DE4234504C2

DE4234504C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Verstärken der inneren Oberfläche von Glasbehältern

Info

Publication number: DE4234504C2
Application number: DE4234504A
Authority: DE
Inventors: Sadao Ueda; Kiyoshi Chiku; Kouichi Takahashi; Kazumoto Ohshiba
Original assignee: Toyo Glass Co Ltd
Current assignee: Toyo Glass Co Ltd
Priority date: 1991-11-22
Filing date: 1992-10-13
Publication date: 1995-12-14
Anticipated expiration: 2012-10-14
Also published as: AU659694B2; GB9224382D0; CA2080627C; FR2684983A1; FR2684983B1; GB2261660B; AU2855392A; CA2080627A1; JPH05139757A; US5372623A; JPH07112931B2; GB2261660A; DE4234504A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verstärken der Innenfläche von Glasbehältern, wenn diese mit dem Preß-Blase-Verfahren hergestellt werden.

Herkömmliche Formverfahren für Glasbehälter sind das Blas-Blase- Verfahren und das Preß-Blase-Verfahren.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung des Zustandes eines Ballens oder Tropfens sowie Formen beim Formvorgang eines Glas behälters durch das Preß-Blase-Verfahren, wobei der Herstel lungsvorgang von der ersten zur sechsten Stufe fortschreitet, wie durch die Pfeile angegeben. Bei der ersten Stufe wird ein Ballen oder Tropfen 2 über einen Trichter 4 in eine leere Form oder Vorform 1 gegeben, und ein Plunger 3 steht unterhalb des Tropfens 2 bereit. Bei der zweiten Stufe wird der Tropfen 2 in der Vorform 1 eingelagert, ein Sperrkörper 6 wird eingepaßt, und der Plunger 3 ist bereit zum Hoch fahren. Bei der dritten Stufe wird der Tropfen 2 durch das Hochfah ren des Plungers 3 in die Vorform 1 im wesentlichen in die Form eines Behälters gebracht und wird nun als Vorformling oder Kül bel bezeichnet. Bei der vierten Stufe wird dieser Külbel 7 mit tels einer Hals-Ringform 5 zu einer Fertigform 8 übergeben. Bei der fünften Stufe entfernt sich die Hals-Ringform 5, und der Külbel 7 wird in der Fertigform 8 eingelagert. Bei der sechsten Stufe wird ein Blaskopf 8 auf die den Külbel 7 enthaltende Fertigform 8 aufgepaßt, komprimierte Luft a wird in den Külbel 7 geblasen und ein Glasbehälter wird geformt. Eine Boden platte ist mit 9 bezeichnet.

Bisher wurde zum Formen von Leichtbau-Behältern meistens das Preß-Blase-Verfahren eingesetzt, das leicht eine gleichmäßige Dickenverteilung schaffen kann. Beim Preß-Blase-Verfahren wird jedoch der Külbel dadurch erzeugt, daß der Plunger den Tropfen in die Vorform preßt. Die Innenfläche des Külbels bekommt daher leicht viele feine Kratzer aufgrund des Kontaktes mit dem Plun ger, und ferner neigt ihre Temperatur dazu abzufallen.

Fig. 6 zeigt ein Beispiel von Berechnungswerten der Temperatur der Innenfläche des Külbels beim Preß-Blase-Verfahren im Ver gleich zu Werten beim Blas-Blase-Verfahren. Aus dieser Darstel lung ist ersichtlich, daß ein bemerkenswerterer Temperaturabfall zum Zeitpunkt der Vollendung des Preßvorgangs in der Form auf tritt.

Die Spuren feiner Kratzer auf der Innenfläche des Külbels blei ben selbst nach dem Fertigblasen, das zum Erreichen der endgülti gen Form in der Fertigform durchgeführt wird, und vermindern die innere Wandfestigkeit eines Behälters. Der Temperaturabfall an der Innenfläche des Külbels hat einen nachteiligen Einfluß auf die Wiedererwärmungszeit und das Formen des Külbels.

Bei Blas-Blasesystemen gibt es keinen Preß-Schritt, weshalb die dabei erhaltenen Behälter eine höhere innere Wandfestigkeit haben, jedoch weisen sie selten eine gleichmäßige Dickenvertei lung auf, wodurch eine Verminderung des Behältergewichtes schwer zu erreichen ist.

Zum Vermindern des Behältergewichtes wurde daher das Preß-Blase- Verfahren übernommen und zum Verbessern der äußeren Oberflächen festigkeit des Behälters wurde eine sogenannte warme Endbe schichtung oder kalte Endbeschichtung eingesetzt. Bezüglich der inneren Oberflächenfestigkeit des Behälters gab es jedoch kein besonderes Verfahren, um diese zu erhalten oder zu erhöhen.

Beim Preß-Blase-Verfahren haben feine Kratzer auf der inneren Oberfläche des Külbels, die aufgrund des Kontaktes zwischen dem Tropfen und dem Plunger und dem Temperaturabfall an der Innen fläche des Külbels entstehen, die Festigkeit der inneren Ober fläche des fertigen Glasbehälters erheblich gesenkt.

Es ist ein Verfahren zum Behandeln von Hohlgläsern bekannt, wobei die fertigen Hohlgläser unmittelbar nach deren Formen in einer Glasformmaschine auf einem Transportband durch Einblasen von Gas behandelt werden (US-PS 3 687 651).

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, welche die genannten Schwierigkeiten vermeiden. Insbesondere sollen eine Vorrichtung und ein Verfahren angegeben werden, mit denen ein Glasbehälter mit hoher innerer Oberflä chenfestigkeit geschaffen werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Ferner sieht die Erfindung eine Vor richtung zum Durchführen des obigen Verfahrens gemäß Patentan spruch 5 vor.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprü chen 2 bis 4 angegeben.

Bei der Erfindung hebt das in den Külbel geblasene Brenngas die Temperatur der inneren Oberfläche des Külbels, die aufgrund des Kontaktes mit dem Plunger abgefallen war, und glättet die klei nen Schäden auf der Innenfläche, woraus sich eine Erhöhung der Festigkeit der inneren Oberfläche des Külbels und eine Fertig stellung des Külbels in eine gute Endform ergibt. Das Gas der Bor- oder Siliziumverbindung, das in den Külbel geblasen wird, wirkt genauso wie das Brenngas und bildet eine Reaktionsschicht aus Bor oder Silika auf der Oberfläche und verbessert weiter deren Festigkeit. Ferner gewährleistet die Fertigform, deren Blaskopf mit dem unteren Wählventil ausgerüstet ist, eine effi ziente Gasverbrennung, und der Külbel wird durch den Blasdruck in eine gute Endform gebracht.

Weitere Merkmale, Aufgaben und Vorteile der Erfindung sind im folgenden mit Bezug auf die Zeichnung mit weiteren Einzelheiten erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des schrittweisen Glasflaschen-Formverfahrens beim herkömmlichen Preß-Blasesystem,

Fig. 2 eine erklärende Darstellung eines Rohrleitungs systems zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 3 eine schematische Schnittdarstellung eines erfin dungsgemäßen Blaskopfes,

Fig. 4 eine schematische Schnittdarstellung des ge schlossenen Zustandes eines unteren Wählventiles des erfindungsgemäßen Blaskopfes,

Fig. 5 eine erklärende Darstellung der Strömungsgeschwindigkeiten von Propangas im Bezug zu denen von Luft, die die Verhältnisse zeigt, die im allgemeinen eine gute Verbrennung innerhalb des Külbels bewirken,

Fig. 6 Änderungen berechneter Werte der Innenflächen temperatur des Külbels beim Blas-Blasesystem über der Zeit im Vergleich zu Werten beim Preß-Blase system, und

Fig. 7 eine erläuternde Darstellung eines Querlast-Prüf verfahrens für einen Glasbehälter.

Die Erfindung betrifft zunächst das Verfahren, bei dem während der sechsten Stufe des Glasbehälter-Formverfahrens durch das Preß-Blasesystem, d. h. zum Zeitpunkt des Fertigblasens des Kül bels, ein Brenngas gleichzeitig mit, vor oder nach dem Blasvor gang innerhalb des Külbels verbrannt wird, um die Temperatur der Innenfläche des Külbels zu erhöhen, um diese Oberfläche zu glät ten und zu verstärken.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren, bei dem als Brenngas innerhalb des Külbels vor oder nach dem Fertig blasen eine gasförmige Bor- oder Siliziumverbindung verbrannt oder zersetzt wird, um die Temperatur der inneren Oberfläche anzuheben und so diese Oberfläche zu glätten und gleichzeitig zu verstärken, indem eine Reaktionsschicht aus Bor oder Silika auf der Oberfläche gebildet wird. In diesem Fall ist es möglich, das Gas einer Bor- oder Siliziumverbindung mit der komprimierten Luft zum Blasen des Külbels zu vermischen, um den Külbel in einen Glasbehälter umzuformen und gleichzeitig die Reaktions schicht auszubilden.

Schließlich betrifft die Erfindung die Fertigform zum Durchfüh ren des erfindungsgemäßen Verfahrens, deren Blaskopf eine Aus strömöffnung aufweist, mit einem unteren Wählventil, das während des Verbrennen des Gases offen und während des Blas-Formens durch den Blas-Druck geschlossen ist.

Beispiel 1

Propangas mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 4 Nl/min wurde mit Verbrennungsluft mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 100 Nl/min gemischt und in einen Külbel geblasen. Nachdem das ge mischte Gas während 1,8 Sekunden verbrannt wurde, wurde während 1,3 Sekunden der Fertigblasvorgang durchgeführt, um den Külbel zu seiner Endform aufzublähen; hierbei wurden Glasbehälter mit einem Fassungsvermögen von 500 ml hergestellt.

Beispiel 2

Stickstoffgas als ein Trägergas wurde mit einer Strömungsge schwindigkeit von 5 Nl/min in einen auf 40°C erwärmten Tank mit einer Trimethyl-Boratlösung geblasen, und das sich ergebende Trimethyl-Boratgas wurde in den Külbel geblasen und während 1,8 Sekunden verbrannt, darauf wurde während 1,3 Sekunden fertigge blasen; Glasbehälter mit einem Fassungsvermögen von 500 ml wur den hergestellt.

Beispiel 3

Stickstoffgas als ein Trägergas wurde mit einer Strömungsge schwindigkeit von 5 Nl/min in einen auf 40°C erwärmten Tank mit einer Trimethyl-Boratlösung geblasen, und das resultierende Trimethyl-Boratgas wurde während 2,5 Sekunden gleichzeitig mit der Fertigblas-Luft in den Külbel geblasen; Glasbehälter mit einem Fassungsvermögen von 900 ml wurden hergestellt.

Zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens wurde die in Fig. 3 und 4 gezeigte Fertigform eingesetzt, deren Blaskopf 26 mit einem Ausströmrohr 17 versehen war, dessen Querschnitt fläche größer als die der Blasdüse 15 an der Seitenwand ist, und das Ausströmrohr 17 wies an seinem Ende ein unteres Wählventil 18 auf, das während der Verbrennung offen und während der Druck erhöhung beim Fertigblasen geschlossen war. Dabei wurden äußerst gute Ergebnisse erzielt.

Vergleichsbeispiel 1

Während 2,5 Sekunden wurde ein herkömmlicher Fertigblasvorgang durchgeführt, ohne das erfindungsgemäße Verfahren anzuwenden, und Vergleichs-Glasbehälter mit einem Fassungsvermögen von 500 ml wurden hergestellt.

Vergleichsbeispiel 2

Während 2,5 Sekunden wurde ein herkömmlicher Fertigblasvorgang durchgeführt, ohne das erfindungsgemäße Verfahren anzuwenden, und Vergleichs-Glasbehälter mit einem Fassungsvermögen von 900 ml wurden hergestellt.

Die oben angegebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden mit weiteren Einzelheiten mit Bezug auf Fig. 2, 3 und 4 beschrieben.

Um Propangas innerhalb des Külbels zu verbrennen, wird das Pro pangas von einer Flüssigpropangas Flasche 11 durch einen Durchflußmesser 12 und eine Leitung 13 zu einem Blaskopf-Arm 14 geleitet und dann mit der Verbrennungsluft b gemischt und darauf zur Blasdüse 15 gespeist. Zur Verbrennung des Trimethyl-Borat gases innerhalb des Külbels 25 wird Stickstoffgas von einer Stickstoffflasche 11 durch den Durchflußmesser 12 in den Tank 16 für die Trimethyl-Boratlösung geleitet, und das sich ergebende Trimethyl-Boratgas wird in den Blaskopf-Arm gleitet, mit der Verbrennungsluft b vermischt und darauf zur Blasdüse 15 ge leitet. Das Propangas oder das Trimethyl-Boratgas geht durch die Blasdüse 15 und tritt in den Külbel 25 ein und wird dort sofort durch die im Külbel 25 vorhandene Hitze gezündet und verbrannt. Die entstehenden Abgase c gehen durch das untere Wählventil 18, das im Ausströmrohr 17 an der Seitenwand des Blaskopfes 26 sitzt, und werden nach außen abgegeben. Wenn die Fertigblas-Luft a von der Blasdüse 15 in den Külbel 25 geleitet wird, nachdem die Verbrennung abgeschlossen ist, wird das untere Wählventil 18 aufgrund der großen Strömungsgeschwindigkeit der Fertigblas-Luft a geschlossen, und der Druck der Luft innerhalb des Külbels 25 steigt an, wodurch der Külbel durch Blas-Formen in seine Endform gebracht wird.

Propangas und andere Brenngase können anstelle des Stickstoff gases als das Trägergas des Trimethyl-Boratgases verwendet wer den. Verbrennungsluft b wird nicht benötigt, wenn das Gas der Borverbindung oder der Siliziumverbindung mit der Fertigblas- Luft gemischt wird, wie in Beispiel 3.

Wenn das Brenngas innerhalb des Külbels abgebrannt wird, werden das Mischungsverhältnis von Brenngas und Verbrennungsluft, die Strömungsgeschwindigkeit des gemischten Gases und die Quer schnittsfläche der Ausströmöffnung wichtig. Um die Verbrennungs bedingungen innerhalb des Külbels zu verbessern, sollte die Querschnittsfläche des Ausström-Durchgangs größer sein als die der Blasdüse, und das Mischungsverhältnis und die Strömungsge schwindigkeiten des Brenngases und der Verbrennungsluft sollten innerhalb eines Bereiches liegen, der dem in Fig. 5 schraffier ten Bereich entspricht.

Querbelastungs-Festigkeitstest wurden für jede der fünf Behäl terarten der Beispiele 1, 2 und 3 und Vergleichsbeispiele 1 und 2 mit dem in Fig. 7 gezeigten Verfahren durchgeführt. In der Zeichnung sind Belastungsköpfe einer Werkstoff-Prüfmaschine mit 21 und 22 bezeichnet, ein Stichproben-Behälter mit 23 und ein Zellophan- oder Zellglasband mit 24 bezeichnet. Ferner wurden mechanische Schlagversuche nach dem JIS 5/2303-Verfahren an der Schulter oder dem Ansatz der Behälter durchgeführt. Um die Bela stungs- oder Schlagstellen eines Behälters wurde lediglich ein Zellophanband gewickelt, so daß der Behälter von seiner Innen seite aus zerbrochen wurde. Die Testergebnisse sind in den Ta bellen 1, 2, 3 und 4 gezeigt. Wie die ansteigenden Zahlenwerte zeigen, weisen die mit Propan- oder Trimethyl-Boratgas gemäß der Erfindung behandelten Behälter eine wesentlich höhere Festigkeit auf als die Vergleichsbehälter. Da jeder Behälter bei diesen Versuchen von der inneren Oberfläche aus zerbrochen wurde, wird deutlich, daß die erfindungsgemäße Behandlung zur Erhöhung der Festigkeit der inneren Oberfläche des Glasbehälter sehr wir kungsvoll ist.

Tabelle 1

Querbelastungs-Prüfergebnisse

Anzahl der Proben = 12, Einheit: N

Tabelle 2

mechanische Schlagversuchs-Ergebnisse

Anzahl der Proben = 12, Einheit: N · cm

Tabelle 3

Querbelastungs-Prüfergebnisse

Anzahl der Proben = 10, Einheit: N

Tabelle 4

mechanische Schlagversuchs-Ergebnisse

Anzahl der Proben = 10, Einheit: N · cm

Die Erfindung, die die Erhöhung der inneren Oberflächenfestig keit von Glasbehältern ermöglicht hat, leistet zusammen mit den herkömmlichen Verfahren zum Erhöhen der äußeren Oberflächenfe stigkeit von Glasbehältern einen großen Beitrag zur Verminderung des Gewichtes von Glasbehältern.

Neben den angegebenen Beispielen wurden Versuche mit Brenngasen, wie Methanol, Äthanol und Methan, anstelle des Propangases durchgeführt. Dabei wurden im wesentlichen dieselben Wirkungen erzielt.

Claims

1. Verfahren zum Verstärken der inneren Oberfläche von Glasbe hältern, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn ein Külbel, der in einer Vorform gepreßt wurde und zu einer Fertigform über tragen wurde, in dieser Form fertiggeblasen wird, ein Brenngas zusammen mit Verbrennungsluft in den Külbel geblasen und inner halb des Külbels verbrannt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Brenngas eine gasförmige Borverbindung oder eine gas förmige Siliziumverbindung in den Külbel geblasen und in diesem verbrannt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß als Trägergas für das Brenngas Stickstoff verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß ein weiteres Brenngas als Trägergas für die Bor- oder die Siliziumverbindung verwendet wird.

5. Vorrichtung zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß ein Blaskopf (26) mit einem Ausströmkanal (17) vorgesehen ist, dessen Querschnittsfläche größer ist als diejenige einer Blasdüse (15) und der an seinem einen Ende ein Wählventil (18) hat, das während der Verbrennung innerhalb des Külbels offen und während des Fertigblasens des Külbels durch den Druck der komprimierten Luft verschlossen gehalten ist.