelstange 19 aufweist; an den Enden der Stangen 19 sind Schieberarme 20 angebracht, die auf die Endfläche der Wagen 6 wirken, welche unter den Gleitelementen 13 und unter den Führungen 12 in einer Reihe liegen.
Wie Fig. 7 und 8 zeigen, sind die Schieberarme 20 mit Führungsrollen 21 ausgestattet, die in Schienen 22 eingreifen, welche im Rahmen 10 befestigt sind.
Der Arm 20 drückt mit seinem eigenen Ende 23 gegen den Wagen 6 in dem Zwischenraum zwischen den Führungen 15 und bewirkt dadurch, daß der Wagen auf den Führungen selbst gleitet.
Die Verschiebung des Betätigungselements 18 ist gleich der Länge eines Wagens, und seine Betätigung bewirkt, daß die zwischen den Schieberarmen 20 aufgereihten Wagen sich von einer Position unterhalb einer der Formeinheiten 2, 3, 4 oder unterhalb des Gleitelements 13a zur nächsten bewegt; wenn ein Wagen 6 unter das Gleitelement 13b gebracht wurde, wird das Gleitelement durch das verbundene Betätigungselement 16 in den hinteren Bereich unter die Ausgabeeinheit 5 bewegt.
In dem hinteren Bereich des Rahmens 10 ist ein weiteres lineares Betätigungselement 24 vorgesehen, das zum Beispiel schraubenförmig ausgebildet ist, dessen beweglicher Teil mit einer Gabel 25 verbunden ist, die mit dem durch das Gleitelement 13b unter die Einheit 5 bewegten Wagen eingreifen kann; die vollständige Verschiebung der Gabel 25 durch die Betätigung des Betätigungselements 24 bewirkt, daß der Wagen 6, der mit ihr in Eingriff steht, von der Halteposition unter dem Gleitelement 13b in die Halteposition unter dem Gleitelement 13a bewegt wird.
Der Bearbeitungszyklus der Einrichtung sieht deshalb vor, daß drei Wagen 6 unterhalb der Einheiten 2, 3 und 4 angeordnet sind und ein weiterer Wagen von dem Gleitelement 13a gehalten wird; die Wagen 6, die sich unterhalb der Einheiten 3, 4 befinden, tragen die Behälter in den entsprechenden Formphasen, während die Wagen 6 unterhalb dem Gleitelement 13a und unterhalb der Spritzgußeinheit 2 anfänglich leer sind.
Nachdem die Einheiten 2, 3 und 4 gleichzeitig die entsprechenden Bearbeitungen ausgeführt haben, führt das Betätigungselement 18 seine Verschiebung durch, wobei der leere Wagen 6a, der durch das Gleitelement 13a gehalten wird, in die Position unterhalb der Spritzgußeinheit 2 bewegt wird; dieser Wagen 6a schiebt seinerseits den Wagen 6b, der die soeben geformten Vorformen trägt, zu der Wärmebehandlungs- und Axiallängungseinheit 3, der Wagen 6b schiebt seinerseits den Wagen 6c, der die einer Wärmebehandlung und Längung unterworfenen Vorformen trägt, in die Position unterhalb der Blasformeinheit 3, wobei er den Wagen 6d, der die fertigen Behälter 8 trägt, von dieser Einheit wegschiebt und ihn unter das Gleitelement 13b schiebt, das in diesem Augenblick leer und in der vorgeschobenen Position ist.
Das Betätigungselement 16 bewegt dann das Gleitelement 13b in die hintere Position unter die Ausgabeeinheit 5, wo der Wagen 6d geöffnet wird und die Behälter 8 ausgeladen und entfernt werden.
Unter der Ausgabeeinheit 5 ist der Wagen 6d mit seinen Backen 26 angeordnet, die nach unten vorspringen und den Hals des Behälters ergreifen können, der sich im Eingriff mit der Gabel 25 befindet; das Betätigungselement 24 bewegt dann in der nächsten Phase des Zyklus' den Wagen entlang der Führungen 17, um ihn in die Position unter dem Gleitelement 13a zu bringen, das in der Zwischenzeit durch das verbundene Betätigungselement 16 in die hintere Position gebracht worden ist.
Das Gleitelement 13a bringt dann den leeren Wagen 6d, der von der Gabel 25 gehalten wird, in die vorgeschobene Position vor der Spritzgußeinheit 2, während die Gabel 25 in ihre Ursprungslage zurückgebracht wird, um einen neuen von dem Gleitelement 1 3b querverschobenen Wagen aufzunehmen.
Bei jeder Betätigung des Betätigungselements 18 wird daher ein Wagen von einer Station zur nächsten gebracht, wobei es die fertigen Behälter jedesmal in die Ausgabeposition bringt und die Spritzgußeinheit mit einem leeren Wagen versorgt' der im Verlauf des Formprozesses die Behälter aufnimmt.
Die Konstruktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung ermöglicht es, daß der Produktionszyklus für die Behälter entsprechend den Erfordernissen hinsichtlich Temperatur und den mechanischen Anforderungen ausgeführt wird, die darauf abzielen, eine molekulare Struktur zu erhalten, welche die besten Materialeigenschaften bietet, wobei sie die notwendigen Bearbeitungseinheiten in einer Konfiguration bereitstellt, aus der sich die geringstmögliche Gesamtgröße ergibt, ohne daß die Einrichtungen zum automatischen Transport der Werkstücke während des Formgebungsprozesses von einer Station zur nächsten zum Beispiel Entfernungen erfordern, die nicht zwischen den Einheiten selbst verringert werden können.
Falls weitere Stationen und Bearbeitungseinheiten in der Herstellungskette erforderlich sein sollten, sei es in einer Zwischenphase oder nach dem vollständigen Formgebungsprozeß der Behälter, können diese Einheiten in die Vorrichtung eingefügt werden, wobei die Verschiebung des Betätigungselements 24 und die Länge der Führungen 12 und 17 vergrößert werden und die notwendige Anzahl von Wagen hinzugefügt wird, ohne daß weitere Veränderungen in der Konstruktion des Gesamtkomplexes erforderlich sind.
Der Aufbau und die Betriebsweise der einzelnen Einheiten der Vorrichtung können bekannt sein, zum Beispiel aus der oben beschriebenen bekannten Vorrichtung> und wurden deshalb nicht im einzelnen beschrieben.
Zahlreiche Varianten können ausgeführt werden, ohne daß dabei vom Umfang der Erfindung in ihren generellen Merkmalen abgewichen würde.

Claims

1. Vorrichtung zum Formen hohler Behälter aus einem molekular ausrichtbaren Kunststoffmaterial, die in Kombination enthält:

einen Halterahmen (10);

eine Formstraße, die mit dem Halterahmen (10) zusammenwirkend verbunden ist, wobei diese Straße mehrere nebeneinanderliegende Formeinheiten (2, 3, 4) aufweist, die in einer Reihe liegen und jeweils Bearbeitungszonen zum Formen der Behälter (8) besitzen, sowie eine Ausgabeeinheit (5), die in einem Abstand von den Formeinheiten (2, 3, 4) angeordnet ist;

eine Fördereinrichtung, welche die Einheiten (2, 3, 4, 5) verbindet und enthält:

zwei zueinander parallele, in einem Abstand zueinander angeordnete langgestreckte lineare Bereiche (12, 17) und zwei in einem Abstand zueinander angeordnete und zueinander parallele Querbereiche, welche die linearen Bereiche (12, 17) überbrücken, wobei jeder der Bereiche mit entsprechenden geraden Führungen versehen ist, die einen geschlossenen Pfad auf dem Rahmen (10) bilden, wobei einer (12) der langgestreckten Bereiche (12, 17) die in einer Reihe liegenden Einheiten (2, 3, 4) der Formstraße verbindet;

mehrere Wagen (6), die entlang der Führungen (12) gleiten und entsprechende Haltebacken (26) für die Behälter (8) entlang einem der langgestreckten Bereiche haben, dadurch gekennzeichnet, daß die Wagen (6) von einheitlicher Länge sind und Ende an Ende entlang einem (12) der langgestreckten Bereiche (12, 17) liegen, und daß

ein erstes Betätigungsmittel (18) mit einem Schieberarm (20) vorgesehen ist, der auf einen ersten der Wagen (6) entlang der Führung (12) eines der langgestreckten Bereiche (12, 17) wirkt, wobei das erste Betätigungsmittel (18) eine Verschiebung ausübt, die gleich der einheitlichen Länge jedes der Wagen (6) ist, so daß die Einheiten (2, 3, 4, 5) mit den jeweiligen Bearbeitungszonen, die in einem Abstand gleich der einheitlichen Länge der Wagen (6) angeordnet sind, mit wenigstens einigen der Wagen (6) entlang einem der langgestreckten Bereiche (12, 17) übereinstimmen;

zweite Betätigungsmittel (24) zum Vorwärtsbewegen der Wagen (6) entlang der jeweiligen Führung des anderen langgestreckten Bereichs (17) zwischen den Querbereichen durch eine einzige Verschiebung, die durch das zweite Betätigungsmittel (24) ausgeführt wird;

ein entsprechendes Gleitelement (13a, 13b), das mit einer entsprechenden Trägerführung (14) versehen ist, zum Führen eines der Wagen (6) entlang jedes der Querbereiche des geschlossenen Pfads zwischen den parallelen langgestreckten Bereichen (12, 17) des geschlossenen Pfads, wobei jedes der Gleitelemente (13a, 13b) jeweils mit einem Betätigungselement (16) ausgestattet ist zum Führen der Wagen (6) zwischen Positionen, in denen jede der Trägerführungen (14) des jeweiligen Gleitelements (13a, 13b) in einer Ausrichtung ist mit dem jeweiligen Führungselement der langgestreckten Bereiche (12, 17) des geschlossenen Pfads, wobei sich die Einheiten (2, 3, 4) der Formstraße entlang der Straße mit einer Länge erstrecken, die gleich der einheitlichen Länge der Wagen (6) ist, wobei die Ausgabeeinheit (5) über dem langgestreckten Bereich (17) des Pfads ist, parallel zu dem einen langgestreckten Bereich (12), der die Einheiten (2, 3, 4) der Formstraße verbindet.

2. Vorrichtung zum Formen hohler Behälter aus einem molekular ausrichtbaren Kunststoffmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgabeeinheit (5) für die fertigen Behälter (8) an einem Ende von einem Paar von Gleitführungen des langgestreckten Bereichs (17) angeordnet ist, der auf einem Pfad parallel zu dem Ausrichtungspfad der Formeinheiten (2, 3, 4) angeordnet ist, wobei das Betätigungselement (16), das zum Transport der Wagen (6) entlang dem Pfad zwischen seinen beiden Enden vorgesehen ist, den Positionen des Gleitelements (13b) für die Bewegung der Wagen (6) quer zu dem parallelen Pfad (17) entspricht.

3. Vorrichtung zum Formen hohler Behälter aus einem molekular ausrichtbaren Kunststoffmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitelement (13) mit Trägerführungen (15) ausgerüstet ist, die einen der Wagen (6) tragen können, wobei das Betätigungselement (16) sich zwischen einer Position, wo die verbundenen Trägerführungen (15) für die Wagen (6) gleich ausgerichtet sind wie die Führungselemente eines der Bereiche (12, 17), und einer Position, wo die Führungen (15) des Gleitelements (13) gleich ausgerichtet sind wie die Führungen des anderen der parallelen Bereiche (17, 12), bewegt.