WO2000074925A1 - Verfahren und vorrichtung zur blasformung von behältern unter verwendung einer sternförmig gekühlten bodenform - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur blasformung von behältern unter verwendung einer sternförmig gekühlten bodenform Download PDF

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Stephan Deibele
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    • B29K2067/00—Use of polyesters or derivatives thereof, as moulding material

Definitions

  • the invention relates to a method for blow molding containers from a thermoplastic material, in which the container is manufactured from a preform within a blow mold, which is positioned in the area of a blow molding station, and in which at least two blow mold segments are used as blow mold and a base mold can be used, through which a temperature control medium is passed within at least one temperature control medium channel.
  • the invention further relates to a device for blow molding containers made of a thermoplastic see material which has at least one blow molding station with at least one blow mold, which is formed from at least two blow mold segments and a base mold and in which at least one temperature control medium channel for a temperature control medium extends through the base mold.
  • preforms are made of a thermoplastic material, for example preforms made of PET
  • blow molding machine Polyethylene terephthalate
  • a blowing machine has a heating device and a blowing device, in the area of which the pre-tempered preform is expanded into a container by biaxial orientation. The expansion takes place with the aid of compressed air which is introduced into the preform to be expanded.
  • the procedural sequence for such an expansion of the preform is explained in DE-OS 43 40 291.
  • the preforms and the blown containers can be transported within the blow molding device with the aid of different handling devices.
  • the use of transport mandrels on which the preforms are attached has proven particularly useful.
  • the preforms can also be handled with other support devices.
  • the use of gripping pliers for handling preforms and the use of expanding mandrels, which are used for Brackets that can be inserted into a mouth area of the preform also belong to the available designs.
  • the handling of the preforms takes place on the one hand in the so-called two-stage process, in which the preforms are first produced in an injection molding process, then stored temporarily and only later conditioned in terms of their temperature and blown into a container.
  • the preforms are suitably tempered and then inflated immediately after their injection molding manufacture and sufficient solidification.
  • blowing stations used in the case of blowing stations which are arranged on rotating transport wheels, a book-like opening of the mold carriers can often be found. However, it is also possible to use mold carriers which are displaceable relative to one another or guided in a different manner. In the case of stationary blow molding stations, which are particularly suitable for accommodating a plurality of cavities for forming containers, plates which are arranged parallel to one another are typically used as mold carriers.
  • molds In devices for processing thermoplastic materials, molds are typically used which must be suitably tempered to ensure short process cycles. Frequently, not only is the temperature controlled to a predetermined temperature level, but depending on the respective process steps, the mold is first heated and after the introduction has ended or the deformation of the thermoplastic cooled in order to achieve dimensional stability of the plastic part as quickly as possible.
  • Oils or water are typically used as temperature control media. These liquid temperature control media flow through the parts to be temperature controlled in the area of temperature control channels. A heat transfer takes place through a contact of the temperature control medium with the wall of the temperature control medium channel. The efficiency with the respective heat transfer depends on the temperature difference between the temperature of the channel wall and the temperature of the temperature control agent in an environment of the wall.
  • the aim is to operate the blow molding machines with the highest possible throughput rate.
  • the throughput rate is essentially determined by the process time required for the shaping of the preforms into the containers.
  • the containers must be supported until sufficient material cooling and material solidification has occurred in order to avoid inadvertent material deformation which could lead to deviations from the desired container contour.
  • the blown containers are therefore left in the blow mold and pressed against the mold wall with their internal pressure until at least the outer material areas have experienced sufficient cooling.
  • Soil molds with temperature control channels are mentioned, for example, in US Pat. No. 5,411,698 and US Pat. No. 5,505,612.
  • the known cooling arrangements for bottom molds however, the cooling processes required for the bottom area of the blown containers cannot yet be optimized. In particular, it is still not possible to meet all the requirements for a process time that is as short as possible while at the same time having sufficient cooling and adapted to the respective material distribution.
  • the object of the present invention is to improve a method of the type mentioned in the introduction in such a way that an increased production speed with good container quality is supported.
  • this object is achieved in that the temperature control agent is supplied to the base mold in the region of a base center and is derived in a direction pointing outwards from the base center.
  • Another object of the present invention is to construct a device of the type mentioned in the introduction in such a way that a larger number of containers can be produced per unit of time while ensuring good contour stability.
  • a supply channel for the temperature control extends in the direction of a floor center and that drainage channels for the temperature control extend from the area of the floor center with an outwardly pointing radial expansion component.
  • the implementation of the new cooling method is based on the knowledge that after blowing the container in the area of the bottom center there is still a relatively large amount of material with a comparatively large wall thickness, and that this wall thickness is radial Reduced outward direction.
  • the proposed floor cooling achieves the highest thermal gradient and thus the best cooling effect in this central floor area, and the warming temperature medium is drained radially outwards with a decreasing cooling effect.
  • the cooling process as a whole is thereby optimized.
  • a floor insert made of a material that is different in relation to the floor shape be positioned in the area of the floor center.
  • a material that is harder relative to the bottom shape is envisaged.
  • a material that is softer relative to the base shape could also be used.
  • An optimal adaptation to the locally required cooling capacity can be achieved by deriving the temperature control agent from the area of the floor center with a radial directional component.
  • the temperature control medium flow through a plurality of discharge channels and be guided to a peripheral channel.
  • a further equalization can take place in that a closed ring-like flow path is provided for the temperature control agent within the circumferential channel.
  • the temperature control tel is derived from the circumferential channel with a radial propagation component.
  • the temperature control medium can be collected after the temperature control process has been completed by diverting the temperature control medium after it leaves the secondary channel with regard to its flow direction.
  • a device-technically simple derivation of the temperature control agent is supported in that the temperature control agent is introduced into a collecting channel when the base shape is left.
  • Uniform cooling in the circumferential direction of the shape can also be supported in that, in the case of a plurality of propagation directions for the temperature control medium, the propagation directions in the circumferential direction are oriented essentially equidistantly from one another.
  • FIG. 2 shows a longitudinal section through a blow mold in which a preform is stretched and expanded
  • FIG. 3 a sketch to illustrate a basic structure of a device for blow molding containers
  • Fig. 4 a cross section through a bottom shape with an associated support element
  • FIG. 5 shows a cross section along section line V-V in Fig. 4th
  • FIG. 1 The basic structure of a device for shaping preforms (1) into containers (13) is shown in FIG. 1 and in FIG. 2.
  • the device for forming the container (13) consists essentially of a blow molding station (33) which is provided with a blow mold (34) into which a preform is placed
  • the preform (1) can be used.
  • the preform (1) can be an injection molded part made of polyethylene terephthalate.
  • the blow mold is used to enable the preform (1) to be inserted into the blow mold (34) and to enable the finished container to be removed
  • the preform (1) can be in the area of the blowing station
  • the preform (3) can be held by a transport mandrel (39) which, together with the preform (1), passes through a plurality of treatment stations within the device.
  • a transport mandrel (39) which, together with the preform (1), passes through a plurality of treatment stations within the device.
  • a connecting piston (40) is arranged below the transport mandrel (39), which feeds compressed air to the preform (1) and at the same time seals against the transport mandrel (39).
  • a connecting piston (40) is arranged below the transport mandrel (39), which feeds compressed air to the preform (1) and at the same time seals against the transport mandrel (39).
  • the preform (1) is stretched using a stretching rod (41) which is positioned by a cylinder (42).
  • a stretching rod (41) which is positioned by a cylinder (42).
  • the use of curve segments is particularly expedient when a plurality of blowing stations (33) are arranged on a rotating blowing wheel.
  • the use of cylinders (42) is expedient if there are blowing stations (33) arranged in a fixed position.
  • the stretching system is designed such that a tandem arrangement of two cylinders (42) is provided.
  • the stretching rod (41) is first moved from a primary cylinder (43) to the area of the bottom (7) of the preform (1) before the actual stretching process begins.
  • the primary cylinder (43) with the stretching rod extended is positioned together with a carriage (44) carrying the primary cylinder (43) by a secondary cylinder (45) or via a cam control.
  • the secondary cylinder (45) in a cam-controlled manner in such a way that a current stretching position is specified by a guide roller (46) which slides along a cam track while the stretching process is being carried out.
  • the guide roller (46) is pressed against the guideway by the secondary cylinder (45).
  • the carriage (44) slides along two guide elements (47).
  • FIG. 2 shows the preform (1), drawn in broken lines, and schematically a developing container bladder (14).
  • Fig. 3 shows the basic structure of a blowing machine, which is provided with a rotating heating wheel (52) and a rotating blowing wheel (53).
  • a preform input 54
  • the preforms (1) are transported by transfer wheels (55, 56) into the area of the heating wheel (52).
  • Radiant heaters (57) and blowers (58) are arranged along the heating wheel (52) in order to temper the preforms (1).
  • the preforms (1) After the preforms (1) have been adequately tempered, they are transferred to the heating wheel (52), in the area of which the blowing stations (33) are arranged.
  • the finished blown containers (13) are fed to a delivery section (59) by further transfer wheels.
  • thermoplastic material for example, PET, PEN or PP can be used.
  • the preform (1) expands during the orientation process by supplying compressed air.
  • the compressed air supply is divided into a pre-blowing phase in which gas, for example compressed air, is supplied at a low pressure level and a subsequent main blowing phase in which gas is supplied at a higher pressure level.
  • Compressed air with a pressure in the interval from 10 bar to 25 bar is typically used during the pre-blowing phase and compressed air with a pressure in the interval from 25 bar to 40 bar is fed in during the main blowing phase.
  • Fig. 4 shows the bottom shape (37) in a cross-sectional view and with a bracket by a support element (2).
  • a connection between the base mold (37) and the support element (2) can be made with the aid of bolts (3) which engage in the internal thread (4) of the base mold (37) and which extend in the direction of a longitudinal axis (5) of the blow mold (34 ) extend.
  • a feed channel (7) for a temperature control medium, preferably a coolant, is arranged in the area of a floor center (6).
  • a floor insert (8) made of a relatively hard material in the area of the floor center (6).
  • the bottom insert (8) prevents material deformation of the bottom shape (37) in the event of a possible application of force by the stretching rod (41).
  • the feed channel (7) extends into the area of the base insert (8) and opens into a connection sub-chamber (9).
  • discharge ducts (10) extend in directions pointing away from the longitudinal axis (5).
  • a radial course of the discharge ducts (10) is intended essentially perpendicular to the longitudinal axis (5).
  • the discharge ducts (10) open into a circumferential duct (11), which is preferably arranged between a lateral boundary of the bottom insert (8) and an associated insert boundary (12) of the bottom shape (37).
  • the base insert (8) typically has a round circumferential contour, for example a circular circumferential contour.
  • the circumferential channel (11) preferably runs as a circular and self-contained ring channel.
  • the outflowing temperature control medium is then fed to secondary channels (14), which also extend with a directional component pointing away from the longitudinal axis (5).
  • secondary channels (14) which also extend with a directional component pointing away from the longitudinal axis (5).
  • the secondary channel (14) opens in the area of its extension facing away from the peripheral channel (11) in a bypass (16), behind which a return channel (17) is arranged in the direction of flow.
  • the number of return channels (17) corresponds to the number of secondary channels (14).
  • the return ducts (17) open into a collecting duct (18) which, like the circumferential duct (11), can have a closed ring-like course.
  • the collecting duct (18) preferably extends in the region of the mutually facing boundaries of the bottom shape (37) and the support element (2).
  • the bottom mold (37) is equipped with ventilation channels (19) to support blow molding of the container (13) and connection bores (20) with internal threads (21) are provided to connect the support element (2) to the lifting device (38).
  • the circumferential channel (11) extends circularly as a closed ring channel in the embodiment shown.
  • the discharge channels (10) extend radially and linearly outwards from the longitudinal axis (5).
  • An equidistant arrangement of the discharge channels (10) in the circumferential direction is particularly advantageous.
  • the discharge channels (10) typically extend perpendicular to the longitudinal axis (5), but depending on the respective application requirements, inclined profiles can also be realized. It is also possible in principle to choose a course with a tangential component as an alternative to the radial arrangement of the discharge channels (10) shown. This would increase the channel length and generate a preferred flow direction within the circumferential channel (11).
  • Fig. 5 also illustrates that the secondary channels (14) have an essentially radial orientation relative to the longitudinal axis (5) and equidistant distances in the circumferential direction.
  • the Secondary channels (14) each in a central area between two junctions of adjacent discharge channels (10) into the circumferential channel (11).
  • five discharge channels (10) and five secondary channels (14) are used. This results in an angle of approximately 72 ° between the center lines of the same channels. In the symmetrical arrangement shown, this results in an angle (22) between the longitudinal axes of the discharge channels (10) and the longitudinal axes of the secondary channels (14) of approximately 36 °. However, it is also possible to choose an arrangement offset in the circumferential direction, in which, for example, the angle (22) is 32 °.

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Abstract

Das Verfahren und die Vorrichtung dienen zur Blasformung von Behältern aus einem thermoplastischen Material. Der Behälter wird innerhalb einer Blasform, die im Bereich einer Blasstation positioniert ist, durch Einwirkung eines unter Druck stehenden Mediums aus einem Vorformling (1) gefertigt. Als Blasform werden mindestens zwei Blasformsegmente (34, 36) sowie eine Bodenform (37) verwendet. Durch die Bodenform (37) hindurch wird innerhalb eines Temperiermittelkanales (7, 10, 14, 17) ein Temperiermittel geleitet. Das Temperiermittel wird der Bodenform (37) im Bereich eines Bodenzentrums (8) zugeführt. Ausgehend vom Bodenzentrum (8) wird das Temperiermittel in nach außen weisende Richtungen abgeleitet.

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR BLASFORMUNG VON BEHÄLTERN UNTER VERWENDUNG EINER STERNFÖRMIG GEKÜHLTEN BODENFORM
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Blasformung von Behältern aus einem thermoplastischen Material, bei dem der Behälter innerhalb einer Blasform, die im Bereich einer Blasstation positioniert ist, durch Einwirkung eines unter Druck stehenden Mediums aus einem Vorformling gefertigt wird und bei dem als Blasform mindestens zwei Blasformsegmente sowie eine Bodenform verwendet werden, durch die innerhalb mindestens eines Temperiermittelkanales ein Temperiermittel hindurchgeleitet wird.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Vorrichtung zur Blasformung von Behältern aus einem thermoplasti- sehen Material, die mindestens eine Blasstation mit mindestens einer Blasform aufweist, die aus mindestens zwei Blasformsegmenten und einer Bodenform ausgebildet ist und bei der sich durch die Bodenform hindurch mindestens ein Temperiermittelkanal für ein Temperiermittel erstreckt.
Bei einer derartigen Behälterformung durch Blasdruckeinwirkung werden Vorformlinge aus einem thermoplastischen Material, beispielsweise Vorformlinge aus PET
(Polyethylenterephthalat) , innerhalb einer Blasmaschine unterschiedlichen Bearbeitungsstationen zugeführt. Typischerweise weist eine derartige Blasmaschine eine Heizeinrichtung sowie eine Blaseinrichtung auf, in deren Bereich der zuvor temperierte Vorformling durch biaxiale Orientierung zu einem Behälter expandiert wird. Die Expansion erfolgt mit Hilfe von Druckluft, die in den zu expandierenden Vorformling eingeleitet wird. Der verfahrenstechnische Ablauf bei einer derartigen Expansion des Vorformlings wird in der DE- OS 43 40 291 erläutert.
Der grundsätzliche Aufbau einer Blasstation zur Behälterformung wird in der DE-OS 42 12 583 beschrieben. Möglichkeiten zur Temperierung der Vorformlinge werden in der DE-OS 23 52 926 erläutert.
Innerhalb der Vorrichtung zur Blasformung können die Vorformlinge sowie die geblasenen Behälter mit Hilfe unterschiedlicher Handhabungseinrichtungen transportiert werden. Bewährt hat sich insbesondere die Verwendung von Transportdornen, auf die die Vorformlinge aufgesteckt werden. Die Vorformlinge können aber auch mit anderen Trageinrichtungen gehandhabt werden. Die Verwendung von Greifzangen zur Handhabung von Vor- formlingen und die Verwendung von Spreizdornen, die zur Halterung in einen Mündungsbereich des Vorformlings einführbar sind, gehören ebenfalls zu den verfügbaren Konstruktionen.
Die bereits erläuterte Handhabung der Vorformlinge erfolgt zum einen bei den sogenannten Zweistufenverfahren, bei denen die Vorformlinge zunächst in einem Spritzgußverfahren hergestellt, anschließend zwischengelagert und erst später hinsichtlich ihrer Temperatur konditioniert und zu einem Behälter aufgeblasen werden. Zum anderen erfolgt eine Anwendung bei den sogenannten Einstufenverfahren, bei denen die Vorformlinge unmittelbar nach ihrer spritzgußtechnischen Herstellung und einer ausreichenden Verfestigung geeignet temperiert und anschließend aufgeblasen werden.
Im Hinblick auf die verwendeten Blasstationen sind unterschiedliche Ausführungsformen bekannt. Bei Blasstationen, die auf rotierenden Transporträdern angeordnet sind, ist eine buchartige Aufklappbarkeit der Formträger häufig anzutreffen. Es ist aber auch möglich, relativ zueinander verschiebliche oder andersartig geführte Formträger einzusetzen. Bei ortsfesten Blasstationen, die insbesondere dafür geeignet sind, mehrere Kavitäten zur Behälterformung aufzunehmen, werden typischerweise parallel zueinander angeordnete Platten als Formträger verwendet .
Bei Vorrichtungen zur Verarbeitung von thermoplastischen Kunststoffen werden typischerweise Formen verwendet, die zur Gewährleistung kurzer Prozeßzyklen geeignet temperiert werden müssen. Häufig erfolgt nicht nur eine Temperierung auf ein vorgegebenes Temperaturniveau, sondern in Abhängigkeit von den jeweiligen Verfahrensschritten wird die Form zunächst beheizt und nach einer Beendigung des Einbringens beziehungsweise der Verformung des thermoplastischen Kunststoffes gekühlt, um möglichst schnell eine Formbeständigkeit des Kunststoffteiles zu erreichen.
Als Temperiermedien werden typischerweise Öle oder Wasser eingesetzt. Diese flüssigen Temperiermedien durchströmen die zu temperierenden Teile im Bereich von Temperiermittelkanälen. Ein Wärmeübergang erfolgt durch einen Kontakt des Temperiermittels mit der Wandung des Temperiermittelkanales . Der Wirkungsgrad beim jeweiligen Wärmeübergang ist abhängig von der Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur der Kanalwandung und der Temperatur des Temperiermittels in einer Umgebung der Wandung .
Zur Erreichung günstiger Produktionspreise wird angestrebt, die Blasmaschinen mit möglichst hoher Durchsatzrate zu betreiben. Die Durchsatzrate wird abgesehen von der mechanischen Belastbarkeit der verwendeten Bauelemente wesentlich von der Prozeßzeit bestimmt, die zur Umformung der Vorformlinge in die Behälter erforderlich ist. Insbesondere ist hierbei zu berücksichtigen, daß eine Abstützung der Behälter solange erforderlich ist, bis eine ausreichende Materialabkühlung und Materialverfestigung eingetreten ist, um eine unbeab- sichtige Materialverformung zu vermeiden, die zu Abweichungen von der gewünschten Behälterkontur führen könnte . Die geblasenen Behälter werden deshalb solange in der Blasform belassen und mit ihrem Innendruck gegen die Formwandung gedrückt, bis zumindest die äußeren Materialbereiche eine ausreichende Abkühlung erfahren haben.
Bodenformen mit Temperiermittelkanälen werden beispielsweise in der US-PS 5 411 698 sowie der US-PS 5 505 612 erwähnt. Die bekannten Kühlanordnungen für Bodenformen können jedoch noch nicht zu einer Optimierung der erforderlichen Kühlvorgänge für den Bodenbereich der geblasenen Behälter führen. Insbesondere können auch noch nicht alle Anforderungen an eine möglichst kurze Prozeßzeit bei gleichzeitig ausreichender und an die jeweilige Materialverteilung angepaßter Kühlung erreicht werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der einleitend genannten Art derart zu verbessern, daß eine erhöhte Produktionsgeschwindigkeit bei guter Behälterqualität unterstützt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Temperiermittel der Bodenform im Bereich eines Bodenzentrums zugeführt und in eine ausgehend vom Bodenzentrum nach außen weisende Richtung abgeleitet wird.
Weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der einleitend genannten Art derart zu konstruieren, daß je Zeiteinheit eine größere Anzahl von Behältern bei Gewährleistung einer guten Konturstabilität hergestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sich ein Zuführkanal für das Temperiermittel in Richtung auf ein Bodenzentrum erstreckt und daß sich Ableitungskanäle für das Temperiermittel ausgehend vom Bereich des Bodenzentrums mit einer nach außen weisenden radialen Ausdehnungskomponente erstrecken.
Der Durchführung des neuen Kühlverfahrens liegt die Erkenntnis zugrunde, daß sich nach einem Blasen des Behälters im Bereich des Bodenzentrums noch relativ viel Material mit einer vergleichsweisen großen Wandstärke befindet und daß sich diese Wandstärke in radialer Richtung nach außen vermindert. Durch die vorgeschlagene Bodenkühlung wird der höchste Wärmegradient und damit die beste Kühlwirkung in diesem mittleren Bodenbereich erzielt und das sich erwärmende Temperiermedium wird radial nach außen mit abnehmender Kühlwirkung abgeleitet . In Abhängigkeit von der während des Kühlvorganges durch die Wärmeaufnahme abnehmenden Kühlwirkung des Temperiermittels wird hierdurch insgesamt der Kühl- vorgang optimiert .
Zur Gewährleistung einer langen Einsatzfähigkeit wird vorgeschlagen, daß im Bereich des Bodenzentrums ein Bodeneinsatz aus einem relativ zur Bodenform unterschiedlichen Material positioniert wird. Insbesondere ist an die Verwendung eines relativ zur Bodenform härteren Materials gedacht. Im Hinblick auf eine verbesserte Wärmeableitung könnte aber auch ein relativ zur Bodenform weicheres Material verwendet werden.
Eine optimale Anpassung an die örtlich jeweils benötigte Kühlleistung kann dadurch erfolgen, daß das Temperiermittel ausgehend vom Bereich des Bodenzentrums mit einer radialen Richtungskomponente abgeleitet wird.
Zur Unterstützung einer gleichmäßigen Ausbreitung des Temperiermittels wird vorgeschlagen, daß das Temperiermittel durch eine Mehrzahl von Ableitungskanälen strömt und zu einem Umfangskanal geführt wird.
Eine weitere Vergleichmäßigung kann dadurch erfolgen, daß innerhalb des Umfangskanales ein geschlossener ringartiger Strömungsweg für das Temperiermittel bereitgestellt wird.
Zur Kühlung der weiter vom Bodenzentrum entfernteren Formbereiche wird vorgeschlagen, daß das Temperiermit- tel ausgehend vom Umfangskanal mit einer radialen Ausbreitungskomponente abgeleitet wird.
Eine Sammlung des Temperiermittels nach einem Abschluß des Temperiervorganges kann dadurch erfolgen, daß das Temperiermittel nach einem Verlassen des Sekundärkana- les hinsichtlich seiner Strömungsrichtung umgeleitet wird.
Eine gerätetechnisch einfache Ableitung des Temperiermittels wird dadurch unterstützt, daß das Temperiermittel bei einem Verlassen der Bodenform in einen Sammelkanal eingeleitet wird.
Eine in Umfangsrichtung der Form gleichmäßige Kühlung kann auch dadurch unterstützt werden, daß bei einer Mehrzahl von Ausbreitungsrichtungen für das Temperiermittel die Ausbreitungsrichtungen in Umfangsrichtung im wesentlichen relativ zueinander äquidistant orientiert werden.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1: Eine perspektivische Darstellung einer Blasstation zur Herstellung von Behältern aus Vorformlingen,
Fig. 2: einen Längsschnitt durch eine Blasform, in der ein Vorformling gereckt und expandiert wird,
Fig. 3: eine Skizze zur Veranschaulichung eines grundsätzlichen Aufbaus einer Vorrichtung zur Blasformung von Behältern, Fig . 4 : einen Querschnitt durch eine Bodenform mit zugeordnetem Tragelement
und
Fig. 5: einen Querschnitt gemäß Schnittlinie V-V in Fig. 4.
Der prinzipielle Aufbau einer Vorrichtung zur Umformung von Vorformlingen (1) in Behälter (13) ist in Fig. 1 und in Fig. 2 dargestellt.
Die Vorrichtung zur Formung des Behälters (13) besteht im wesentlichen aus einer Blasstation (33), die mit einer Blasform (34) versehen ist, in die ein Vorformling
(1) einsetzbar ist. Der Vorformling (1) kann ein spritzgegossenes Teil aus Polyäthylenterephthalat sein. Zur Ermöglichung eines Einsetzens des Vorformlings (1) in die Blasform (34) und zur Ermöglichung eines Heraus- nehmens des fertigen Behälters besteht die Blasform
(34) aus Formhälften (35,36) und einer Bodenform (37), die von einer Hubvorrichtung (38) positionierbar ist. Der Vorformling (1) kann im Bereich der Blasstation
(33) von einem Transportdorn (39) gehalten sein, der gemeinsam mit dem Vorformling (1) eine Mehrzahl von Behandlungsstationen innerhalb der Vorrichtung durchläuft. Es ist aber auch möglich, den Vorformling (1) beispielsweise über Zangen oder andere Handhabungsmittel direkt in die Blasform (34) einzusetzen.
Zur Ermöglichung einer Druckluftzuleitung ist unterhalb des Transpor dornes (39) ein Anschlußkolben (40) angeordnet, der dem Vorformling (1) Druckluft zuführt und gleichzeitig eine Abdichtung relativ zum Transport- dorn (39) vornimmt. Bei einer abgewandelten Konstruktion ist es grundsätzlich aber auch denkbar, feste Druckluftzuleitungen zu verwenden.
Eine Reckung des Vorformlings (1) erfolgt mit Hilfe einer Reckstange (41) , die von einem Zylinder (42) positioniert wird. Grundsätzlich ist es aber auch denkbar, eine mechanische Positionierung der Reckstange (41) über Kurvensegmente durchzuführen, die von Abgriffrollen beaufschlagt sind. Die Verwendung von Kurvensegmenten ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn eine Mehrzahl von Blasstationen (33) auf einem rotierenden Blasrad angeordnet sind. Eine Verwendung von Zylindern (42) ist zweckmäßig, wenn ortsfest angeordnete Blasstationen (33) vorgesehen sind.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist das Recksystem derart ausgebildet, daß eine Tandem- Anordnung von zwei Zylindern (42) bereitgestellt ist. Von einem Primärzylinder (43) wird die Reckstange (41) zunächst vor Beginn des eigentlichen Reckvorganges bis in den Bereich des Bodens (7) des Vorformlings (1) gefahren. Während des eigentlichen Reckvorganges wird der Primärzylinder (43) mit ausgefahrener Reckstange gemeinsam mit einem den Primärzylinder (43) tragenden Schlitten (44) von einem Sekundärzylinder (45) oder über eine Kurvensteuerung positioniert. Insbesondere ist daran gedacht, den SekundärZylinder (45) derart kurvengesteuert einzusetzen, daß von einer Führungsrolle (46) , die während der Durchführung des Reckvorganges an einer Kurvenbahn entlang gleitet, eine aktuelle Reckposition vorgegeben wird. Die Führungsrolle (46) wird vom Sekundärzylinder (45) gegen die Führungsbahn gedrückt. Der Schlitten (44) gleitet entlang von zwei Führungselementen (47) .
Nach einem Schließen der im Bereich von Trägern (48,49) angeordneten Formhälften (35,36) erfolgt eine Verriegelung der Träger (48) relativ zueinander mit Hilfe einer Verriegelungseinrichtung (50) .
Zur Anpassung an unterschiedliche Formen des Mündungs- abschnittes (2) ist gemäß Fig. 2 die Verwendung separater Gewindeeinsätze (51) im Bereich der Blasform (34) vorgesehen.
Fig. 2 zeigt zusätzlich zum geblasenen Behälter (13) auch gestrichelt eingezeichnet den Vorformling (1) und schematisch eine sich entwickelnde Behälterblase (14) .
Fig. 3 zeigt den grundsätzlichen Aufbau einer Blasmaschine, die mit einem rotierenden Heizrad (52) sowie einem rotierenden Blasrad (53) versehen ist. Ausgehend von einer Vorformlingseingabe (54) werden die Vorformlinge (1) von Übergaberädern (55,56) in den Bereich des Heizrades (52) transportiert. Entlang des Heizrades (52) sind Heizstrahler (57) sowie Gebläse (58) angeordnet, um die Vorformlinge (1) zu temperieren. Nach einer ausreichenden Temperierung der Vorformlinge (1) werden diese an das Heizrad (52) übergeben, in dessen Bereich die Blasstationen (33) angeordnet sind. Die fertig geblasenen Behälter (13) werden von weiteren Übergaberädern einer Ausgabestrecke (59) zugeführt.
Um einen Vorformling (1) derart in einen Behälter (13) umformen zu können, daß der Behälter (13) Materialeigenschaften aufweist, die eine lange Verwendungsfähigkeit von innerhalb des Behälters (13) abgefüllten Lebensmitteln, insbesondere von Getränken, gewährleisten, müssen spezielle Verfahrensschritte bei der Beheizung und Orientierung der Vorformlinge (1) eingehalten werden. Darüber hinaus können vorteilhafte Wirkungen durch Einhaltung spezieller Dimensionierungsvorschriften erzielt werden. Als thermoplastisches Material können unterschiedliche Kunststoffe verwendet werden. Einsatzfähig sind beispielsweise PET, PEN oder PP .
Die Expansion des Vorformlings (1) während des Orientierungsvorganges erfolgt durch Druckluftzuführung. Die Druckluftzuführung ist in eine Vorblasphase, in der Gas, zum Beispiel Preßluft, mit einem niedrigen Druckniveau zugeführt wird und eine sich anschließende Hauptblasphase unterteilt, in der Gas mit einem höheren Druckniveau zugeführt wird. Während der Vorblasphase wird typischerweise Druckluft mit einem Druck im Intervall von 10 bar bis 25 bar verwendet und während der Hauptblasphase wird Druckluft mit einem Druck im Intervall von 25 bar bis 40 bar zugeführt.
Fig. 4 zeigt die Bodenform (37) in einer Querschnitt- darstellung und bei einer Halterung durch ein Tragelement (2) . Eine Verbindung zwischen der Bodenform (37) und dem Tragelement (2) kann mit Hilfe von Bolzen (3) hergestellt sein, die in Innengewinde (4) der Bodenform (37) eingreifen und sich in Richtung einer Längachse (5) der Blasform (34) erstrecken. Im Bereich eines Bodenzentrums (6) ist ein Zuführkanal (7) für ein Temperiermittel, vorzugsweise ein Kühlmittel, angeordnet. Insbesondere ist daran gedacht, ebenfalls im Bereich des Bodenzentrums (6) einen Bodeneinsatz (8) aus einem relativ harten Material zu positionieren. Der Bodeneinsatz (8) verhindert eine Materialverformung der Bodenform (37) bei einer möglichen Kraftbeaufschlagung durch die Reckstange (41) .
Der Zuführkanal (7) erstreckt sich bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform bis in den Bereich des Bodeneinsatzes (8) hinein und mündet hier in eine Ver- teilkammer (9) . Ausgehend von der Verteilkammer (9) erstrecken sich Ableitungskanäle (10) in von der Längsachse (5) wegweisende Richtungen. Insbesondere ist an einen radialen Verlauf der Ableitungskanäle (10) im wesentlichen senkrecht zur Längsachse (5) gedacht.
Ausgehend von der Verteilkammer (9) münden die Ableitungskanäle (10) in einen Umfangskanal (11) , der vorzugsweise zwischen einer seitlichen Begrenzung des Bodeneinsatzes (8) und einer zugeordneten Einsatzbegrenzung (12) der Bodenform (37) angeordnet ist. Typischerweise weist der Bodeneinsatz (8) eine runde Umfangskon- tur, beispielsweise eine kreisförmige Umfangskontur, auf. Der Umfangskanal (11) verläuft bei einer derartigen Ausfuhrungsform vorzugsweise als kreisförmiger und in sich geschlossener Ringkanal.
Ausgehend vom Umfangskanal (11) wird das abströmende Temperiermittel anschließend Sekundärkanälen (14) zugeführt, die sich ebenfalls mit einer von der Längsachse (5) wegweisenden Richtungskomponente erstrecken. Darüber hinaus ist vorgesehen, relativ zur Längsachse (5) einen geneigten Verlauf der Sekundärkanäle (14) zu realisieren, der an einen jeweiligen Konturverlauf einer Innenwand (15) der Bodenform (37) angepaßt ist. Hierdurch ist es möglich, das Temperiermittel mit geringer räumlicher Entfernung zur Innenwand (15) zu fördern und hierdurch eine hohe Temperierwirkung zu unterstützen.
Aus Fig. 4 ist ebenfalls erkennbar, daß der Sekundärkanal (14) im Bereich seiner dem Umfangskanal (11) abgewandten Ausdehnung in eine Umleitung (16) einmündet, hinter der in Strömungsrichtung ein Rückführkanal (17) angeordnet ist. Die Anzahl der Rückführkanäle (17) entspricht der Anzahl der Sekundärkanäle (14) . Im Bereich ihrer den Umleitungen (16) abgewandten Ausdehnungen münden die Rückführkanäle (17) in einen Sammelkanal (18) ein, der ähnlich wie der Umfangskanal (11) einen geschlossenen ringartigen Verlauf aufweisen kann. Aus fertigungstechnischen Gründen erstreckt sich der Sammelkanal (18) vorzugsweise im Bereich der einander zugewandten Begrenzungen der Bodenform (37) und des Tragelementes (2) .
Die Bodenform (37) ist zur Unterstützung einer Blasformung des Behälters (13) mit Entlüftungskanälen (19) ausgestattet und zur Verbindung des Tragelementes (2) mit der Hubvorrichtung (38) sind Anschlußbohrungen (20) mit Innengewinden (21) vorgesehen.
Aus der Querschnittdarstellung in Fig. 5 ist erkennbar, daß sich der Umfangskanal (11) bei der dargestellten Ausfuhrungsform kreisförmig als geschlossener Ringkanal erstreckt. Die Ableitungskanäle (10) verlaufen ausgehend von der Längsachse (5) radial und linear nach außen. Vorteilhaft ist insbesondere eine äquidistante Anordnung der Ableitungskanäle (10) in Umfangsrichtung. Typischerweise erstrecken sich die Ableitungskanäle (10) senkrecht zur Längsachse (5), in Abhängigkeit von den jeweiligen Anwendungsanforderungen sind aber auch geneigte Verläufe realisierbar. Ebenfalls ist es grundsätzlich möglich, alternativ zu der dargestellten radialen Anordnung der Ableitungskanäle (10) einen Verlauf mit einer tangentialen Komponente zu wählen. Hierdurch würde die Kanallänge vergrößert und innerhalb des Umfangskanals (11) eine bevorzugte Strömungsrichtung erzeugt werden.
Fig. 5 veranschaulicht ebenfalls, daß auch die Sekundärkanäle (14) eine im wesentlichen radiale Ausrichtung relativ zur Längsachse (5) sowie äquidistante Abstände in Umfangsrichtung aufweisen. Vorzugsweise münden die Sekundärkanäle (14) jeweils in einem mittleren Bereich zwischen jeweils zwei Einmündungen benachbarter Ableitungskanäle (10) in den Umfangskanal (11) ein.
Bei der dargestellten Ausfuhrungsform sind fünf Ableitungskanäle (10) sowie fünf Sekundärkanäle (14) verwendet . Zwischen den Mittellinien gleicher Kanäle ergibt sich hierdurch ein Winkel von etwa 72°. Hieraus ergibt sich bei der dargestellten symmetrischen Anordnung ein Winkel (22) zwischen den Längsachsen der Ableitungskanäle (10) und den Längsachsen der Sekundärkanäle (14) von etwa 36°. Es ist aber ebenfalls möglich, eine in Umfangsrichtung versetzte Anordnung zu wählen, bei der beispielsweise der Winkel (22) 32°.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
Verfahren zur Blasformung von Behältern aus einem thermoplastischen Material, bei dem der Behälter innerhalb einer Blasform, die im Bereich einer Blasstation positioniert ist, durch Einwirkung eines unter Druck stehenden Mediums aus einem Vorformling gefertigt wird und bei dem als Blasform mindestens zwei Blasformsegmente sowie eine Bodenform verwendet werden, durch die innerhalb mindestens eines Temperiermittelkanales ein Temperiermittel hindurchgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Temperiermittel der Bodenform im Bereich eines Bodenzentrums zugeführt und in eine ausgehend vom Bodenzentrum nach außen weisende Richtung abgeleitet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Bodenzentrums (6) ein Bodeneinsatz (8) aus einem relativ zur Bodenform (37) unterschiedlichen Material positioniert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, daß das Temperiermittel ausgehend vom Bereich des Bodenzentrums (6) mit einer radialen Richtungskomponente abgeleitet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet, daß das Temperiermittel durch eine Mehrzahl von Ableitungskanälen (10) strömt und zu einem Umfangskanal (11) geführt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Umfangska- nales (11) ein geschlossener ringartiger Strömungsweg für das Temperiermittel bereitgestellt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Temperiermittel ausgehend vom Umfangskanal (11) mit einer radialen Ausbreitungskomponente abgeleitet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Temperiermittel nach einem Verlassen des Sekundärkanales (14) hinsichtlich seiner Strömungsrichtung umgeleitet wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Temperiermittel bei einem Verlassen der Bodenform (37) in einen Sammelkanal eingeleitet wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Mehrzahl von Ausbreitungsrichtungen für das Temperiermittel die Ausbreitungsrichtungen in Umfangsrichtung im wesentlichen relativ zueinander äquidistant orientiert werden.
10. Vorrichtung zur Blasformung von Behältern aus einem thermoplastischen Material, die mindestens eine Blasstation mit mindestens einer Blasform aufweist, die aus mindestens zwei Blasformsegmenten und einer Bodenform ausgebildet ist und bei der sich durch die Bodenform hindurch mindestens ein Temperiermittelkanal für ein Temperiermittel erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein Zuführkanal (7) für das Temperiermittel in Richtung auf ein Bodenzentrum (6) erstreckt und daß sich Ableitungskanäle (10) für das Temperiermittel ausgehend vom Bereich des Bodenzentrums (6) mit einer nach außen weisenden radialen Ausdehnungskomponente erstrecken.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Bodenzentrums (6) ein Bodeneinsatz (8) aus einem relativ zur Bodenform
(37) unterschiedlichen Material angeordnet ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ableitungskanäle (10) relativ zu einer Längsachse (5) der Bodenform (37) eine im wesentlichen senkrechte Orientierung aufweisen.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß sich eine Mehrzahl von Ableitungskanälen (10) in Umfangsrichtung äquidistant zueinander erstrecken.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13 , dadurch gekennzeichnet, daß die Ableitungskanäle (10) im Bereich ihrer dem Bodenzentrum (6) abgewandten Ausdehnung in einen Umfangskanal (11) einmünden.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Umfangskanal (11) im wesentlichen ringförmig erstreckt.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß sich ausgehend vom Umfangskanal (11) Sekundärkanäle (14) erstrecken.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Sekundärkanälen (14) in Umfangsrichtung äquidistant zueinander angeordnet sind.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Sekundärkanäle (14) sowohl eine radiale Ausdeh- nungskomponente als auch eine relativ zur Längssachse (5) angewinkelte Ausdehnungskomponente aufweist .
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Ableitungskanäle (10) im Bereich einer Umleitung (16) in Rückführkanäle (17) einmünden, deren Längsachsen relativ zu den Längsachsen der Sekundärkanäle (14) eine andersartige Orientierung aufweisen.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Rückführkanäle (17) ausgehend von den Umleitungen (16) in eine von einer Innenwand (15) der Bodenform (37) wegweisende Richtung erstrecken.
21. Vorrichtung nach einen der Ansprüche 10 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführkanäle (17) in einen Sammelkanal (18) einmünden.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Sammelkanal (18) im Bereich einander zugewandten Begrenzungen der Bodenform (37) und eines Tragelementes (2) für die Bodenform (37) erstreckt .
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