DE976187C

DE976187C - Verfahren zum Herstellen von einseitig voellig geschlossenen Hohlkoerpern aus in der Waerme formbaren Kunststoffen

Info

Publication number: DE976187C
Application number: DEP30589D
Authority: DE
Inventors: Zareh Dr Lorenian
Original assignee: DR ZAREH LORENIAN DUESSELDORF
Current assignee: DR ZAREH LORENIAN DUESSELDORF
Priority date: 1946-08-14
Filing date: 1949-01-01
Publication date: 1963-04-18
Also published as: US2801444A; GB688021A; AT182527B; DK83058C; CH284526A

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 18. APRIL 1963

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Das bekannte Preß- oder Spritzgußverfahren, welches zu einem der modernsten Verfahren zur Herstellung von Gegenständen wie Voll- und Hohlkörpern gehört, hat unter anderem folgende Unzulänglichkeiten. Es ist fast unmöglich oder sehr schwierig, mittels dieses Verfahrens Hohlkörper über eine gewisse Länge hinaus und insbesondere mit Wänden unter einer gewissen Dicke, desgleichen Vollkörper über eine gewisseLänge hinaus herzustellen, da der Werkstoff, der durch Kanäle an einem Punkt der Matrize eingeführt wird, innerhalb der Wände der Matrize sich abkühlt und sich erhärtet, bevor der Gegenstand fertig geformt ist. Um dies zu vermeiden, wird die Matrize oft angewärmt, und man benötigt bei jeder Operation eine gewisse Zeit zum Anwärmen und Abkühlen der Matrize, was Schwierigkeiten mit sich bringt und die Produktionsgeschwindigkeit herabsetzt.

Ebenso ist es bekannt, hohle Gegenstände mit einem geschlossenen Ende, besonders Flaschen und Behälter mit Hals, durch Blasen mittels Druckluft herzustellen; wobei erst einmal ein Rohr aus unter Wärme formbaren Werkstoffen aus einer Düse herausgebracht wird. Dieses Rohr wird dann entweder außerhalb der Matrize oder innerhalb der Matrize an dem Ende geschlossen bzw. zusammengeschweißt, ohne hierbei eine genaue Form, Wandstärke oder Dicke zu haben, die der endgültigen

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Form, Wandstärke oder Dicke eines Teiles des zu fabrizierenden Gegenstandes entspricht. Anschließend wird der Werkstoff, der in Rohrform aus der Düse herauskommt, durch Blasen mittels Preßluft so gedehnt, daß er sich an die Wandungen der Matrize anlegt. Bei dieser Art der Fabrikation müssen Werkstoffzuführung und Luftdruck bzw. Luftzuführung sehr genau aufeinander abgestimmt sein, da sonst der zu blasende Gegenstand platzt

ίο oder in den Wandungen ungleich stark wird. Ferner muß der Werkstoff durch genau geregelte Zuführung von Wärme in einem so plastischen Zustand gehalten werden, daß ein gleichmäßiges Ausdehnen des Werkstoffes durch den Luftdruck erfolgen kann, d. h. auch die Verteilung der Wärme über den ganzen Gegenstand muß während des gesamten Blasprozesses eine ganz gleichmäßige sein, da sonst die wärmeren, weicheren Teile sich stärker ausdehnen als die kälteren, härteren Teile. Es

ao geht aus dem Gesagten klar hervor, daß eine genaue Dimensionierung der Wandstärken hierbei unmöglich ist und der Prozeß sehr komplizierte und teure Maschinen benötigt.

Die Erfindung macht es sich zur Aufgabe, die Nachteile der bekannten Verfahren zu beseitigen und die Möglichkeit zu schaffen, aus jedem in der Wärme formbaren Kunststoff einseitig völlig geschlossene Hohlkörper mit beliebigen voneinander unabhängigen Stärken von Seiten- und Stirnwänden mit demselben Werkzeug in einem Arbeitsgang herzustellen.

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren, bei dem der Kunststoff in warmem verformbarem Zustand über einen Kern durch dessen Halterung hindurch in einen zwischen dem Kern und der diesen umgebenden Form frei gehaltenenHohlraum eingepreßt wird und anschließend unter axialem Verschieben von Kern und Form gegeneinander die an den bereits entstandenen Teil des Hohlkörpers anschließenden Wandteile aus nachgefördertem Kunststoff erzeugt werden.

Erfindungsgemäß wird die vorerwähnte Aufgabe

durch die Kombination der Gesamtheit der folgenden Merkmale gelöst:

a) Die Hohlform, welche der gesamten Außenform des herzustellenden Körpers oder nur einem Teil derselben entspricht, wird vor Beginn der Herstellung des Hohlkörpers so weit über einen feststehenden Kern geschoben, daß zwischen der Stirnfläche des Kerns und der Bodenfläche der Form ein ununterbrochener Hohlraum entsteht, der der Dicke des völlig geschlossenen, zuerst entstehenden Teils (Boden- oder Kopfteil) des herzustellenden Hohlkörp ers entsp rieht;

b) ein ein Vakuum verhinderndes Mittel wird zwischen die Stirnfläche des Kerns, den Hohlkörperboden und die allmählich hergestellten Wandteile des Hohlkörpers durch das geöffnete Schließorgan hindurch eingeführt;

c) während des Füllens des Hohlraumes mit Kunststoff wird unter Beibehaltung der Lage

der Form in bezug auf den Kern, die in dem Hohlraum befindliche Luft unter dem Druck des Kunststoffes durch eine am Boden der Form befindliche, absperrbare Öffnung abgeführt, und nach Füllen des Hohlraumes mit Kunststoff wird die absperrbare Öffnung durch diesen geschlossen;

d) die Form wird bei der Verarbeitung thermoplastischer Kunststoffe gekühlt und bei der Verarbeitung thermisch härtbarer Kunststoffe beheizt, wobei das das Vakuum verhindernde Mittel je nach Art des Kunststoffes zugleich zur Kühlung bzw. zur Heizung mit herangezogen wird;

e) nach beendigter Füllung des Hohlraumes mit den Boden des Hohlkörpers bildendem Kunststoff wird mit dem Verschließen der absperrbaren öffnung so\vohl die Form allmählich unter Nachschub des für die Wandteile des Hohlkörpers erforderlichen Kunststoffes von dem feststehenden Kern in axialer Richtung mit geregelter Geschwindigkeit entfernt und gleichzeitig ein Schließorgan an der Stirnfläche des Kerns geöffnet, welches eine von einem Isolierraum gegen die Übertragung der äußeren Temperatur des Kerns isolierte Leitung im Kern verschließt.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens nach der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß vor Beginn und während des Herstellungsvorganges des Hohlkörpers durch öffnungen der Wände der Hohlform die Luft aus der Hohlform abgesaugt wird.

Zweckmäßig wird bei alledem das Verfahren so geführt, daß als ein A^akuum verhinderndes Mittel das Material in den Hohlkörper eingebracht wird, für welches der Hohlkörper als Behälter dienen soll.

Die Zeichnungen stellen schematisch ein Beispiel des Verfahrens nach der Erfindung in seiner Anwendung auf die Herstellung von Tuben mit einer für das Verfahren geeigneten Vorrichtung dar, und zwar zeigen

Fig. ι und 1 a in zwei Teilen einen Längsschnitt durch einen Kern und eine Form vor Beginn der Herstellung, wobei Fig. 1 a den Hauptkörper des Kerns zeigt, der in die Maschine zum Einführen des Werkstoffes eingeschraubt wird,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch den Kern und die Form während des Verlaufes der Herstellung,

Fig. 3 die geöffnete und von dem Kern getrennte Form nach der Herstellung mit der hergestellten Tube zwischen ihren Teilen,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch die Form und den Kern während des Verlaufes der Herstellung, wobei der Hohlkörper während der Herstellung mit einem Stoff, für den er als Behälter oder Verpakkung dienen soll, gefüllt wird.

In der Zeichnung bezeichnet 1 den Hauptkörper des Kerns, an den die anderen den Kern bildenden Teile montiert sind und der an einer (nicht gezeigten) Maschine zum Einführen des Werkstoffes

(Spritzpresse, Schneckenpresse od. dgl.) befestigt ist. Der Kern besteht aus dem beweglichen Außenmantel 3, der als Distanzstück dient und auf der Führung 6 gleitet. Die Führung 6, die mit der röhrenförmigen Verlängerung 5 α des Teiles 5 an der Stelle 6 a verschraubt und festgehalten ist, bildet mit der Verlängerung S α des Teiles 5 den Kanal 7 für Heiz- oder Kühlmittel, die durch die Röhre 19 eingeführt und durch die Röhre 19 a ab~ geführt werden. Es kann auch in den Kanal 7 ein elektrischer Heizwiderstand eingebaut sein. Die Heizung dient dazu, den Werkstoff 23 innerhalb des Kanals 26 in warmem verformbarem Zustand zu erhalten, die Kühlung dient dazu, bei Überschreiten der für den Werkstoff richtigen Temperatur die Temperatur des Werkstoffes herabzusetzen. Zusammen mit dem Außenmantel des Rohres 10 bildet die röhrenförmige Verlängerung 5 a des Teiles 5 den Kanal 26, durch welchen der Werkstoff 23

ao zur Werkstoffaustrittsöffnung 25 befördert wird.

An der Werkstoffaustrittsöffnung 25 ist eine ringförmige Aussparung 24 vorgesehen, die das zügige und gleichmäßige Absetzen des Werkstoffes unterstützt. Die Größe dieser ringförmigen Aussparung kann während des Arbeitsganges durch die Bewegung des Außenmantels 3 des Kerns verändert werden. Hierdurch werden die Geschwindigkeit und die Stärke des Flusses des Werkstoffes verändert, was für die Einhaltung der gewünschten Wandstärke, besonders bei Gegenständen mit stark veränderlichen Wandstärken wesentlich ist. Der Außenmantel 3 des Kerns wird durch den Kolben 4 bewegt, der seinerseits durch Druckluft angetrieben wird, die durch die Bohrungen 21 und 22 ein- bzw. austritt. Der Kolben 4 befindet sich in einem Zylinder, der aus den miteinander verschraubten Teilen 1 und 2 gebildet wird. Zwischen dem Rohr 10 und dem inneren Rohr 8 wird ein rohrförmiger Hohlraum 9 gebildet, der zur Isolierung dient, um die Wärmeübertragung von dem Werkstoff 23 in dem Kanal 26 auf das Kühlmittel 35 in dem Kanal 11 zu vermeiden. Durch den Kanal 11 in dem Rohr 8 wird entsprechend dem Fortschreiten der Herstellung des Hohlkörpers ein Kühlmittel 35 eingeführt, vorzugsweise der Stoff, für den der herzustellende Gegenstand als Verpackung oder Behälter zu dienen hat.

Das Kühlmittel 35 kühlt den Gegenstand und verhindert die Bildung eines Vakuums im Inneren des Gegenstandes während der Herstellung. Der Eintritt des Kühlmittels 35 wird durch das Schließorgan 12 gesteuert, das in der Ruhelage durch die Feder 13 auf seinen Sitz gepreßt wird. Die Zuführung des Kühlmittels 35 oder des Stoffes 35, der zur Füllung des Hohlkörpers dienen soll, erfolgt durch das Rohr 20. Der Kopf 14 des Kerns ist so ausgebildet, daß er der inneren Gestalt des Endes oder Bodens des herzustellenden Gegenstandes entspricht. Das Stück 17 bildet zusammen mit dem Teil 5 den Einlaßkanal für den Werkstoff 23 in den Werkstoffzuführungskanal 26.

Die richtige Zentrierung und der gleichmäßige Abstand zwischen dem Rohr 10 und der rohrförmigen Verlängerung 5 α des Teiles 5 zur Bildung des Kanals 26 für den Werkstoff 23 wird durch Abstandshalter 28 gesichert, die so ausgebildet sind, daß sie den Querschnitt nur wenig verringern und den Werkstoffdurchgang nicht behindern. Gleichzeitig dienen die Abstandshalter 28 zusammen mit den in gleicher Weise ausgebildeten Ab-Standshaltern 29 dazu, die Innenteile des Kerns in der richtigen Lage zu halten.

Die Form 15 besitzt an ihrem Boden ein Ventil 16, das bei Beginn des Arbeitsganges geöffnet ist, so daß während des Einströmens des Werkstoffes 23 in den Zwischenraum zwischen dem Boden der Form und der Werkstoffaustrittsöffnung des Kerns die Luft, die sich in diesem Zwischenraum befindet, entweichen kann. Der einströmende Werkstoff 23 schließt dieses Ventil 16, so daß aus der Stellung des Ventilschaftes 27 zu ersehen ist, wann dieser Zwischenraum mit dem Werkstoff 23 angefüllt ist. Es ist dieses Ventil deshalb auch als Signalisierungsventil bezeichnet, denn in dem Augenblick, wenn dieses Ventil sich schließt, muß die Relativbewegung zwischen Form und Kern zur weiteren Herstellung des Hohlkörpers gleichzeitig das Ausströmen des Kühlmittels 35 oder des Stoffes 35, der zur Füllung des Hohlkörpers dient, durch das Schließorgan 12 einsetzen.

Die Arbeitsweise ist folgende: Zu Beginn des Herstellungsvorganges ist die Form 15 geschlossen und das Ventil 16 geöffnet. Der Kern befindet sich innerhalb der Form, so daß sich das vordere bzw. äußerste Ende des Kerns in einem Abstand von dem Boden der Form 15 befindet, der der Dicke des zu fabrizierenden Bodens entspricht. Die Werkstoffaustrittsöffnung 25 mit der ringförmigen Aussparung 24 befindet sich in der Nähe des Bodens der Form 15. Zu Beginn der Herstellung befinden sich die Form und der Kern in Ruhe. Der Werkstoff 23, der sich in dem Werkstoffzuführungskanal 26 befindet, tritt durch die Austrittsöffnung 25 in den durch die Aussparung gebildeten ringförmigen Raum 24 und verteilt sich von hier aus gleichmäßig in dem zwischen dem Boden der Form 15, dem äußersten Ende oder Kopf 14 des Kerns und der Werkstoffaustrittsöffnung 25 bzw. dem Ringraum 24 gebildeten Zwischenraum, während gleichzeitig die Luft, die sich in diesem Zwischenraum no befindet, durch das Ventil 16 entweicht. Ist dieser Teil des Gegenstandes fertig, was durch die Stellung des Schaftes 27 des Ventils 16 signalisiert wird, so beginnt die Bewegung der Form, die in geschlossenem Zustand mit geregelter Geschwindigkeit von dem Kern wegbewegt wird, wie in Fig. 2 gezeigt ist, wobei gleichzeitig der Werkstoff 23 kontinuierlich durch den Werkstoffzuführungskanal 26, die Werkstoffaustrittsöffnung 25 und den Ringraum 24 in die Form 15 zugeführt wird. Während dieses Arbeitsganges wird gleichzeitig, um ein inneres Vakuum zu vermeiden und um den in der Herstellung befindlichen Hohlkörper zu kühlen, das Kühlmittel 35 oder der Stoff 35 mit dem der Hohlkörper gefüllt werden soll, durch das Rohr 20 und den Kanal 11 unter Kontrolle des Schließorgans 12

in den von dem Kern in dem in Bildung begriffenen Hohlkörper freigegebenen Raum nach und nach eingeführt. Wenn die Form 15 ihre Endlage erreicht hat und der Hohlkörper in gewünschter Länge geformt und hergestellt ist, wird die Einführung des Kühlmittels 35, das durch den Kanal 11 strömt, abgestellt, gleichzeitig die Zuführung des Werkstoffes unterbrochen, der Hohlkörper von dem Werkstoff getrennt, die Form 15 geöffnet (Fig. 3), und der fertige, leere oder gefüllte Hohlkörper fällt heraus. Nach Entleerung der Form wird diese wieder geschlossen und kehrt in die Anfangslage zurück.

Die verwendete Form kann entweder eine Form sein, deren Seitenwände die gesamte äußere Form des herzustellenden Hohlkörpers umfassen, oder wenn der herzustellende Hohlkörper mindestens über einen Teil seiner Länge einen konstanten Querschnitt besitzt, so kann eine Teilform verwendet werden. Das Verfahren bei der Verwendung einer Teilform ist im Prinzip das gleiche und entspricht dem, was im vorstehenden beschrieben wurde. Der Unterschied besteht darin, daß die Form 15 nur den Bodenteil oder den Teil des Gegenstandes umfaßt, der keinen gleichbleibenden Querschnitt aufweist.

Die Arbeitsweise bei einer Teilform ist folgende: Nachdem in der vorbeschriebenen Weise der Boden des Hohlkörpers hergestellt ist, werden die Form 15 und der Kern 14 mit geregelter Geschwindigkeit auseinandergefahren; hierbei tritt der Kern 14 aus der Form 15 heraus, während der Werkstoff 23 weiter in der gewünschten Stärke aus dem Ringraum zwischen dem Kopf 14 des Kerns und dem vorderen Teil des Mantels 3 ausgepreßt wird. Die Seitenwände des Hohlkörpers werden also in der Atmosphäre zwischen der Teilform und der Werkstoffaustrittsöffnung des Kerns ohne äußere Form und ohne inneren Kern hergestellt. Durch Veränderung des Zwischenraumes zwischen dem Kopf 14 des Kerns und dem vorderen Teil des Mantels 3 kann beispielsweise die Wandstärke des Hohlkörpers verändert werden; eine weitere Möglichkeit ist durch die Veränderung der Geschwindigkeit der Relativbewegung zwischen Form und Kern gegeben. Das Kühlmittel oder die Substanz zur Verhinderung eines inneren Vakuums wird, wie bereits beschrieben, durch den Kanal 11 in das Innere des in der Herstellung befindlichen Hohlkörpers eingeführt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

i. Verfahren zur Herstellung von einseitig völlig geschlossenen Hohlkörpern aus in der Wärme verformbaren Kunststoffen mit demselben Werkzeug in einem Arbeitsgang, bei welchem Verfahren der Kunststoff in warmem verformbarem Zustand über einen Kern durch dessen Halterung hindurch in einen zwischen dem Kern und der diesen umgebenden Form frei gehaltenen Hohlraum eingepreßt wird und anschließend unter axialem Verschieben von Kern und Form gegeneinander die an den bereits entstandenen Teil des Hohlkörpers anschließenden Wandteile aus nachgefördertem Kunststoff erzeugt werden, gekennzeichnet durch die Kombination der Gesamtheit der folgenden Merkmale:

a) die Hohlform (15), welche der gesamten Außenform des herzustellenden Körpers oder nur einem Teil derselben entspricht, wird vor Beginn der Herstellung des Hohl- ». körpers so weit über einen feststehenden Kern (3, 5, 6, 10, 14) geschoben, daß zwischen der Stirnfläche des Kerns und der Bodenfläche der Form ein ununterbrochener Hohlraum entsteht, der der Dicke des völlig geschlossenen, zuerst entstehenden Teils des herzustellenden Hohlkörpers entspricht;

b) ein ein Vakuum verhinderndes Mittel wird zwischen die Stirnfläche des Kerns, den Hohlkörper und die allmählich hergestellten Wandteile des Hohlkörpers durch das geöffnete Schließorgan (12) hindurch eingeführt;

c) während des Füllens des Hohlraumes mit Kunststoff wird unter Beibehaltung der Lage der Form (15) in bezug auf den Kern (3j 5j 6, 10, 14) die in dem Hohlraum befindliche Luft unter dem Druck des Kunststoffes durch eine am Boden der Form befmdliche, absperrbare öffnung abgeführt, und nach Füllen des Hohlraumes mit Kunststoff wird die absperrbare Öffnung durch diesen geschlossen;

d) die Form (15) wird bei der Verarbeitung thermoplastischer Kunststoffe gekühlt und bei der Verarbeitung thermisch härtbarer Kunststoffe beheizt, wobei das das Vakuum verhindernde Mittel je nach Art des Kunststoffes zugleich zur Kühlung bzw. zur Heizung mit herangezogen wird;

e) nach beendigter Füllung des Hohlraumes mit den Boden des Hohlkörpers bildendem Kunststoff wird mit dem Verschließen der absperrbaren öffnung sowohl die Form allmählich unter Nachschub des für die Wandteile des Hohlkörpers erforderlichen Kunststoffes von dem feststehenden Kern in axialer Richtung mit geregelter Geschwindigkeit entfernt und gleichzeitig ein Schließorgan (12) an der Stirnfläche des Kerns geöffnet, welches eine von einem Isolierraum (9) gegen die Übertragung der äußeren Temperatur des Kerns isolierte Leitung (8) im Kern verschließt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor Beginn und während des Herstellungsvorganges des Hohlkörpers durch Öffnungen der Wände der Hohlform (15) die Luft aus der Hohlform abgesaugt wird.

3· Verfahren nach den Ansprüchen ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als ein Vakuum verhinderndes Mittel das Material in den Hohlkörper eingebracht wird, für welches der Hohlkörper als Behälter dienen soll. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 529469; britische Patentschrift Nr. 570451; USA.-Patentschriften Nr. 2 175 053, 2 175 054, 2205837, 2262612, 2288454.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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