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Die vorliegende Erfindung betrifft
allgemein Einspritztechniken für
Hohlkörper
wie sie aus thermoplastischen Materialien ausgebildet werden.
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Insbesondere betrifft die vorliegende
Erfindung, gemäß einem
ihrer Aspekte, eine Form zum Spritzen einer Tube, die eine Verteilertülle aufweist, die
einen Hals überragt,
der sich radial bis zu einem rohrförmigen Mantel erweitet und
aus einem bei Raumtemperatur weichen thermoplastischen Einspritzmaterial
besteht, wobei diese Form übereinander
angeordnete Platten umfasst, um eine Stapelung zu bilden, die sich
in einer bezüglich
der Platten queren Einspritzrichtung erstreckt, von einer ersten
Seite aus, wo ein Wärmeraum
angeordnet ist, der das geschmolzene Einspritzmaterial enthält, bis
zu einer zweiten Seite, von der ersten entfernt, und Abformwerkzeuge
mit mindestens einer Düsenhalterung,
einem Abdruck (Matrize) und einem Kern, die im Plattenstapel gelegen
sind, wobei die Düsenhalterung
an den Wärmeraum
angrenzend ist und eine Düse
aufnimmt, deren Eingang mit dem Wärmeraum verbunden ist, und
deren Ausgang über
eine Einspritzpassage mit einem Abformungshohlraum verbunden ist, wobei
der Kern mindestens einen ersten Ansatz aufweist, welcher in einer
der Einspritzrichtung entgegengesetzten Richtung durch einen Abformungszapfen
verlängert
ist, der in dem Abdruck aufgenommen ist und mit einem freien Ende
endet, wobei der Abformungshohlraum mindestens durch die Düsenhalterung,
den Abdruck und den Abformungszapfen des Kerns abgegrenzt wird und
sich in der Einspritzrichtung von der Einspritzpassage aus erstreckt,
wobei der Kern in der Stapelung der Platten mindestens durch seinen
Ansatz und durch das freie Ende des Abformungszapfens gehalten wird,
und wobei die Plattenstapelung zwei Blöcke umfasst, welche selektiv
an einer eine Verbindung bildenden Schnittstelle zwischen zwei Platten
gegeneinander angeordnet sind, um entweder eine Öffnung oder Schließung der Form
zu ermöglichen.
Eine solche Form ist aus FR 1066799 bekannt.
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Formen dieses Typs werden heutzutage
verwendet, um durch Spritzen bei Umgebungstemperatur starre Patronen
auszubilden, die durch einen Kolben verschlossen sind und zur Aufnahme
von viskosen Materialien wie Klebstoffen oder Kitten bestimmt sind.
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Diese Formen sind nicht geeignet
zur Ausbildung von bei Umgebungstemperatur weichen Tuben und die
unter Druck reißfest
sind, wie die Tuben, die zur Verpackung von Kosmetikprodukten verwendet werden.
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Die Herstellung solcher Tuben verlangt
in der Tat die Verwendung von hochviskosen Materialien, um die Reißfestigkeit
unter Belastung zu gewährleisten,
die dünnwandig
ausgebildet sind, um die erforderliche Weichheit zu erreichen.
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Diese hochviskosen Materialien und
dünnwandig
ausgebildet müssen
unter hohem Druck eingespritzt werden. Die Form muss daher so ausgelegt werden,
dass sie Verformungen widersteht, die bei der Einspritzung unter
Einfluss des Drucks des Materials in der Form auftreten können.
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Außerdem müssen diese Tuben eine Beständigkeit
gegen Rissbildung unter gleicher Belastung an allen Punkten ihrer
Wand aufweisen. Es ist daher notwendig, dass die Dicke der Wand
perfekt konstant ist und dass die unterschiedlichen Schichten des
geschmolzenen Materials, das zur Herstellung der Tube eingespritzt wird,
sich so schnell wie möglich
vereinen und sich auf optimale Weise miteinander verschweißen.
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Allgemein bezieht sich die Erfindung
auf die Architektur und die Funktionen der Einspritzung, der Abkühlung und
des Ausstoßens
aus einer Form zur Ausbildung einer weichen Tube durch Spritzgießen, wobei
spezifische Einschränkungen
aufgrund des verwendeten Materials und seiner Weichheit, der Abmessung
und der Form der weichen Tube gegeben sind.
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Die Erfindung hat daher zum Ziel,
eine Form vorzuschlagen, die selbst in ihrer elementarsten Ausführungsform
geeignet ist, mindestens eines dieser Probleme zu lösen.
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Zu diesem Zweck ist die erfindungsgemäße Form,
außerdem
konform zur vorgegebenen Definition des obigen Oberbegriffs, im
Wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass die Abformungswerkzeuge
des Ganzen mit mindestens der Düsenhalterung,
dem Abdruck und dem Kern jeweils mindestens teilweise konische und
in die Einspritzrichtung gerichtete Abquetschflächenpaare aufweisen, dass die Abformungswerkzeuge
gegenseitig zentriert und aufeinander ausgerichtet sind, durch aus
nächsten
zu nächsten
bestehenden Werkzeugpaaren mittels einer axialen Kraft, welche jeweils
die eine in Richtung der anderen Abquetschfläche der Werkzeuge jedes gebildeten
Paars belastet, und dass jede Abquetschfläche jedes Werkzeugs jedes gebildeten
Paares durch einen Teil dieses Werkzeugs gebildet ist, welches nicht
in der Lage ist, sich funktionell in einer zur Einspritzrichtung
queren Richtung zu bewegen.
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Die Abquetschflächen können auf diese Weise durch
einen zwei zu zwei Kontakt mindestens drei Schnittstellen bilden,
durch welche die Abformungswerkzeuge zwei zu zwei mittig gegeneinander
gestützt
sind, wobei die von den Abformungswerkzeugen jeder der drei Schnittstellen
gebotenen Abquetschflächen
bevorzugt aus den jeweiligen Ganzblockteilen dieser Abformungswerkzeuge
bestehen.
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Die Düsenhalterung und der Abdruck
können
integral ausgebildet sein, jeweils aus einem Teil bestehen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erstreckt sich die Verbindungsebene zwischen
der Düsenhalterung
und dem Abdruck.
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Um die Entnahme aus der Form weiter
zu verbessern, weist der Abformungszapfen mit Vorteil eine Oberflächenbeschaffenheit
auf, die zum Erreichen -einer minimalen Haftung der Tube auf dem
Abformungszapfen nach dem Einspritzen mindestens einer Oberflächenbeschaffenheit
entspricht, welche durch Anwendung von mindestens einer der Oberflächenbehandlungen
erreicht wird, die durch Sandstrahlung, Mikrokugelstrahlung, Laserbehandlung und
chemische Behandlung dargestellt sind.
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Um die Homogenität der gespritzten Tube zu verbessern,
ist das Abquetschflächenpaar,
welches den Kern und die Düsenhalterung
aufweist, bevorzugt aus einer konkaven Abquetschfläche des
Kerns und einer konvexen Abquetschfläche der Düsenhalterung gebildet, wodurch
die Verteilertülle
der Tube als eine Schale endet.
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Bei der erfindungsgemäßen Form
kann die Düsenhalterung
geeignet sein, mindestens eine Außenseite des Halses der Tube
bis zu einem Verbindungsbereich mit dem Mantel zu formen.
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Der Abformungszapfen des Kerns kann
sich von dem ersten Ansatz aus erstrecken, eine Innenseite des Mantels
formen und einen ihr freiliegendes Ende begrenzenden Vorsprung aufweisen
und der geeignet ist, eine Innenseite des Halses zu formen.
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Außerdem umfasst der Kern bevorzugt
einen äußeren Teil
und einen inneren Teil, die so ausgebildet sind, dass der innere
Teil sich längs
einer der Einspritzrichtung entgegengesetzten Richtung von einem
zweiten Ansatz des Kerns aus bis zu einer am freiliegenden Ende
des Abformungszapfens angeordneten Spitze hin erstreckt, und dass
der innere Teil innerhalb des äußeren Teils
axial gleitend zwischen einer Stützstellung,
in welcher die Spitze auf der Düsenhalterung
aufliegt, und einer freigesetzten Stellung, in welcher die Spitze
von der Düsenhalterung
beabstandet ist, angebracht ist.
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Unter diesen Bedingungen kann die
Spitze des inneren Teils des Kerns eine Innenseite der Tülle formen
und Gleitstücke
können
translationsbeweglich in radialen Aufnahmen der Düsenhalterung
zur Formung einer Außenseite
der Tülle
angebracht sein, wobei die Gleitstücke in geöffneter Stellung und in geschlossener
Stellung die Aufnahmen der Düsenhalterung,
in welchen sie beweglich angebracht sind, dichtend verschließen.
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Insbesondere können die Gleitstücke zwei sein
und aufeinander ausgerichtet beidseitig der Einspritzpassage angeordnet
sein und quer zur Einspritzrichtung, zwischen einer geschlossenen
Stellung, in der sie sich berühren
und einer offenen Stellung, in der sie von einander beabstandet
sind, beweglich angebracht sein, wobei die Düsenhalterung von einer Luftleitung
durchbohrt ist, welche zwischen die Gleitstücke mündet und an eine unter Druck
stehende Luftquelle angeschlossen ist, und wobei die Gleitstücke die
Luftleitung in ihrer geschlossenen Stellung und ihrer offenen Stellung
verschließen
bzw. freigeben.
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In dem Fall, wo der Kern aus zwei
Teilen besteht, kann die Form auf der zweiten Seite eine Hebevorrichtung
aufweisen, welche selektiv den zweiten Ansatz des Kerns bewegt,
und wobei zur Erreichung einer mittigen Abstützung des Kerns auf der Düsenhalterung
die Hebevorrichtung den zweiten Ansatz des Kerns längs einer
der Einspritzrichtung entgegengesetzten Richtung bis zu einem eine
Länge des
inneren Teils des Kerns bestimmenden Anschlag bewegt, wodurch dieser
innere Teil des Kerns eine vorbestimmte, elastische Komprimierung
durch das Aufstützen
seiner Spitze auf die Düsenhalterung erfährt.
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Die Hebevorrichtung ist bevorzugt
eine Hebevorrichtung mit Doppelwirkung, geeignet, nach der Einspritzung
des Mantels der Tube selektiv den- zweiten Ansatz des Kerns längs der
Einspritzrichtung freizusetzen, wodurch somit die Spitze und die
Düsenhalterung
von einander entfernt werden können.
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Um eine angemessene Abkühlung der
Form zu erreichen, ist der innere Teil des Kerns mit Vorteil von
einem axialen Kanal durchquert, in welchem eine hohle Nadel aufgenommen
ist, welche sich von einem in dem zweiten Ansatz des Kerns angeordneten Anschlussende
bis zu einem im Bereich der Spritze dieses inneren Teils angeordneten
Verteilrende erstreckt, wobei das Anschlussende dieser Nadel in Abhängigkeit
von der Form, an eine Kühlfluidquelle angeschlossen
ist, und wobei die Nadel und der axiale Kanal durch einen Spalt
voneinander getrennt sind, wodurch dem in die Nadel eingespritzten
Fluid ein Durchflusskanal zum Rücklauf
zu dem zweiten Ansatz des Kerns geboten wird.
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Außerdem kann es nützlich sein
vorzusehen, dass die inneren und äußeren Teile des Kerns beide erste
und zweite axiale Abschnitte aufweisen, von welchen die zweiten
relativ näher
an der Spitze sind als die ersten, dass die ersten axialen Abschnitte
zwischen den inneren und äußeren Teilen
des Kerns eine Wärmekoppelung
herstellen, welche einen ersten Wärmefluss bestimmt, dass die
zweiten axialen Abschnitte zwischen den inneren und äußeren Teilen des
Kerns eine Wärmekoppelung
herstellen, welche einen zweiten Wärmefluss bestimmt, und dass
der zweite Wärmefluss
größer ist
als der erste.
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Wenn die Abformungswerkzeuge zueinander
mit einem ersten maximalen Spielraum angeordnet sind und bezüglich der
Platten mit einem zweiten maximalen Spielraum angeordnet sind, ist
es zweckmäßig so vorzugehen,
dass der zweite maximale Spielraum größer ist als der erste maximale
Spielraum, und dass die Platten in der Temperatur reguliert werden,
so dass sie zwischen einander eine differentielle Ausdehnung aufweisen,
welche kleiner ist als der zweite maximale Spielraum.
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Die Einspritzpassage weist bevorzugt
einen mittigen Zufuhrkanal und radiale Zufuhrkanäle auf, von denen sich jeder
von dem mittigen Kanal aus bis zu einem Anschlussbereich an die
Tülle erstreckt,
wo dieser radiale Kanal eine Anschlussbreite aufweist und wo die
Tülle einen
bestimmten Umfang aufweist, und die summierten Anschlussbreiten
der radialen Zufuhrkanäle
mindestens 15% des bestimmten Umfangs der Tülle darstellen, oder besonders
vorteilhaft, mehr als 25% des bestimmten Umfangs der Tülle.
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In diesem Fall können die radialen Kanäle außerdem eine
in einer radialen, zentrifugalen Richtung zunehmende Breite aufweisen,
bis sie eine maximale Breite in dem Anschlussbereich an die Tülle erreichen.
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Um die Schichtausbreitung des eingespritzten
Materials zu verbessern, weist der Abformungshohlraum bevorzugt über dem Anschlussbereich
an die Tülle
jedes radialen Kanals hinaus einen ringförmigen Drosselbereich auf.
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Um eine feste radiale Position jedes
Gleitstücks
in der Schließposition
der Form zu garantieren, ist dieses Gleitstück bevorzugt in einem Abstand von
der Einspritzpassage an eine geneigte Fläche des ersten Plattenblocks
angeschlossen, welcher mit einer geneigten Fläche des zweiten Plattenblocks
zusammenwirkt.
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Um jegliche Restanhaftung des Einspritzmaterials
an der Düse
zu vermeiden, kann diese zwischen ihrem Eingang und Ausgang einen
Verschluss aufweisen, welcher eine Unterbrechung des Ausfließens des
Einspritzmaterials von dem Wärmeraum zur
Einspritzpassage am Ausgang der Düse ermöglicht.
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Die erfindungsgemäße Form kann derart angepasst
sein, dass die Innen- und Außenseiten
des Mantels zwischen sich in einer mittigen Ebene der Tube einen
Winkel bilden, der kleiner als 0,002 Radiant ist, wobei der Mantel
auf diese Weise auf seiner ganzen Oberfläche eine sehr homogene Beständigkeit
gegen Verformung aufweist.
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Die Erfindung betrifft gleichermaßen ein
Verfahren zur Herstellung einer Tube mit einer Verteilertülle, welche
einen Hals überragt,
der sich radial bis zu einem rohrförmigen, weichen Mantel erweitert, wobei
dieses Verfahren im Wesentlichen eine Abformungsphase und eine Abhebephase
umfasst, wobei die Abformungsphase darin besteht, die Tube herzustellen,
indem über
einen mittigen Einspritzkanal ein geschmolzenes thermoplastisches
Einspritzmaterial in einen Abformungshohlraum mit einer Verbindungsebene,
welcher mindestens teilweise durch einen Kern und einen Abdruck
abgegrenzt ist, eingespritzt wird, wobei die Tülle in einem Teil des Abformungshohlraums
geformt wird, welcher an die Einspritzpassage angrenzend ist, und
die Abhebephase, welche der Abformungsphase nach Aushärtung des eingespritzten
Materials folgt, eine Halteoperation umfasst, die darin besteht,
die Tube vorläufig
festzuhalten, eine Abstreifoperation, die darin besteht, den Kern
teilweise aus der Tube zu entfernen, eine Öffnungsoperation, die darin
besteht, den Abformungshohlraum zu öffnen und eine Ausstoßoperation,
die darin besteht, die Tube aus dem Abformungshohlraum auszustoßen, wobei
die Öffnungsoperation
der Abstreifoperation folgt, und darin besteht, den Abformungshohlraum
bei der Verbindungsebene zwischen dem Hals und dem Mantel der Tube
zu öffnen.
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Gemäß der Erfindung ist dieses
Verfahren im Wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass es eine Begleitoperation
umfasst, die gleichzeitig mit mindestens einer der Abstreif- und Öffnungsoperationen stattfindet
und darin besteht, Luft zwischen den Kern und die Tube zu blasen.
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Außerdem wird die Halteoperation
bevorzugt so vorgenommen, dass die Tube an der Tülle mittels der Gleitstücke festgehalten
wird, die zuvor vor der Abformungsoperation in angenäherte Stellung
gebracht worden sind, und dass die Halteoperation während der Öffnungsoperation
fortgeführt
wird.
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Die Ausstoßoperation kann an sich im
Wesentlichen darin bestehen, die Halteoperation zu unterbrechen,
indem die Gleitstücke
voneinander entfernt werden und Luft zwischen die beabstandeten Gleitstücke und
einer Außenseite
der Tülle
geblasen wird.
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Schließlich wird die Halteoperation
bevorzugt vor Beendigung der Öffnungsoperation
unterbrochen, derart, dass die gebildete Tube von selbst zwischen
den beiden Teilen der geöffneten
Form herausfällt.
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Weitere Merkmale und Vorteile der
Erfindung ergeben sich deutlich aus der nachfolgenden Beschreibung,
die zur Erläuterung
dient und in keinster Weise einschränkend mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen
gegeben wird, in denen:
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1 eine
Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Form ist, wobei der Schnitt
in einer ersten Ebene vorgenommen ist, die die Einspritzrichtung enthält;
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2 eine
Schnittansicht eines Details der Form von 1 in vergrößertem Maßstab ist, wobei der Schnitt
in einer zweiten Ebene vorgenommen ist, die die Einspritzrichtung
enthält
und zur Ebene von 1 senkrecht
ist;
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3 eine
Schnittansicht eines vergrößerten Details
der Form von 2 ist und
der Tube am Ende der Einspritzung;
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4 eine
vergrößerte Schnittansicht
der Düsenhalterung
ist wie sie in 1 dargestellt
ist;
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5 eine
Draufsicht der in 4 dargestellten
Düsenhalterung
ist; 6 eine vergrößerte Schnittansicht
der Düsenhalterung
ist wie sie in 2 dargestellt
ist;
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7 eine
vergrößerte Teilschnittansicht
der Düsenhalterung
ist wie sie in 6 dargestellt
ist;
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8 eine
Draufsicht der Abquetschschnittfläche des Kerns und der Düsenhalterung
ist;
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9 eine
vergrößerte Teilschnittansicht
der Tubentülle
nach der Einspritzung ist; und
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10 eine
schematische Schnittansicht des Teils der Form neben der Tubentülle ist.
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Zur Vereinfachung wird nachfolgend
entsprechend der Figuren betrachtet, dass die Form in einer Orientierung
gesehen wird, bei der die Tubentülle
sich über
dem Mantel der Tube befindet, wobei es sich versteht, dass in der
Praxis die Form meist in der Weise verwendet wird, dass die Einspritzrichtung der
Tube horizontal ist.
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Die Erfindung betrifft eine Form,
die es erlaubt, eine Tube T einzuspritzen, wie sie in 3 teilweise sichtbar ist,
und die aus einem bei Raumtemperatur weichen thermoplastischen Einspritzmaterial gebildet
ist.
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Diese Tube weist eine Verteilertülle D auf,
die einen Hals C überragt,
der sich radial bis zu einem rohrförmigen Mantel J erweitert.
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Wie die 1 zeigt, umfasst die Form zunächst eine
Anordnung von Platten P1 bis P8, die übereinander angeordnet sind,
und die einen aus zwei Blöcken
E10 und E20 gebildeten Stapel bilden.
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Diese Stapelung erstreckt sich in
einer Einspritzrichtung, mit X1 bezeichnet, und quer zu den Platten
P1 bis P8, von einer ersten Seite E1 bis zu einer zweiten Seite
E2, die von der ersten Seite E1 entfernt ist.
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Die Blöcke E10 und E20 sind nach Wunsch an
ihrer Schnittstelle gegeneinander angeordnet, die auch die Schnittstelle
zwischen die beiden benachbarten Platten P3 und P4 ist, und die
eine Verbindungsfläche
PJ bildet, die eine Öffnung
und Schließung
der Form ermöglicht.
Auf der ersten Seite E1 der Form ist ein Wärmeraum Q vorgesehen, das heißt ein Behältnis, das
dazu bestimmt ist, das aufgeschmolzene Einspritzmaterial aufzunehmen.
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Die Form umfasst außerdem eine
Anordnung von Abformwerkzeugen, die eine Düsenhalterung 1, einen
Abdruck (eine Matrize) 2 und einen Kern 3 umfassen,
die im Plattenstapel gelegen sind.
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Die Düsenhalterung 1, die
im Detail in den 4 bis 7 zu sehen ist, ist dem Wärmeraum
Q benachbart und ist dazu vorgesehen, eine Düse 4 aufzunehmen,
die in den 1 und 10 zu sehen ist.
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Ein Eingang 41 der Düse 4 steht
mit dem Wärmeraum
Q in Verbindung und ein Ausgang 42 dieser Düse (10) steht über eine
Einspritzpassage 14 mit einem Abformungshohlraum K (2) in Verbindung, in den
das Material eingespritzt wird, das zur Ausbildung der Tube bestimmt
ist.
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Der Kern 3 umfasst einen
ersten Ansatz 31, der in einer der Einspritzrichtung X1
entgegengesetzten Richtung X2 durch einen Abformungszapfen 36 verlängert ist,
der in dem Abdruck 2 aufgenommen ist und mit einem freien
Ende 361 endet (3).
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Unter diesen Bedingungen ist der
Abformungshohlraum K durch die Düsenhalterung 1,
den Abdruck 2 und durch den Abformungszapfen 36 des Kerns 3 begrenzt,
und erstreckt sich von der Einspritzpassage 14 in die Einspritzrichtung
X1.
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Wie am besten 2 zeigt, wird der Kern 3 in
der Plattenstapelung durch seinen Ansatz 31 gehalten und
durch das freie Ende 361 des Abformungszapfens 36.
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Gemäß einem ersten spezifischen
Aspekt der Erfindung weisen die Abformungswerkzeuge gebildet aus
Düsenhalterung 1,
Abdruck 2 und Kern 3 entsprechende Abquetschflächenpaare
auf, die für die
Düsenhalterung
mit 101 und r bezeichnet sind, mit 201 und für den Abdruck
und 301 und 302 für den Kern 3, wobei
diese Abquetschflächenpaare mindestens
teilweise konisch sind und in die Einspritzrichtung X1 gerichtet.
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Gemäß einem zweiten spezifischen
Aspekt der Erfindung sind diese Abformungswerkzeuge 1, 2 und 3 gegenseitig
zentriert und aufeinander ausgerichtet durch aus nächsten zu
nächsten
bestehenden Werkzeugpaaren, die Paare 1–2, 2–3 und 3–1 darstellen, mittels einer
axialen Kraft F1 + F2 (1 und 2), die jeweils die eine
in Richtung der anderen Abquetschfläche jedes gebildeten Pares
1–2, 2–3 und 3–1 belastet,
das heißt
die Abquetschflächen 101 und 201 für die Düsenhalterung
und den Abdruck, die Abquetschflächen 202 und 301 für den Abdruck
und den Kern und die Abquetschflächen 302 und 102 für den Kern
und die Düsenhalterung.
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Schließlich ist gemäß einem
dritten spezifischen Aspekt der Erfindung jede Abquetschfläche jedes
Werkzeugs jedes der gebildeten Paare 1–2; 2–3 und 3–1, das heißt jede der Abquetschflächen 101, 201, 202, 301, 302 und 102,
durch einen entsprechenden Teil des Werkzeugs gebildet, der nicht
in der Lage ist, sich funktionell in einer zur Einspritzrichtung X1
queren Richtung zu bewegen, wobei dieser Teil deshalb fest ist und
nur in einer Richtung im Wesentlichen parallel zur Einspritzrichtung
X1 beweglich ist.
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Bei der dargestellten Ausführungsform
ist die axiale Kraft F1 + F2 aus einer Kraft F1 (1) gebildet, die die Platten gegen einander
anlegt, und einer Kraft F2 (2),
die den Kern 3 gegen die Düsenhalterung 1 anlegt,
welche Wirkungsweise später
ausführlicher
beschrieben wird.
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Auf diese Weise bilden die Abquetschflächen 101, 102, 201, 202, 301 und 302 durch
zwei zu zwei Kontakt mindestens drei Schnittstellen, mit 101–102, 202–301 und 302–102 bezeichnet
sind und durch die die Abformwerkzeuge 1, 2 und 3 zwei
zu zwei mittig gegeneinander gestützt sind.
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Außerdem sind, um eine präzise Positionierung
der Abformwerkzeuge gegeneinander zu gewährleisten, die durch diese
Abformwerkzeuge gebotenen Abquetschflächen 101, 102, 201, 202, 301 und 302 an
jeder der drei Schnittstellen 101–102, 202–301 und 302–102 aus
den jeweiligen Ganzblockteilen dieser Abformungswerkzeuge 1, 2, 3 gebildet.
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Mit anderen Worten, diese Abformwerkzeuge
sind jedes mindestens an der Stelle ihrer Abquetschfläche aus
einem einzigen Stück
gebildet, wobei die Düsenhalterung 1 und
der Abdruck 2 selbst jeweils integral aus einem Teil bestehen
können.
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In der bevorzugten und dargestellten
Ausführungsform
der Erfindung erstreckt sich die Verbindungsebene PJ zwischen der
Düsenhalterung 1 und dem
Abdruck 2, das heißt,
dass die Platten P3 und P4 leicht von einander getrennt werden können.
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Um die Entnahme der Tube T aus der
Form zu erleichtern, wird der Abformungszapfen 36 bevorzugt
mindestens einer Oberflächenbehandlung
unterzogen, die ausgewählt
ist aus Oberflächenbehandlungen
der Gruppe gebildet aus Sandstrahlung, Mikrokugelstrahlung, Laserbehandlung
und chemischer Behandlung, und deren Rolle es ist, die Oberflächenrauheit
des Abformungszapfens zu mindern.
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Zum Beispiel kann der letztgenannte
eine Sandstrahlung gefolgt von einer Mikrokugelstrahlung und eventuell
gefolgt von einer Laserbehandlung erfahren, was zu einer oberflächlichen
Schmelze der Oberfläche
führt.
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In dem Fall, wo eine Sandstrahlung
durchgeführt
wird, wird diese sehr zum Vorteil von einer geeigneten Behandlung
zur Abstumpfung der Mikrospitzen gefolgt, die daraus entstehen,
und zum Beispiel durch eine Mikrokugelstrahlung.
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Ebenso geht im Falle, wo eine Mikrokugelstrahlung
durchgeführt
wird, dieser sehr zum Vorteil eine Vorbehandlung voraus, die Mikrorauhigkeiten der
behandelten Fläche
hervorruft, und zum Beispiel eine Sandstrahlung.
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Es können eventuell weitere Oberflächenbehandlungen
gewählt
werden, soweit sie nicht bezüglich
der zuvor angegebenen Behandlungen zu einer höheren Anhaftung der Tube T
auf dem Abformzapfen 36 nach der Einspritzung führen.
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Das Übquetschflächenpaar 302 und 102, das
der Kern 3 und die Düsenhalterung 1 bilden,
ist außerdem
bevorzugt durch eine konkave Abquetschfläche 302 des Kerns 3 und
eine konvexe Abquetschfläche 102 der
Düsenhalterung 1 gebildet.
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Aufgrund dieses Merkmals und seiner
ursprünglichen
kinetischen Energie wird das eingespritzte Material durch die Passage 14,
den mittigen Zufuhrkanal 40 und radiale Zufuhrkanäle 44 bis 46, die
später
besser beschrieben werden, bei der Einspritzung seitlich in einer
kreisförmigen
Richtung zu den Kontaktzonen Z der radialen Kanäle und der Tülle D abgelenkt.
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Diese Verteilung hat selbst zur Folge,
dass die verschiedenen Schichten des aufgeschmolzenen Einspritzmaterials,
die von verschiedenen radialen Kanälen 44 bis 46 kommen
und sich im Abformungshohlraum K ausbreiten, sich vereinen und verschweißen, wobei
der Fluss des Einspritzmaterials auf diese Weise so homogen wie
möglich
ist.
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In diesem Zusammenhang, wie es 3 zeigt, endet die Verteilertülle D der
gespritzten Tube in Form einer Schale, was der fertigen Tube, nach Durchbohren
der Schale, einen besonderen Benutzungskomfort verleiht, der mit
der Konformation des Zapfens auf der Schale verbunden ist und gleichermaßen mit
der Tatsache verbunden ist, dass jede überschüssige Menge an Produkt, die
aus der Tube austritt, sich vorübergehend
in der Schale befindet und unter der Ansaugwirkung, die diese erzeugt, wenn
der Druck, der sie verformt nachlässt, in die Tube zurücktreten
kann.
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Wie die 3 zeigt ist die Düsenhalterung 1 so
ausgelegt, dass sie die Außenseite
Ce des Halses C der Tube bis zur Verbindungszone Zc des Halses C
mit dem Mantel J formt, während
der Abformungszapfen 36 des Kerns 3, der sich
vom ersten Ansatz 31 erstreckt (2), die Innenseite Ji des Mantels J formt
und einen Vorsprung 362 aufweist, der sein freies Ende
umgibt und ermöglicht,
die Innenseite Ci des Halses C zu formen.
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In der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung umfasst der Kern 3 auf Höhe des Abformungszapfens 36 einen äußeren Teil 33 und
einen inneren Teil 34.
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Der innere Teil 34 des Kerns 3 erstreckt
sich längs
einer der Einspritzrichtung X1 entgegengesetzten Richtung X2 von
einem zweiten Ansatz 32 des Kerns 3 aus bis zu
einem Punkt 343, der am freiliegenden Ende 361 des
Abformungszapfens 36 angeordnet ist.
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Der innere Teil 34 des Kerns 3 ist
innerhalb des äußeren Teils 33 axial
gleitend zwischen einer Stützstellung,
im linken Teil der 2 dargestellt,
und in welcher die Spitze 343 auf der Düsenhalterung 1 aufliegt,
und einer freigesetzten Stellung, in 3 dargestellt
im rechten Teil der 2,
und in welcher die Spitze 343 von der Düsenhalterung 1 beabstandet
ist, angebracht.
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Genauer gesagt befindet sich der
innere Teil 34 des Kerns, dessen Spitze 343 die
Innenseite Di der Tülle
D formt, während
der gesamten Zeit, wo der Mantel J und eventuell der Hals C eingespritzt
werden, in seiner Stützstellung,
und nimmt seine freigesetzte Stellung nur zum Einspritzen der Tülle D ein oder
mindestens der Schale, die sie verschließt (3).
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Die Außenseite De der Tülle D wird
durch Gleitstücke 11, 12 (1, 3 und 10)
geformt, die translationsbeweglich quer zur Einspritzrichtung X1 in
radialen Unterbringungen 110, 120 der Düsenhalterung 1 angebracht
sind, und diese dicht verschließen.
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Diese Gleitstücke 11, 12,
die bevorzugt in der Zahl zwei vorhanden sind, sind aufeinander
ausgerichtet beidseitig der Einspritzpassage 14 angeordnet und
nehmen nach Wunsch eine geschlossene Position ein, in der sie sich
berühren,
und eine geöffnete Position,
in der sie voneinander beabstandet sind, wobei die Gleitstücke je nach
ihrer Position die radialen Unterbringungen der Düsenhalterung
versperren.
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Außerdem ist die Düsenhalterung 1 von
einem Luftkanal 13 durchbohrt, der zwischen den Gleitstücken 11, 12 mündet, und
der mit einer Druckluftquelle Sa verbunden ist, wobei die Gleitstücke auf diese
Weise den Luftkanal 13 in ihrer geschlossenen Position
versperren können
und ihn in ihrer geöffneten
Position freigeben können.
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Die Bewegung des inneren Teils 34 des Kerns 3,
die dem letztgenannten ermöglicht,
aus seiner Stützposition
in seine freigesetzte Position zu wechseln und umgekehrt, wird durch
eine Hebevorrichtung 5 mit Doppelwirkung gesteuert, die
im Bereich der zweiten Seite E2 der Form angeordnet ist und die
den zweiten Ansatz 32 des Kerns 3 verschieben
kann.
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Zur Erreichung einer mittigen Abstützung des
Kerns 3 auf der Düsenhalterung 1 verschiebt
die Hebevorrichtung 5 den zweiten Ansatz 32 des
Kerns längs
der Richtung X2 bis zu einem Anschlag B, der eine Länge L34
des inneren Teils 34 des Kerns 3 definiert, damit
dieser innere Teil 34 durch Abstützung seiner Spitze 343 auf
der Düsenhalterung 1 eine elastische
Kompression erfährt,
die die zuvor genannte Kraft F2 bestimmt.
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Wie der linke Teil der 2 zeigt ist es möglich, um
dieser Kompression einen bestimmten und festen Wert zu geben, die
Auslenkung des Kolbens 51 der Hebevorrichtung 5 zu
begrenzen, was zum Beispiel derart erfolgt, dass der Kolben an einem Rand
der Platte P6 in Anschlag B kommt und/oder dass der Ansatz 32 auf
einem inneren Vorsprung der Platte P6 in Anschlag B kommt.
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Nach Einspritzen des Mantels J und
eventuell des Halses C der Tube T, wird die Hebevorrichtung angewiesen,
den zweiten Ansatz 32 des Kerns längs der Einspritzrichtung X1
freizugeben, was auf diese Weise ermöglicht, die Spitze 343 des
inneren Teils 34 des Kerns von der Düsenhalterung 1 zu
entfernen, und was das Einspritzen der Schale ermöglicht,
die die Tülle
D schließt
(3).
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Die Platten der Form sind in an sich
bekannter Art mit Kanälen
durchbohrt, was insbesondere ermöglicht,
die vom aufgeschmolzenen Einspritzmaterial eingebrachte Wärme abzuleiten,
und dass die Tuben nach ihrem Spritzgießen erstarren.
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Trotzdem erfordert die privilegierte
Anwendung der erfindungsgemäßen Form
zum Spritzgießen
von weichen Tuben, darunter Tuben mit relativ geringer Größe, die
Anordnung von spezifischen Lösungen.
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Zu diesem Zweck ist zunächst nützlich,
so vorzugehen, dass die Abformungswerkzeuge 1, 2 und 3 mindestens
bei Aufbringen der axialen Kraft F1 + F2 einander gegenüber und
quer zur Einspritzrichtung X1 angeordnet sind, mit einem bestimmten
ersten maximalen Spielraum Jm1 (nicht dargestellt) und so vorzugehen,
dass sie bezüglich
der Platten P1 bis P8 mit einem anderen bestimmten maximalen Spielraum
Jm2 (nicht dargestellt) angeordnet sind, der größer ist als der erste maximale
Spielraum Jm1.
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Außerdem sind die Platten P1
bis P8 in der Temperatur reguliert, derart dass sie zwischen einander
eine differentielle Ausdehnung aufweisen, welche kleiner ist als
der zweite maximale Spielraum Jm2.
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Aufgrund dieser Maßnahmen
nehmen die Abformungswerkzeuge 1, 2 und 3 während der
Einspritzung zueinander eine relative Position ein, die im Wesentlichen
unabhängig
ist von den Ausdehnungen der Stapelungen von Platten P1 bis P8.
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Um eine optimale Funktion der erfindungsgemäßen Form
zu erreichen ist es gleichermaßen nützlich,
spezifische Mittel vorzusehen, die es ermöglichen, entlang des Abformungszapfens 36 einen geeigneten
Temperaturgradienten für
den Abfluss des Einspritzmaterials auszubilden.
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Zu diesem Zwecke ist der innere Teil 34 des Kerns
von einem axialen Kanal 340 durchquert, in dem eine Hohlnadel 35 angeordnet
ist, die die Zirkulation eines Kühlfluids,
wie zum Beispiel Wasser, ermöglicht.
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Die hohle Nadel 35 umfasst
ein Verteilerende 354, das im axialen Kanal 340 in
der Nähe
der Spitze 343 dieses inneren Teils 34 angeordnet
ist, und ein Anschlussende 353, das im zweiten Ansatz 32 des Kerns
angeordnet ist, und bei Verwendung der Form mit einer Kühlfluidquelle
Sf verbunden ist, wie einer Wasserdruckleitung.
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Außerdem sind die Nadel 35 und
der axiale Kanal 340 durch einen Spalt 355 voneinander
getrennt, was dem in die Nadel 35 eingespritzten Fluid einen
Durchflussweg zum Rücklauf
zu dem zweiten Ansatz 32 des Kerns bietet.
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Andererseits weisen der innere Teil 34 und der äußere Teil 33 des
Kerns 3 beide axiale Querschnitte auf, die miteinander
kooperieren, um eine Wärmediffusion
zu gewährleisten,
die sich entlang des Abformungszapfens 36 verändert.
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Genauer gesagt weist der innere Teil 34 einen
ersten axialen Abschnitt 341 und einen zweiten axialen
Abschnitt 342 auf, der dem ersten in Richtung der Spitze 343 dieses
inneren Teils folgt.
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Ebenso weist der äußere Teil 33 erste
und zweite axiale Abschnitte 331 und 332 auf,
die mindestens bezüglich
der ersten und zweiten axialen Abschnitte 341 und 342 vom
inneren Teil 34 näher
angeordnet sind.
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Die ersten axialen Abschnitte 331 und 341 sind
durch einen relativ großen
Abstand radial voneinander beabstandet, in der Art, dass sie eine
Wärmekoppelung
gewährleisten,
die für
einen bestimmten Temperaturunterschied einen relativ schwachen Wärmefluss
zwischen dem axialen Kanal 340 und der Außenfläche des
Abformungszapfens 36 bestimmt.
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Umgekehrt sind die zweiten axialen
Abschnitte 332 und 342 nur durch ein sehr geringes Spiel
radial voneinander beabstandet, in der Art, dass sie eine Wärmekoppelung
gewährleisten,
die für
eine bestimmte Temperaturdifferenz einen relativ großen Wärmefluss
zwischen dem axialen Kanal 340 und der Außenfläche des
Abformungszapfens 36 bestimmt.
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Aufgrund dieser Struktur wird die
vom aufgeschmolzenen Material eingebrachte Wärme prinzipiell im Bereich
der Spitze 343 des inneren Teils des Kerns 3 abgeführt, und
in viel schwächerer
Weise in einem Abstand zu dieser Spitze 343, in der Weise, dass
die Temperatur in einem Abstand zu dieser Spitze auf einem ausreichenden
Wert bleibt, um ein ausreichendes Fliessen des geschmolzenen Materials zu
gewährleisten,
das zur Ausbildung des Mantels J der Tube bestimmt ist.
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Wie die 8 und 10 zeigen,
umfasst die Einspritzpassage 14 einen zentralen Zufuhrkanal 40 und
radiale Zufuhrkanäle 44 bis 46,
von denen jeder im inneren Teil des Kerns hohl ist und sich vom
zentralen Kanal 40 bis zu einem entsprechenden Anschlussbereich,
bezeichnet mit Zd1, Zd2 und Zd3 an die Tülle D erstreckt.
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Wenn mit Dp der Umfang der Tülle D bezeichnet
ist, das heißt,
der Umfang des Kreises, der in 8 zu
sehen ist, und mit Lr1, Lr2 und Lr3 die entsprechenden Breiten der
radialen Kanäle 44, 45 und 46 an
dem Ort, wo sie sich an der Tülle
D verbinden, bezeichnet, ist es vorteilhaft so vorzugehen, dass
die summierten Anschlussbreiten Lr1, Lr2, Lr3 der radialen Zufuhrkanäle 44 bis 46 mindestens
15% des Umfangs Dp der Tülle
D darstellen, und bevorzugt sogar mehr als 25 dieses Umfangs,
in der Art, dass eine maximale Verteilung der Schichten des geschmolzenen
Materials gewährleistet
ist, das die radialen Kanäle
und die Anordnung so schnell wie möglich durchläuft in einem
ringförmigen
Materialfluss von den Zonen Zd1, Zd2, Zd3.
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Um eine Abquetschfläche des
Endes 361 des Kerns auf der Düsenhalterung so groß wie möglich zu
erhalten, ist es besonders vorteilhaft, dass die radialen Kanäle 44 bis 46 eine
in der radialen, zentrifugalen Richtung zunehmende Breite aufweisen,
bis sie eine maximale Breite Lr1, Lr2, Lr3 in dem Anschlussbereich
Zd1, Zd2, Zd3 an die Tülle
D erreichen.
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ie außerdem 9 zeigt, weist der Abformungshohlraum
K über
dem Anschlussbereich Zd1, Zd2, Zd3 an die Tülle D jedes radialen Kanals 44 bis 46 hinaus
einen ringförmigen
Drosselbereich Ze auf, wobei das Vorhandensein dieses Drosselbereichs
Ze gleichermaßen
die Verteilung der geschmolzenen Materialschichten fördert.
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Wie 1 zeigt,
ist jedes der Gleitstücke 11 und 12 in
einem Abstand zur Einspritzpassage 14 an eine geneigte
Fläche
S1 des ersten Plattenblocks E10 angeschlossen und diese erste geneigte
Fläche S1
wirkt mit einer zweiten geneigten Fläche S2 des zweiten Plattenblocks
E20 zusammen, um eine feststehende, radiale Stellung dieses Gleitstücks 11, 12 in
geschlossener Stellung der Form zu gewährleisten.
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Wie außerdem 10 zeigt, weist die Düse 4 am Ausgang 42 einen
Verschluss 43 auf, der in Translation gesteuert ist, um
die Unterbrechung des Ausfließens
des Einspritzmaterials auf Höhe
des mittigen Einspritzkanals 40 am Ende der Einspritzung
zu ermöglichen.
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Die erfindungsgemäße Form ermöglicht, insbesondere im Falle,
wo die Verbindungsebene PJ zwischen der Düsenhalterung 1 und
dem Abdruck 2 verläuft,
so vorzugehen, dass die inneren und äußeren Seiten Ji und Je des
Mantels J der Tube zwischen sich in einer mittleren Ebene M der
Tube, das heißt
in der Ebene von 3,
einen Winkel von weniger als 0,002 Radiant ausbilden.
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Die Erfindung betrifft gleichermaßen ein
Herstellungsverfahren für
Tuben, deren Besonderheiten sich insbesondere aus der Art ergeben,
die Form anzuwenden, wie sie zuvor beschrieben wurde.
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Dieses Verfahren umfasst im Wesentlichen eine
Abformungsphase und eine Abhebephase, wobei die Abformungsphase
darin besteht, die Tube herzustellen, indem über einen mittigen Einspritzkanal 40 ein
geschmolzenes thermoplastisches Einspritzmaterial in einen Abformungshohlraum
K eingespritzt wird, und in einer Orientierung, so dass die Tülle D in
einem Teil des Abformungshohlraums K geformt wird, der neben dem
mittigen Einspritzkanal 40 liegt.
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Die Abhebephase, die der Abformungsphase
folgt und die nach Erstarrung des eingespritzten Materials erfolgt,
umfasst im Wesentlichen eine Halteoperation, eine Abstreifoperation,
eine Öffnungsoperation
und eine Ausstoßoperation.
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Die Halteoperation besteht darin,
die Tube T vorübergehend
zu halten, insbesondere mittels der Gleitstücke 11 und 12,
bis diese Tube, durch die Ausstoßoperation aus dem Abformungshohlraum
K ausgestoßen
wird.
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Die Abstreifoperation besteht darin,
den Kern 3 der Tube T herauszuziehen, in der Art, dass die
Tube sich dann leicht in Bezug auf den Kern verschieben kann.
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Gemäß der Erfindung folgt die Öffnungsoperation
auf die Abstreifoperation und besteht darin, den Abformungshohlraum
K in der Verbindungsebene PJ zwischen dem Hals C und dem Mantel
J der Tube zu öffnen.
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Außerdem wird die Halteoperation,
die durchgeführt
wird, indem die Tube T an der Tülle
D mittels der Gleitstücke 11, 12,
welche im vorhinein vor der Abformungsoperation in angenäherte Stellung
gebracht worden sind, festgehalten wird, während der Öffnungsoperation fortgeführt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst außerdem bevorzugt
eine Begleitoperation, die gleichzeitig mit mindestens einer der
Abstreifund Öffnungsoperationen
stattfindet und darin besteht, Luft zwischen den Kern und die Tube
zu blasen.
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Die Ausstoßoperation besteht daher im
Wesentlichen darin, die Halteoperation zu unterbrechen, indem die
Gleitstücke 11 und 12 voneinander
entfernt werden und Luft zwischen die beabstandeten Gleitstücke und
eine Außenseite
De der Tülle
D geblasen wird.
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Schließlich wird die Halteoperation
mit Vorteil vor dem Ende der Öffnungsoperation
unterbrochen.
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Die Abfolge der Operationen ist daher
bevorzugt wie folgt.
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Zunächst wird ein aufgeschmolzenes
Material in den Abformungshohlraum K unter erhöhtem Druck eingespritzt, der
bevorzugt zwischen 1250 und 2500 bar liegt, während die Druckkraft F1 auf
den Stapel aufgebracht wird, den die Platten P1 bis P8 bilden, um
sie fest gegeneinander zu halten, die Gleitstücke 11 und 12 geschlossen
sind und die Hebevorrichtung 5 die Abquetschfläche 302 des
inneren Teils 34 des Kerns 3 gegen die Abquetschfläche 102 der
Düsenhalterung 1 drückt.
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Zum Ende der Einspritzung wird die
Hebevorrichtung 5 so gesteuert, dass sie den inneren Teil 34 des
Kerns 3 freigibt, was dem Einspritzmaterial ermöglicht,
die Schale auszubilden, die die Tülle D schließt. Dann
wird der Verschluss 43 betätigt, um das Ausfließen des
Einspritzmaterials zum Abformungshohlraum K zu unterbrechen.
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Nach Erstarrung des eingespritzten
Materials, wird die Druckkraft F1 nicht länger aufgebracht und die Platten
P4 und P5 werden leicht voneinander beabstandet, während Luft
zwischen den Kern 3 und die Tube T eingeblasen wird. Die
relative Bewegung der Platten P4 und P5 ermöglicht dann dem Abstreifring 39,
sich vom Abformungszapfen 36 der Basis des Mantels J der
Tube zu lösen,
wobei dieses Lösen sich
entlang des Mantels J mit der Doppelwirkung der Bewegung der Platten
P4 und P5 und dem Druck der eingeblasenen Luft fortsetzt.
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Die Form wird dann an der Verbindungsebene
PJ geöffnet,
das heißt
durch relative Entfernung der Platten P3 und P4.
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Noch bevor die Öffnungsbewegung der Form an
der Fügungsebene
vollständig
beendet ist, werden die Gleitstücke 11 und 12 voneinander
entfernt, während
Luft durch den Luftkanal 13 eingeblasen wird.
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Die gebildete Tube T fällt dann
von selbst zwischen die beiden Teile, die die geöffnete Form an der Fügungsebene
bildet.
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Wie für den Fachmann bei der Lektüre der vorangehenden
Beschreibung verständlich
ist, bietet das Vorsehen der Verbindungsebene PJ zwischen der Düsenhalterung
und dem Abdruck in Bezug auf die Lösung, die darin besteht, sie
an der Basis des Mantels J der Tube vorzusehen, den Vorteil, dass
die Tube T aus der Form ausgestoßen werden kann, nachdem diese über eine
Länge von
kaum mehr als der Länge
der Tube geöffnet
wurde, während
eine Form, die über
eine Fügungsebene
an der Basis der Tube verfügt, über eine
ungefähr
doppelte Länge
geöffnet
werden muss, um zunächst
dem Kern zu ermöglichen,
dass er sich vom Abdruck löst,
dann der Tube, dass sie sich vom Kern löst.
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Außerdem versteht ein Fachmann,
obwohl die vorangehende Beschreibung nur einen einzigen Abformungshohlraum
K in der Anordnung von Platte P1 bis P8 darstellt, dass mehrere
Abformungshohlräume,
zum Beispiel 8, 16, 32 oder mehr in der
selben Anordnung von Platten ausgeführt sein können.
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Ebenso versteht der Fachmann, dass
der Ausdruck konisch, wie er hier auf die Zentrierflächen 101, 102, 201, 202, 301 und 302 angewendet
ist, eine breite Bedeutung annimmt, einschließlich jeglicher einer konischen
Fläche
funktionell äquivalenten Oberflächenform
in Hinblick auf die Zentrierung, die sie bewirken kann.
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In der Tat ist, obwohl eine konische
Fläche
im strengsten geometrischen Sinne eine gleichzeitig wirksame und
leicht herstellbare Fläche
darstellt, zum Beispiel eine pyramidale Fläche in der Bedeutung, die hier
dem Ausdruck konisch gegeben ist, in die Klasse der konischen Flächen eingeschlossen.