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Die vorliegende Erfindung betrifft eine verbesserte
Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren zum Blasformen gemäß den
Oberbegriffen der Ansprüche 1 bzw. 4, und insbesondere eine
Vorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen eines hohlen,
doppelwandigen Kunststoffartikels durch das Blasformen.
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Eine Blasformvorrichtung bzw. ein Blasformprozeß dieser Art
und speziell ein Blasformwerkzeug bzw. eine Form für eine
derartige Vorrichtung bzw. ein derartiges Verfahren sind aus
der DE 33 01 337 A bekannt, welche eine Form offenbart, in
der Verstärkungseinrichtungen, die im inneren,
wärmeisolierenden Teil jeder Formhälfte vorgesehen sind, aus einem Block
aus Kunststoffmaterial bestehen, welches kanalartige
Vertiefungen aufweist, die zusammen mit der angrenzenden
Innenfläche des inneren, eine Kontor aufweisenden
Hohlraumoberflächenteils der Formhälfte geschlossene rechteckige Kanäle für
ein Heiz- und/oder Kühlmedium für die Form bilden. Ähnliche
Blasformvorrichtungen bzw. -verfahren sind in der US-PS
3,784,344 offenbart, gemäß welcher die
Verstärkungseinrichtungen separate Platten sind, welche gleichzeitig einen
Fluidkanal definieren, sowie in der FR-OS 21 59 231, gemäß
welcher die Aussparungen in einer thermisch leitfähigen
Zwischenschicht vorgesehen sind, welche von einem externen
Formkörper umgeben ist oder durch ein entsprechend gefaltetes
Stück von blattförmigem Material gebildet wird, welche
ebenfalls von einem externen Formkörper umgeben ist.
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Allgemein ist das Blasformverfahren ein gut bekanntes
Verfahren zum Herstellen von hohlen Kunststoffartikeln. Anfänglich
war das Blasformverfahren auf die Herstellung hohler Artikel
mit einer festen Wand mit einer im wesentlichen konvexen
äußeren Umfangsfläche gerichtet. Die meisten derartigen
hohlen Artikel sind prinzipiell rotationssymmetrisch oder
symmetrisch zu einer Ebene. In neuerer Zeit wurde ein
modifiziertes Blasformverfahren zum Herstellen eines hohlen Artikels
mit einer prinzipiell konkaven, konvexen oder schalenförmigen
Gestalt mit einer hohlen Doppelwand vorgeschlagen.
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Dieses modifizierte Blasformverfahren verwendet eine Form,
die aus einer männlichen oder konvexen Formhälfte und einer
weiblichen oder konkaven Formhälfte besteht, wobei die beiden
Formhälften einen Formhohlraum mit konkaver Gestalt
definieren. Der Artikel des hohlen doppelwandigen Typs besitzt einen
konkaven inneren Oberflächenteil und einen konvexen äußeren
Oberflächenteil, welche beide die hohle Doppelwand bilden,
wobei zwischen den beiden Oberflächenteilen im wesentlichen
über die gesamte Fläche derselben ein im wesentlichen
gleichförmiger kleiner Spalt vorhanden ist. Die meisten derartigen
hohlen, doppelwandigen Artikel sind so ausgebildet, daß sie
insgesamt eine Kontur haben, die relativ scharfwinklige Ecken
zeigt, da sie naturgemäß für die Verwendung anstelle
konventioneller Artikel mit fester Wand gedacht sind, die durch ein
normales Spritzgießverfahren oder ein Vakuumgießverfahren
hergestellt werden.
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In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, daß
beabsichtigt ist, mit dem modifizierten Blasformverfahren die Bildung
derartiger konvexer und konkaver Oberflächenteile zu
bewirken, von denen jeder über den gesamten Oberflächenbereich
soweit wie möglich eine gleichmäßige Kunststoffdicke besitzt;
es wurde jedoch festgestellt, daß es wahrscheinlich ist, daß
die Kunststoff- bzw. Kunstharzdicke an den Ecken kleiner ist
als in den übrigen Teilen der hohlen Doppelwand, und zwar
aufgrund der Natur des Blasformens. Ferner ist zu beachten,
daß die Form zur Verwendung beim modifizierten Blasformen
eine größere Hohlraumoberfläche mit einem kleineren
Hohlraumvolumen bzw. Hohlraum besitzt als dies bei den Formen der
Fall ist, die für eine Verwendung beim ursprünglichen
Blasformen gedacht sind. Aus diesem Grunde wird für das
modifizierte Blasformen eine beträchtlich höhere Formfähigkeit
gefordert als für das ursprüngliche Blasformen.
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Zum Abdecken dieses zwangsläufig auftretenden Problems bei
der Herstellung von Artikeln des doppelwandigen Typs wurden
verschiedene verbesserte Heiz- und Kühlsysteme für den Einbau
in eine Form vorgesehen.
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Beispielsweise besitzt bei einer vorbekannten
Blasformvorrichtung, wie sie in Fig. 3 gezeigt ist, die Form eine
männliche Formhälfte 3 und eine weibliche Formhälfte 4, die beide
vollständig aus metallischem Material hergestellt sind. Jede
Formhälfte 3, 4 besitzt im Abstand voneinander eingebettete
Rohre 5 oder im Abstand voneinander ausgebildete durchgehende
Öffnungen in dem metallischen Körper in der Nachbarschaft
einer Hohlraumoberfläche 3a bzw. 4a. Die Rohre werden
verwendet, um die Hohlraumoberfläche, welche bei dem letzten
Formzyklus abgekühlt wurde, mittels eines Heizmediums, wie zum
Beispiel heißem Wasser, auf eine Temperatur von 20ºC bis 80ºC
aufzuheizen, die erforderlich ist, ehe ein Formhohlraum einen
Schlauch 2 aus einem heißen plastifizierten Kunstharz
aufnehmen kann, welcher von einem Extruder 1 extrudiert wird.
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Mit dem Heizen der Hohlraumoberflächen wird beabsichtigt, die
Funktion der Hohlraumoberflächen im Zusammenwirken mit dem
heißen Schlauch zu fördern, der durch Einblasen von Luft
unter Verwendung eines Luftinjektors gezwungen wird, sich
auszudehnen, um zu bewirken, daß der sich ausdehnende Schlauch
insgesamt wirksam längs der Hohlraumoberflächen deformiert
wird und sich passend an diese anlegt. Dieselben Rohre 5
werden während des gleichen Formzyklus verwendet, um die
Hohlraumoberfläche der Form dadurch zu kühlen, daß man
unmittelbar, ehe das Blasformen beendet ist, ein Kühlmedium durch
dieselben fließen läßt, um auf diese Weise den geformten
Artikel in dem Hohlraum abzukühlen. Diese Heiz- und
Kühlschritte werden in jedem Formzyklus ausgeführt.
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Gemäß einem anderen Stand der Technik, der in der JP-B-63-
2769 offenbart ist und der für eine Herstellung nicht eines
hohlen, doppelwandigen Artikels, sondern eines normalen
hohlen Artikels, wie zum Beispiel einer Kunststoffflasche,
gedacht ist, obwohl er auch für die Herstellung von derartigen
hohlen, doppelwandigen Artikeln eingesetzt werden kann, sind
im Abstand voneinander vorgesehene Kanäle, die in den
vollständig aus einem metallischen Material bestehenden
Formhälften ausgebildet sind, denjenigen gemäß an erster Stelle
genannten Stand der Technik ähnlich, jedoch von diesen insofern
verschieden, als ein Laminatfilm, bestehend aus einem
elektrischen Isolationsfilm und einem elektrischen Leiterfilm,
der darauf als Beschichtung angebracht ist, verwendet wird,
wobei der Laminatfilm an einer entsprechenden
Hohlraumoberfläche jeder Formhälfte über die gesamte Fläche derselben
befestigt wird. Das Heizen wird bewirkt, indem man einen Strom
durch den befestigten Film fließen läßt, und das Kühlen wirk
bewirkt, indem man ein Kühlmedium durch die Kanäle fließen
läßt.
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Ein anderer Stand der Technik, wie er in der JP-OS 59-54524
offenbart ist, ist auf eine Blasformvorrichtung gerichtet,
wie sie in Fig. 4 gezeigt ist. In einer männlichen Formhälfte
3, die vollständig aus einem metallischen Material
hergestellt ist, sind im Abstand voneinander Kanäle 5 an den Ecken
der Hohlraumoberfläche 3a ausgebildet, durch die ein
Kühlmedium fließt, und elektrische Heizwicklungseinheiten 6 sind in
dieselbe in der Nähe der Ecken eingebettet, und eine
weibliche Formhälfte 4, die vollständig aus metallischem Material
hergestellt ist, ist mit denselben Heizwicklungseinheiten 6
versehen, die in dieselbe in der Nähe der Ecken der
Hohlraumoberfläche 4a eingebettet sind, wobei außerdem zwei
Gruppen von perforierten Scheiben 7 und 8 in derselben an den
Ecken angeordnet sind, wobei die erste Gruppe von Scheiben 7
einem Kanal zugeordnet ist, der in der Formhälfte ausgebildet
ist und mit einer Quelle für kaltes Gas kommuniziert, und
wobei die zweite Gruppe von Scheiben 8 anderen Kanälen 10
zugeordnet ist, die in der Formhälfte ausgebildet sind, um das
kalte Gas abzuführen, welches von der ersten Gruppe von
Scheiben 7 dem Formhohlraum zugeführt wird. Alternativ können
die Kühlkanäle 5 der männlichen Formhälfte 3 durch einige der
ersten und der zweiten Gruppen von Scheiben 7 und 8 und
diesen zugeordnete Kanäle 9 und 10 ersetzt werden, wie
diejenigen der weiblichen Formhälfte oder der ersten und der zweiten
Gruppe von Scheiben 7 und 8 der weiblichen Formhälfte 4 durch
dieselben Kühlkanäle ersetzt werden können, wie sie in der
männlichen Formhälfte 3 vorhanden sind. Die
Heizwicklungseinheiten 6 werden betätigt, um die Hohlraumoberflächen zu
erwärmen, ehe ein Schlauch 2 heißem, plastifiziertem Kunstharz,
welcher von einem Extruder 1 extrudiert wird, in den
Formhohlraum eingeführt wird. Während der Schlauch dabei ist,
sich in dem Hohlraum auszudehnen, und zwar aufgrund des in
den Schlauch aus einem Gasinjektor oder einem Gasblaszapfen
eingeblasenen Gases, wird ein kaltes Gas oder ein flüssiges
Medium gezwungen, durch die Kühlkanäle 5 der männlichen
Formhälfte 3 zu fließen, um die Eckteile der Hohlraumoberfläche
abzukühlen, und ein kaltes, gasförmiges Medium wird
gezwungen, von der ersten Gruppe von Scheiben 7 in den Hohlraum zu
fließen, und wird von der zweiten Gruppe von Scheiben 8
abgelassen, um auf diese Weise Teile des Schlauches zu kühlen,
die geformt werden müssen, um Eckbereiche eines fertigen
Artikels zu bilden.
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Das Heiz- und Kühlsystem ist dafür vorgesehen, wirksam zu
verhindern, daß der durch Blasformen hergestellte Artikel
Eckbereiche bzw. -teile hat, die bezüglich der übrigen Teile
eine geringere Dicke haben, wodurch ein durch Blasformen
hergestellter hohler, doppelwandiger Artikel geschaffen wird,
bei dem die Harzdicke über die gesamte Oberfläche geringere
Schwankungen aufweist.
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Die JP-OS 59-54524 offenbart kein Abkühlen des geformten
Artikels in dem Formhohlraum unmittelbar vor dem Öffnen der
Form; es wird jedoch natürlicherweise angenommen, daß der
geformte Artikel unter Verwendung der Kühlkanäle 5 abgekühlt
wurde. Dennoch bleibt die Frage offen, wie wirksam die Kanäle
5, die ursprünglich dafür vorgesehen waren, die Eckbereiche
der Hohlraumoberflächen abzukühlen, beim Abkühlen des
geformten Artikels insgesamt arbeiten.
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Die vorstehend angesprochenen Lösungen gemäß dem Stande der
Technik sind in der Lage, gewisse Verbesserungen für
hochwertigere Artikel zu erreichen, insbesondere für Artikel mit
einer hohlen Doppelwand, bei der die Harzdicke geringere
Schwankungen aufweist, leiden jedoch - mit Ausnahme der
Lösung gemäß der DE-OS 33 01 337 - insofern unter einem
ernsthaften Problem, als das eingesetzte Heiz- und Kühlsystem,
welches in die Form eingebaut ist, dazu führt, daß ein
Blasformzyklus eine erheblich längere Zeit benötigt als der oben
erwähnte ursprüngliche Blasformprozeß zum Herstellen hohler
Artikel mit festen Wänden. Dies ist darauf zurückzuführen,
daß bei dem ursprünglichen Blasformprozeß nicht ständig
sowohl Heiz- als auch Kühlschritte angewandt werden, sondern
vielmehr nur ein Kühlschritt vorgesehen ist, um den geformten
Artikel abzukühlen, ehe er aus einer Form entfernt wird. In
diesem Zusammenhang ist anzumerken, daß das modifizierte
Blasformverfahren zusätzlich zu der Zeit für den
Abkühlschritt bei jedem Formzyklus stets die Zeit benötigt, die für
den Heizschritt erforderlich ist.
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Ferner ist es sehr wichtig, zu beachten, daß bei dem
modifizierten Blasformverfahren abwechselnd und wiederholt ein
Erwarmen und ein Abkühlen der Form erforderlich ist, während
der Form- bzw. Blaszyklus wiederholt wird.
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Die Erfinder des Anmeldungsgegenstandes haben erkannt, daß
die obige Wiederholung eine erhebliche Betriebsverzögerung
aufgrund des abwechselnden Kühlens und Erwärmens verursacht,
mit dem Ergebnis, daß die Formzykluszeit durch die
betriebsmäßige Verzögerung verlängert wird.
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Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine
Blasformvorrichtung anzugeben, welche eine verbesserte Form umfaßt,
welche die oben aufgeführten Probleme mit der betriebsmäßigen
Verzögerung des Erwärmens und Abkühlens der Form und mit der
Änderung der Kühlwirkung an der Oberfläche des Formhohlraums
überwindet.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein
Blasformverfahren anzugeben, welches mit der obigen verbesserten Form
arbeitet und bei dem die Heiz- und Kühlschritte in der Weise
kombiniert werden, daß in einem kurzen Zyklus ein hohler
doppelwandiger Artikel hoher Qualität durch Blasformen
hergestellt wird.
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Diese Ziele gemäß der Erfindung werden mit Hilfe der
Vorrichtung gemäß Anspruch 1 bzw. mit Hilfe des Verfahrens gemäß
Anspruch 4 erreicht.
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Die Erfinder des Anmeldungsgegenstandes hatten als erste die
Idee, die Probleme des Standes der Technik zu überwinden,
gemäß welchem jede Formhälfte hauptsächlich aus einer dünnen
Metallschicht bestand, die in ein Heiz- und Kühlsystem zum
Heizen und Kühlen der metallischen Schicht integriert war,
wobei die metallische Schicht selbst eine konturenaufweisende
Hohlraumoberfläche bildete, und zwar dadurch, daß die
betriebsmäßige Verzögerung beim Heizen und Kühlen der Form und
eine Schwankung der Kühlwirkung an der Hohlraumoberfläche,
wie sie beim Stand der Technik auftrat, vermieden wurde.
Diese Idee wäre vernünftig und realisierbar, solange die
dünne metallische Hohlraumoberflächenschicht durch
irgendwelche Einrichtungen in einem solchen Maße angemessen verstärkt
würde, daß ein Widerstand gegen einen Formschließdruck und
den Blasformdruck ermöglicht wurde, welcher durch das Blasgas
ausgeübt wurde, welches in den Schlauch eingeführt wurde.
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Diese Idee steht in deutlichem Kontrast zum Stande der
Technik, bei dem jede Formhälfte aus einem metallischen Block
hergestellt wird, der eine im wesentlichen würfelförmige
Gestalt besitzt, wobei eine der Blockoberflächen konturiert
ist, um die Hohlraumoberfläche zu bilden. Es liegt auf der
Hand, daß die konventionelle Form aus zwei Formhälften, die
durch Metallblöcke gebildet werden, eine wesentlich größere
Wärmekapazität haben muß als die oben angenommene Form mit
den dünnen Metallschichten. Eine solche große Wärmekapazität
verursacht eine nachteilige betriebsmäßige Verzögerung
aufgrund des Heizens und des Kühlens.
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Die vorliegende Erfindung umfaßt die obige Idee in
Kombination mit einer weiteren kritischen Idee, nämlich der Idee,
daß ein Isolator, welcher eine erhebliche thermische
Isolierung bewirkt, selbst die oben erwähnten
Verstärkungseinrichtungen bildet. In diesem Zusammenhang ist zu beachten, daß
die vorliegende Erfindung aufgrund der Tatsache vorteilhaft
und vernünftig ist, daß der Formdruck und der
Formschließdruck, die während des Blasformens zur Anwendung kommen,
wesentlich niedriger sind als die Drücke, mit denen beim
Spritzgießen gearbeitet wird. In diesem Zusammenhang können
ohne weiteres verschiedene Arten von Verstärkungsmitteln in
Kombination mit einer dünnen Hohlraumoberflächenschicht aus
metallischem Material verwendet werden. Das metallische
Material ist vorzugsweise ein Material, welches eine hohe
Wärmeleitfähigkeit besitzt.
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Bei der Form gemäß vorliegender Erfindung kann ein
verbessertes Blasformverfahren angewandt werden, bei dem ein Schlauch
aus plastifiziertem Kunstharz, welcher von einem Extruder
extrudiert wurde, insgesamt an seiner äußeren Oberfläche mit
Hilfe einer U-förmigen Strahlungsheizung vorgeheizt wird, ehe
die Haupterhitzung desselben erfolgt. Die U-förmige
Strahlungsheizung heizt nicht nur den Schlauch, sondern auch die
Hohlraumoberflächen der Formhälften, während die Form offen
ist. Alternativ wird der Schlauch zusätzlich zu einer solchen
Vorheizung insgesamt an seiner inneren Oberfläche vorgeheizt,
indem man ein heißes Blasgas verwendet, während der Schlauch
dabei ist, sich aufgrund des Blasgases auszudehnen.
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Das oben angesprochene Heizen und Kühlen sind bei der
Herstellung von hochwertigen Artikeln mit hohler Doppelwand
sowie bei der Verkürzung des Formzyklus um eine im Vergleich
zum Stande der Technik erhebliche Zeit vorteilhaft, da mit
der Form gemäß vorliegender Erfindung die betriebsmäßige
Verzögerung aufgrund des Heizens und Kühlens vermieden wird.
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Weiterhin sorgt der innere wärmeisolierende Bereich für eine
beträchtliche thermische Isolation gegen eine
Wärmeübertragung auf denselben von dem inneren, mit einer Kontur
versehenen Schalen- bzw. Formteil.
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Die oben angesprochenen Kanäle für das Heizmedium können als
Einrichtungen zum Kühlen des inneren, mit einer Kontur
versehenen Schalenteils verwendet werden, indem man ein Kühlmedium
durch sie hindurchleitet.
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Alternativ können die Kanäle für das Heizmedium als
Einrichtungen zum Heizen und Kühlen des inneren, mit einer Kontur
versehenen Schalenteils verwendet werden, indem man
abwechslend ein Heizmedium und ein Kühlmedium durch die Kanäle
leitet; alternativ können einige der Heizmittelkanäle als
Einrichtungen zum Erwärmen des inneren, mit einer Kontur
versehenen Schalenteils vorgesehen sein, indem man ein Heizmedium
durch dieselben leitet, während die übrigen Heizmittelkanäle
als Einrichtungen zum Kühlen derselben vorgesehen sind, indem
man ein Kühlmedium durch dieselben leitet.
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Weiterhin wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein
Blasformverfahren zum Herstellen hohler Kunststoffartikel unter
Verwendung
der oben angesprochenen Form angegeben, welche einen
anderen inneren, wärmeisolierenden Bereich aufweist als den
permeablen porösen Block. Dieses Verfahren umfaßt die
folgenden Schritte: Ein Schlauch aus plastifiziertem Material wird
in einen Spalt zwischen den Formhälften extrudiert, während
die Form offen ist; es wird Gas in den Schlauch geblasen,
zumindest während die Form geschlossen ist, so daß der Schlauch
geformt wird, um einen hohlen Artikel zu bilden; und der
geformte Artikel wird abgekühlt unmittelbar ehe die Form
geöffnet wird. Die inneren mit einer Kontur versehenen Mantelteile
bzw. schalenförmigen Teile der Formhälften an ihren
Oberflächen und der Schlauch an seiner äußeren Oberfläche werden
beide unter Verwendung einer sofort wirksamen U-förmigen
Strahlungsheizung erwärmt, die in dem Spalt der Form derart
angeordnet ist, daß sie den Schlauch unmittelbar vor dem
Schließen der Form teilweise umgibt. Das Kühlen des geformten
Artikels wird an der äußeren Oberfläche desselben bewirkt,
indem man den inneren schalenförmigen Teil der Form dadurch
abkühlt, daß man durch die Heizmittelkanäle der Form ein
Kühlmedium fließen läßt.
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Das Beheizen des Schlauches wird zusätzlich an der
Innenfläche desselben bewirkt, indem man heißes Gas in den Schlauch
einbläst, während man ein Herausfließen des Blasgases aus dem
Schlauch gestattet, wobei das eingeblasene heiße Gas wie ein
Blasgas einen internen Druck auf den Schlauch ausübt, um den
Schlauch gegen die Form zu zwingen und den geformten Artikel
herzustellen.
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Weiterhin wird das Abkühlen des Gegenstandes zusätzlich an
der inneren Oberfläche desselben bewirkt, indem man im
Anschluß an das Blasgas kaltes Gas in den Artikel bläst,
während man das Blasgas aus dem Artikel ausströmen läßt, wobei
bewirkt wird, daß das heiße Blasgas und das kalte Blasgas
abwechselnd ließen, während die Form geschlossen ist.
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Vorzugsweise werden die mit einer Kontur versehenen inneren
schalenförmigen Teile der Form an ihren Oberflächen auf eine
Temperatur von 90º bis 200ºC erhitzt.
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Einzelheiten der Erfindung werden aus der nachfolgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels deutlich werden, wenn
dieses in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen
betrachtet wird. Es zeigen:
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Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch eine
Blasformvorrichtung mit einer Form mit einem
integrierten Heiz- und Kühlsystem zum
Herstellen hohler, doppelwandiger Artikel gemäß der
vorliegenden Erfindung;
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Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung
gemäß der Erfindung; und
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Fig. 3 und 4 der Darstellung gemäß Fig. 1 entsprechende
Darstellungen mit konventionellen Formen.
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Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist auf
eine Blasformvorrichtung und ein Blasformverfahren zum
Herstellen hohler doppelwandiger Artikel gerichtet und wird
nunmehr unter Bezugnahme auf Fig. 1 und 2 beschrieben werden.
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Gemäß Fig. 1 umfaßt die Vorrichtung einen Extruder 1 mit
einer Düse zum Extrudieren eines Schlauches 2 aus
plastifiziertem Kunstharz, eine Form, die aus einer männlichen
Formhälfte 3 und einer weiblichen Formhälfte 4 besteht, und eine
sofort wirksame U-förmige Strahlungsheizung 60. Die sofort
wirksame Strahlungsheizung umfaßt vertikal ausgerichtete
rohrförmige Lampen, die derart in einem U-förmigen
Rahmenkörper angeordnet sind, daß jede Lampe Strahlen im nahen
Infrarotbereich in radialer Richtung abstrahlt. Eine derartige
Lampe kann an sich eine konventionelle Lampe sein. Die Form
besitzt eine Gasauslaßöffnung, durch welche Luft vorab in den
Schlauch geblasen wird, nachdem der Schlauch an seinem freien
Ende versiegelt ist, um zu verhindern, daß der Schlauch an
sich selbst haftet, bevor ein normaler Blasschritt ausgeführt
wird. Jede Formhälfte 3 oder 4 ist aus einem äußeren
Schalenbzw. Mantelbereich A eines schalenförmigen Gehäuses und einem
inneren wärmeisolierenden Bereich B zusammengesetzt. Der
äußere Mantelbereich A besitzt einen inneren, mit einer
Kontur versehenen Hohlraumoberflächenteil 20, der aus einem
metallischen Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit hergestellt
ist, wie zum Beispiel einer Al-Legierung oder einer
Cu-Legierung, sowie obere, bodenseitige und seitliche Rahmenteile 40
und einen Stützrahmenteil 50, der aus Eisen hergestellt ist.
Der innere, mit einer Kontur versehene
Hohlraumoberflächenteil 20 und die Rahmenteile 40 und 50 bestehen aus relativ
dünnen Platten und definieren den inneren, mit einer Kontur
versehenen Hohlraumoberflächenteil 20 und eine im
wesentlichen würfelförmige Formkontur. Die inneren, mit einer Kontur
versehenen Hohlraumoberflächenteile 20 haben die gewünschte
männliche bzw. weibliche Kontur und definieren gemeinsam
einen Formhohlraum. Jeder mit einer Kontur versehene innere
Hohlraumoberflächenteil 20 besitzt viele durchgehende
Öffnungen 21 zum Hindurchleiten eines Heizmediums durch denselben,
wie dies in Fig. 1 gezeigt ist.
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Der innere wärmeisolierende Bereich B wird durch den äußeren
Mantelbereich A definiert und ist mit einem Füller gefüllt,
der aus einem nicht-metallischen Material, wie zum Beispiel
Siliziumoxidsand, Stein, Keramik, Epoxydharz, Phenolharz,
ungesttigtes Polyesterharz, Polyurethanharz oder dgl.,
besteht.
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Der Füller ist vorzugsweise ein poröser Block oder besitzt
eine wabenförmige Struktur. Was das Harzmaterial anbelangt,
so wird der Füller vorzugsweise durch einen Block von
geschäumtem Kunstharz gebildet.
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Der innere wärmeisolierende Bereich B mit dem vorstehend
erwähnten Füller sorgt für eine erhebliche Wärmeisolation gegen
eine Übertragung von dem inneren, eine Kontur aufweisenden
Hohlraumoberflächenteil 20 und bildet ferner eine Einrichtung
zum Verstärken des äußeren Mantelbereichs A, welcher aus dem
inneren, eine Kontur aufweisenden Hohlraumoberflächenteil 20
und den Rahmenteilen 40 und 50 besteht, gegen einen
Blasformdruck und einen Formschließdruck.
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Die weibliche Formhälfte 4 ist mit zwei konventionellen
Sonden (nicht gezeigt) versehen, die im Körper der Form
angeordnet sind, und zwar eine zum Einführen eines unter Druck
stehenden Blasgases in den Schlauch und eine andere zum Ablassen
des Gases aus dem Schlauch während des Blasformschrittes. Das
Heiz- und Kühlsystem wird in der Vorrichtung, wie in Fig. 2
gezeigt, vorgesehen.
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Eine teilweise flexible Leitung 51 ist so ausgebildet, daß
eine Quelle für ein Heizmedium und eine Quelle für ein
Kühlmedium durch dieselbe mit den durchgehenden Öffnungen 21 in
Fig. 1 verbunden sind, um das jeweilige Heizmedium derart in
die Form einzuführen, daß die inneren, mit einer Kontur
versehenen Hohlraumoberflächenteile 20 hauptsächlich
alternierend
erwärmt oder gekühlt werden. Das Heizmedium wird aus der
Form durch die Öffnungen 21 in Fig. 1 abgeführt und
anschließend durch die Leitung 51. Das Heiz- und Kühlsystem ist
ferner mit einer Leitung 52 versehen, die von einer Quelle für
heißes Blasgas und einer Quelle für kaltes Blasgas ausgeht.
Beide Quellen werden alternierend mit der oben erwähnten
Zuführsonde verbunden.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Schlauch aus
plastifiziertem Kunstharz von der Düse nach unten extrudiert.
Das freie offene Ende des Schlauches wird unter Verwendung
eines Klemmwerkzeugs unmittelbar nachdem der Schlauch aus der
Düse erscheint geschlossen bzw. mit sich selbst versiegelt.
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Dem abgedichteten Schlauch wird aus der Auslaßöffnung der
Düse Vorblasluft zugeführt. Die U-förmige Strahlungsheizung
60 wird bei geöffneter Form in ihre Arbeitsposition zwischen
den Formhälften 3 und 4 bewegt und dort gehalten. Der
Schlauch erstreckt sich nach unten längs eines normalen
Laufwegs, der durch das Innere der U-förmigen Strahlungsheizung
60 gebildet wird. Unmittelbar nachdem das geschossene Ende
des Schlauches die U-förmige Heizung 60 passiert hat, wird
die Heizung in horizontaler Richtung aus der Arbeitsposition
in eine Ausgangsposition außerhalb der Form zurückgezogen,
und das Extrudieren des Schlauches wird bis zum nächsten
Zyklus unterbrochen.
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Während sich die U-förmige Heizung in der Arbeitsposition
befindet, wird der sich nach unten erstreckende Schlauch an
seiner äußeren Oberfläche durch die Heizung erwärmt, und die
Formhälften 3 und 4 werden gleichzeitig von derselben Heizung
an ihren inneren konturierten Hohlraumoberflächen erwärmt. Da
die inneren konturierten Hohlraumoberflächenteile 20 sehr
dünn sind und eine geringe Wärmekapazität sowie eine hohe
Wärmeleitfähigkeit besitzen, werden diese Oberflächen
innerhalb kurzer Zeit von der U-förmigen Strahlungsheizung 60
wirksam erwärmt.
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Das Beheizen mittels der U-förmigen Strahlungsheizung 60 wird
vorzugsweise durchgeführt, bis die Hohlraumoberflächen der
Form auf eine Temperatur von 90º bis 200ºC gebracht sind. In
der Zwischenzeit wird der Schlauch, insbesondere an seiner
äußeren Oberfläche, auf Raumtemperatur abgekühlt, während er
aus der Düse extrudiert wird, mit dem Ergebnis, daß die
äußere Oberfläche des Schlauches härter wird als der innere
Teil des Schlauches. Eine solche gehärtete Oberfläche des
Schlauches führt dazu, daß ein durch Blasformen hergestellter
Artikel eine niedrigere Oberflächenqualität hat. Unter diesen
Umständen bewirkt das oben angesprochene Beheizen mit Hilfe
der U-förmigen Strahlungsheizung, daß eine gehärtete
Oberfläche des Schlauches in einem solchen Maße aufgeweicht wird,
daß eine hohe Formfähigkeit mit einer hohen
Oberflächenqualität erhalten wird.
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Bei der Unterbrechung des Extrudierens werden beide
Formhälften 3 und 4 in entgegengesetzten Richtungen zueinander
bewegt, um die Form um den vorgeblasenen Schlauch darin zu
schließen, während der Schlauch 2 von der Form aufgenommen
wird. Heiße Luft als Heizmedium und anschließend normales
Blasgas werden kontinuierlich in den von der Form
aufgenommenen Schlauch geblasen, wenn die Form geschlossen ist, und
zwar durch eine der Blassonden, nämlich die Speisesonde, und
die heiße Luft wird durch die andere Sonde, nämlich die
Belüftungssonde, abgeführt. Die genannten Sonden stehen derart
vor, daß sie in die erweichte Kunstharzwand des Schlauches
eindringen, welcher aufgrund des Vorblasgases als hohles
Element
erhalten geblieben ist. Während des Schließens der Form
wird der Schlauch zwangsläufig längs der Linie des tiefen,
konkav ausgebildeten Formhohlraums verformt.
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Das heiße Blasgas übt einen Druck aus, um den Schlauch gegen
die Formhohlraumoberfläche zu pressen, so daß der
vorverformte Schlauch längs der Linie bzw. des Verlaufs des
Hohlraums vollständig verformt wird.
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Die Form wird an dem inneren konturierten Hohlraumflächenteil
20 erhitzt, ehe sie geschlossen wird, indem man heißes Wasser
oder eine andere Flüssigkeit durch die Öffnungen 21 fließen
läßt, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist, mit dem Effekt, daß der
expandierte Schlauch an seiner äußeren Oberfläche erwärmt
wird, die in Kontakt mit den Hohlraumoberflächen steht. Das
Erhitzen des Schlauches sowohl an seinen inneren als auch an
seinen äußeren Oberflächen und der Hohlraumoberflächen der
Formhälften ist sehr vorteilhaft, will man eine solche tiefe
Verformung des Schlauches vornehmen und führt zu einer hohen
Oberflächenqualität des resultierenden Artikels und zu
erheblich weniger Schwankungen der Harzdicke über die gesamte
Oberfläche des Artikels.
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Das Fließen des heißen Blasgases erfolgt abwechselnd mit dem
Fließen eines kalten Blasgases unter Verwendung derselben
Sonden zum Abkühlen eines geformten Artikels an seinen
inneren Oberflächen, wenn die inneren konturierten
Hohlraumoberflächenteile 20 der Form dadurch abgekühlt werden, daß man
ein Kühlmedium durch die Öffnungen 21 in Fig. 1 leitet.
Dieses Kühlschritte gewährleisten in Kombination, daß der
geformte Artikel im Vergleich zum Stande der Technik eine
höhere Oberflächenqualität aufweist.
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Obwohl verschiedene Arten von Heizschritten und Kühlschritten
angewandt werden, wie dies oben beschrieben wurde, ist der
Blasformzyklus kürzer als derjenige gemäß dem Stande der
Technik. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die vorliegende
Erfindung so ausgestaltet ist, daß hauptsächlich die
metallischen dünnen Hohlraumoberflächenteile 20, welche eine hohe
Wärmeleitfähigkeit und eine beachtlich geringe Wärmekapazität
haben, den Heiz- und Kühlschritten unterworfen werden.
Dagegen wird der innere Teil der Form nicht erheblich erhitzt und
gekühlt, da er in der Form im wesentlichen als thermischer
Isolator vorgesehen ist.
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Nachdem der geformte Artikel sowohl durch das kalte Blasgas
abgekühlt ist, welches durch den Artikel strömt, als auch
durch das Kühlmedium, welches durch die Form fließt, wird die
Form geöffnet und der geformte Artikel entfernt, wobei ein
oberer Teil des Schlauches, welcher außerhalb der Form
bleibt, von der Düse abgerissen wird. Als solches ist ein
Blasformzyklus beendet, und der nächste Zyklus beginnt in
einem Zustand, in dem die Form gekühlt wird. Dies bedeutet,
daß die Form einem wiederholten Heizen und Kühlen im Verlauf
sich wiederholender Zyklen unterworfen wird. Mit der Form
gemäß vorliegender Erfindung kann das Heizen der Form, welche
abgekühlt wurde, und anschließend das Kühlen der erhitzten
Form in kürzerer Zeit bewirkt werden und mit wesentlich
geringerer Schwankung über die gesamte Formoberfläche als gemäß
dem Stande der Technik, da lediglich ein kleiner Teil der
Form, das heißt der innere konturierte
Hohlraumoberflächenteil 20, dem Heizen und Kühlen unterworfen wird, während
gemäß dem Stande der Technik der gesamte Körper (der Form) dem
Heizen und Kühlen unterworfen wird.
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Das Kühlmedium kann kaltes Wasser sein; verflüssigtes
Kohlendioxid ist jedoch als Kühlmedium zu bevorzugen, wenn es in
einem gasförmigen Zustand verwendet wird. Dies ist
vorteilhaft beim Verkürzen der Kühlzeit und damit des
Blasformzyklus.
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Gemäß der vorliegender Erfindung ist es offensichtlich, daß
eine hohe Formfähigkeit selbst für einen hohlen,
doppelwandigen Artikel erreicht wird, welcher eine tiefe konvexe,
konkave oder schüsselförmige Gestalt und scharfwinklige Ecken
bei im wesentlichen gleichmäßiger Kunstharzdicke aufweist,
wobei eine hohe Oberflächenqualität und eine hohe
Abmessungsgenauigkeit über die gesamte Oberfläche in einem verkürzten
Arbeitszyklus erreicht werden können.