WO2016124779A1 - Blasform aus hochleistungsbeton und verfahren zu deren herstellung - Google Patents

Blasform aus hochleistungsbeton und verfahren zu deren herstellung Download PDF

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    • B29K2995/0012—Properties of moulding materials, reinforcements, fillers, preformed parts or moulds having particular thermal properties
    • B29K2995/0013—Conductive

Definitions

  • the present invention relates in a broader sense to an apparatus for forming plastic preforms into plastic containers, and more particularly to a so-called blow molding machine.
  • blow molding machines usually have a rotatable carrier (a so-called blowing wheel) on which a plurality of forming stations or blowing stations is arranged, which transform plastic preforms into plastic containers, in particular plastic bottles.
  • blowing stations usually have mold carriers on which blow molds are arranged directly or by means of a mold carrier shell.
  • These conventional blowing devices in this case have at least one blowing station, in which preheated by means of a heater plastic preforms, which are made of polyethylene terephthalate (PET) polypropylene (PP) polyethylene (PE), expanded by means of compressed air and are blown into containers.
  • a heater plastic preforms which are made of polyethylene terephthalate (PET) polypropylene (PP) polyethylene (PE)
  • PET polyethylene terephthalate
  • PP polypropylene
  • PE polyethylene
  • this blow mold is held by a blow mold carrier, which usually has two blow mold carrier side parts, which are fastened on a common pivot axis in such a way that they face one another.
  • the bottom of the container is usually imaged on a bottom mold, which is held by means of positive engagement between the Blasform uman former and is preferably vertically displaceable.
  • the method for producing high-quality blow molds usually involves a machining of a semifinished product followed by a manually executed surface finish. As a material of this semi-finished while various metals come into consideration, such as steels, aluminum alloys and nickel materials.
  • the disadvantage of this method is the relatively high cost of producing these blow molds. Alloys, on the other hand, allow a relatively fast machining but are poorly suited in terms of their abrasion resistance.
  • blow molds by way of stereolithography or EBM (Electron Beam Melting) based on plastic or even metallic starting material. These methods are also very expensive. Furthermore, blow molds made of plastic are of low temperature resistance and usually also have a poor thermal conductivity, which in turn prevents rapid cooling of the molded container wall on the blow mold. Also, the sizes of such manufactured blow molds are limited.
  • EBM Electro Beam Melting
  • the present invention is therefore based on the object to reduce the manufacturing cost of blow molding.
  • a mold according to the invention for producing plastic bodies and in particular plastic containers has at least one first molded part and at least one second molded part which can be placed against one another and form a cavity for shaping the plastic body in a state in which they are applied to one another.
  • At least one molded part is partially made of a material containing concrete.
  • metal elements are commonly used for such shapes.
  • the invention now proposes to use as a material at least partially concrete. Concrete is in the technical field mentioned here, especially the plastic technology, a completely unusual material. Usually, a person skilled in the art will be deterred from using concrete, since with concrete usually a very high weight or a very high density is connected. In addition, the tensile strength of concrete is very limited.
  • the material is concrete.
  • This material may, as known in the art, materials such as sand and possibly gravel (also referred to as aggregates), cement and water.
  • the material may also contain microsilica and superplasticizer.
  • the material may also contain other materials such as metals or plastics.
  • the material, in particular the concrete preferably has a volume and / or mass ratio between water and cement which is between 0.15 and 0.4, preferably between 0.15 and 0.35, preferably between 0.15 and 0.3 and more preferably between 0.15 and 0.25, and more preferably about 0.2. For normal concrete, this ratio is between 0.4 and 0.7. This lower ratio given here is preferably achieved by the addition of flow agents.
  • At least one region of the mold or of the molded part forms a contour of a container to be produced.
  • the material contains as a binder
  • the material contains as binder cement and / or a cement substitute.
  • the material contains a component selected from a group of components including microsilica, quartz flour, silica sand, FM (flow agent) lenium, FM (flow agent) viscous and water.
  • a material selected from a group of materials including synthetic resin concrete, epoxy concrete or mineral casting it would also be possible to use as a material a material selected from a group of materials including synthetic resin concrete, epoxy concrete or mineral casting.
  • the mold has two half-shells, ie the two above-mentioned molded parts are preferably each formed as half-shells. These two half-shells form in the collapsed state that cavity within which the plastic preforms are expanded to the plastic containers.
  • surfaces of the molded parts are not reworked, that is to say not polished, for example.
  • At least one molded part has a recess which is suitable for engagement means.
  • This engaging means may be, for example, the retaining means with which the molded parts are fastened to the mold carriers or to the mold carrier shells.
  • the mold furthermore has a bottom part which, together with the two mold parts, delimits the above-mentioned cavity. It is possible that this bottom part is at least partially made of a material containing concrete. It is possible that during a working operation of a corresponding blow molding machine and in particular in a closed state of the blow mold several areas of different blow molds are adjacent to each other, each containing a concrete contained material.
  • At least one surface of a molded part has a curved section.
  • the cavity or a cross section of the cavity is reduced or generally changed in a longitudinal direction of the molded parts. This longitudinal direction is preferably also a longitudinal direction of the container to be expanded.
  • a thermal conductivity of the material is in a range of between 1 and 20 W / m ° C, preferably between 3 and 15 W / m ° C is more preferably between 4 and 10 W / m ° C.
  • at least one molded part has a receiving means for receiving threads.
  • a thread and in particular a metallic thread is preferably introduced into at least one molded part. To use these threads and screw body can be attached to the molded part described here.
  • the present invention is further directed to a forming station for converting plastic preforms to plastic containers, which forming station has at least one shape of the type described above.
  • this forming station also has at least one and preferably two mold carriers on which the mold parts are at least indirectly arranged.
  • the forming station further comprises mold carrier shells, on which in turn the moldings can be arranged. It would also be conceivable that at least one mold carrier and / or at least one mold carrier shell is made in sections of a material containing concrete.
  • the conversion station further comprises a receiving element for receiving a bottom part. It is advantageous in this case, this receiving element in a longitudinal direction of the container to be expanded relative to the second parts or relative to the mold parts movable.
  • the deformation station further comprises an application device, by means of which the plastic preforms can be acted upon for their expansion with a flowable and in particular gaseous medium.
  • the present invention is further directed to an apparatus for forming plastic preforms into plastic containers.
  • This device has at least one carrier on which a plurality of forming stations of the type described above is arranged.
  • the mold described here is in particular a blow mold.
  • This mold preferably has the blow mold on a cast surface.
  • at least one molding and / or the bottom mold of the mold are cast from a molding compound. In this way, with the curing of the casting material can be a blow mold for containers.
  • At least one molded part has at least one channel which is suitable for conducting a coolant. It is possible that such cooling channels are already inserted in the production in a casting compound. However, it would also be conceivable that liquid or liquefiable elements, such as, for example, wax pens, are already introduced into the casting compound during production and, in the event of subsequent heating after curing, thus lead to the said coolant channels.
  • At least one molded part of the mold is designed in several parts, for example, an area made of concrete or a concrete-containing material is made and another area made of metal.
  • the mold is preferably a blow mold and the cavity is to be expanded to receive an agent of a flowable medium and is suitable for plastic preform.
  • the material is a fiber-reinforced material.
  • fibers it is possible for fibers to be added during production, in particular metallic, carbon fibers and / or glass fibers. These fibers can be added to increase the tensile strength and / or increase the thermal conductivity or thermal conductivity. Also, it would be conceivable to add two different types of fibers to increase both (tensile) strength and thermal conductivity (i.e., thermal conductivity).
  • the material contains ultra-high-strength concrete.
  • the material is preferably ultra-high-strength concrete.
  • the blow mold is preferably at least partially made of ultra-high-strength concrete.
  • Ultra-high-strength concrete is understood to mean a concrete that achieves a compressive strength above 150 N / mm 2 .
  • the use of concrete is problematic in some industrial applications, because concrete has a very high compressive strength, but only has a limited tensile strength.
  • the ultra-high-strength concrete described here is also characterized by a significantly higher tensile strength.
  • the material preferably contains cement, in particular with a proportion of between 700 and 1000 kg / m 3 , preferably between 750 and 950 kg / m 3, preferably between 800 and 900 kg / m 3 .
  • the material contains quartz sand, wherein the proportion of quartz sand is preferably between 800 and 1 100 kg / m 3 , preferably between 850 and 1050 kg / m 3 and preferably between 900 and see 1025 kg / m 3 .
  • the material contains microsilica.
  • the microsilica are selected from a group of microsilica containing microsilica Eikern® 940, microsilica Eikern® 971 and microsilica silicoll P overmolded. In addition, however, other microsilica or compositions of different microsilica can be used.
  • the proportion of microsilica is preferably between 80 and 300 kg / m 3 , preferably between 100 and 180 kg / m 3 .
  • the material of the molded parts preferably contains S1O2.
  • Eikern microsilica ® is an amorphous silicon dioxide (S1O2) material which preferably consists of sub- micrometer, and preferably spherical particles and agglomerates of such particles.
  • the material contains quartz powder, in particular quartz powder W 12, wherein preferably a proportion of this quartz powder between 100 and 300 kg / m 3 , preferably between 150 and 250 kg / m 3 .
  • the material contains a flow agent, for example FM-Glenium 51, wherein preferably the proportion of this substance is between 10 and 80, preferably between 20 and 40 kg / m 3 .
  • the material contains a flow agent, for example FM Viscocrete 2810, preferably with a proportion of between 150 and 200 kg / m 3 .
  • the material preferably also contains water, the water fraction particularly preferably being between 100 and 300 kg / m 3, preferably between 120 and 250 kg / m 3 and particularly preferably between 130 and 190 kg / m 3 .
  • the water fraction particularly preferably being between 100 and 300 kg / m 3, preferably between 120 and 250 kg / m 3 and particularly preferably between 130 and 190 kg / m 3 .
  • the mixing intensity is increased.
  • the material has, at least in sections, a density of between 1, 5 and 3.5 g / cm 3, preferably between 1, 8 and 3.2 g / cm 3 and particularly preferably between 2.1 and 2, 9 g / cm 3 .
  • This density specification is based on the finished blow mold or the finished workpiece.
  • the above information for example, the information about the composition may also relate to the molding composition, for example, a flowable mass, which is processed to the relevant workpieces, for example blow moldings.
  • the material contains metallic elements and in particular metallic fibers.
  • a disadvantage with the use of concrete consists in a partially reduced thermal conductivity.
  • an increased thermal conductivity is desired in order to dissipate heat, which comes, for example, from the heated plastic preforms during the working process.
  • the mentioned metal fibers can serve.
  • these fibers extend at least partially from an inner wall of the molded part to an outer wall of the molded part.
  • the metallic elements are made of aluminum or an aluminum-containing material.
  • the fibers in particular randomly be distributed in the material. It is possible that these metallic threads are inserted in the production of the molding, for example, in a flowing and hardened mass.
  • the present invention furthermore relates to a method for producing workpieces for blow molding machines, in particular for producing molds which in turn are used for producing serve plastic containers, directed.
  • a mold is first provided.
  • a preferably flowable material is introduced, said material containing concrete and / or at least one component of concrete.
  • the material cures or the curing of the material (now arranged in the casting mold) is allowed to take place.
  • the workpiece and in particular the shape of the casting mold are removed.
  • the mold is preferably a negative of the blow mold to be produced.
  • the mold knows the contour of a later to be produced with the blow mold in the container.
  • the casting mold can preferably at least in sections have the shape of the blow mold to be produced for producing the plastic container.
  • the casting mold is a multi-part mold.
  • the liquid or flowable mass between these two parts or these multiple parts of the mold can be arranged or filled.
  • the molded part it would also be possible for the molded part to be produced as part of a printing process, for example by means of a 3-D printer.
  • metallic fibers and in particular aluminum fibers are added to the flowable mass. It is possible for these fibers to be added to the flowable mass in a defined orientation, for example such that they extend from an inner wall of this blow mold to an outer wall thereof in the produced or produced blow mold. Preferably, however, the fibers (in particular randomly) are mixed with the casting compound. It would be possible for such fibers to be distributed uniformly into the casting compound, but it would also be possible for casting material and such bevels to be introduced alternately. In a further preferred method, it would be conceivable, for example, that the said casting mold is made of a metal, for example of aluminum. So it would be possible that the concrete-containing mixture is poured into a (cylindrical) shell made of aluminum.
  • the moldings may be formed in two or more parts.
  • An aluminum half shell can form the blow mold with the concrete.
  • the concrete side preferably forms, as mentioned above, the bottle contour.
  • the provision of metal, preferably aluminum, on the blow mold outside has the advantage that it can be turned to the exact degree.
  • Another preferred method is the above-mentioned predetermined time period over which the material is cured, greater than 6 hours, preferably greater than 12 hours, preferably greater than 18 hours, preferably greater than 20 hours and more preferably greater than 22 hours.
  • the material is at least temporarily tempered and in particular heated. It is possible to temper the material at temperatures that are between 60 ° and 300 °, preferably between 70 ° and 250 ° and particularly preferably in a range between 90 ° and 250 °. In these cases, it would also be conceivable to reduce the curing time. A temperature control in a range between 70 ° and 1 10 ° has proven to be particularly favorable. In this case, the resulting material has a particularly high bending tensile strength.
  • the tempering can be achieved that the increase in strength that is used in concrete such as in the construction industry and takes place there within the first thirty days can be achieved within 24 hours. It's the same with fading.
  • This is preferably optimized by a suitable heat treatment of the concrete material.
  • a mixture containing cement, water, microsilica, quartz flour and sand is used for the concrete mix.
  • the mixture advantageously also contains flow agent.
  • a condenser and in particular a high-performance condenser may also be added in the mixture.
  • Polycarboxylate ethers (PCE) are suitable as such liquefiers.
  • fine fibers may also be added to the composition containing concrete to increase, in particular, tensile strength, for example, fine fibers in a range between 0.3 and 3 percent by volume, preferably between 0.5 and 2 percent by volume, preferably between 0.7 and 1.2 percent by volume.
  • these fibers may be added to the mold prior to filling the mold with mixing equipment such as a planetary mixer.
  • the mold for example blow mold, preferably has a cast surface.
  • the material in particular the UHPC, is preferably waterproof.
  • the material and in particular the UHPC is also permanently thermally stable.
  • the mold can also be made in two parts with a concrete section and a metal-containing section. These two parts can preferably be positively connected or glued in a downstream process.
  • an outer shell for example made of aluminum, is manufactured as a casting mold and in turn the liquid UHPC is inserted in it, so that in this way they combine the materials with one another.
  • the thickness of the concrete portion is chosen to be lower, so that the lower concrete thickness, the lower thermal conductivity of concrete is compensated.
  • the mounting options such as thread or stop bars could be introduced into the metal portion to allow attachment of the blow mold in mold carrier.
  • even surfaces on the side facing the concrete part could For example, other tempering elements such as peltier elements or heatpipes can be arranged.
  • the capillary pore content can be kept below 2% by volume, while normal concrete has a capillary pore content of about 15% by volume.
  • a cast surface of the mold can be achieved, which does not have to be reworked. Rather, the molded surface of the UHPC mold is glassy, smooth and highly abrasion resistant.
  • UHPC is dimensionally stable under thermal stress both due to high and due to changing temperatures.
  • reinforcing fibers made of glass fibers or metal
  • other reinforcing fibers such as carbon or plastic of the casting material can be added.
  • the molded tool (made of UHPC) described here for the production of containers is characterized by a very high quality in addition to its favorable price.
  • surprisingly low manufacturing tolerances can be achieved and also a high dimensional stability and surface quality. Since the density of UHPC is in the range of the density of aluminum, there is no additional weight compared to standard aluminum molds.
  • blow molds during operation by means of cast-in heat sinks for cooling, as mentioned above, for example Peltier elements.
  • a special temperature profile can be set on the mold surface, which is useful, for example, to produce molded bottles or bottles with recessed grips.
  • the use of cooling elements may also eliminate a cooling water circuit.
  • the thermal treatment described above it is also possible to limit the shrinkage of the concrete in time, in particular the shrinkage of the concrete after the Ent- to shape. It is for example possible to store the solidified concrete parts for the given period of time, such as 24 hours at 90 °. This storage can be done about in a water bath. After this treatment, the strength of the concrete is about. 90% of the final strength has risen and the molded part has also completed 90% of the expected fading usually at 1/1000 liters.
  • the present invention is therefore further directed to the use of a concrete-containing material for a component of an apparatus for forming plastic preforms into plastic containers.
  • a concrete-containing material for a component of an apparatus for forming plastic preforms into plastic containers.
  • said component is selected from a group of components including blow molds, blow mold carrier plates, bottom parts, blow molding station supports, holding parts, preform oven components, reflector tiles, and the like.
  • the material described here is particularly suitable because it has particularly favorable properties for the reflection of IR radiation. It would be possible to further improve these reflection properties by adding additional substances, such as the addition of dyes.
  • a device for heating plastic preforms comprising at least one element containing concrete or a component of concrete.
  • This element is preferably a reflector element (in particular a reflector tile), which is particularly suitable and intended to reflect infrared radiation.
  • this device for heating the plastic preforms on a transport device which transports the plastic preforms along a predetermined transport path.
  • this transport device preferably has holding means for holding the plastic preforms, so that in particular these plastic preforms can be guided through the device in isolated fashion.
  • these holding means are preferably designed as engagement means which can engage in an orifice of the plastic preforms.
  • these holding means are made of a material containing concrete and / or a component of concrete.
  • the material is introduced under pressure into the mold, preferably pumped under pressure into the mold.
  • the material can be introduced into the mold, for example, under a pressure of between 1 and 10 MPa.
  • the material can be supplied with mold filling speeds, which is between 2m / s and 20m / s, preferably between 4m / s and 18m / s, preferably between 6m / s and 14m / s. In this way, very high strengths can be achieved.
  • the feeding of the material into the casting mold takes place at least partially and / or at least temporarily under reduced ambient pressure compared with the normal air pressure, in particular in a vacuum or partial vacuum.
  • 1 is a rough schematic representation of a device for molding plastic preforms into plastic containers
  • FIG. 2 shows an illustration of a forming station for converting plastic preforms into plastic containers
  • FIG. 3 shows a molded part in a first embodiment
  • FIG. 4 is an illustration of a molded article illustrating a blend composition
  • Fig. 5 is another illustration of a molded article illustrating a blend composition
  • Fig. 6 is an illustration for producing a molded article with reinforcing means
  • Fig. 1 1 is a further illustration of an embodiment of a molded part
  • Fig. 14a, b two illustrations for illustrating a manufacturing process.
  • FIG. 1 shows a roughly schematic representation of a device 50 for forming plastic preforms into plastic containers.
  • this device has a feed device 55 for feeding the plastic preforms and a discharge device 57 which serves for discharging the manufactured containers.
  • These feeders may each be so-called starwheels.
  • the device plastic preforms 10 are supplied.
  • the device has a carrier wheel 54 on which a plurality of forming stations 52 are arranged. These conversion stations 52 each have blow molds 1, in whose Inside the plastic preforms are converted to the plastic containers.
  • the reference numeral 20 refers to the plastic containers.
  • FIG. 2 shows an illustration of a conversion station 52.
  • This conversion station has a first blow-molded carrier part 22 and a second blow-molded carrier part 24.
  • These two Blasformitatimaschine 22 and 24 are pivotable relative to a common pivot axis in order to open and close the blow mold, of which the two mold parts 2 and 4 are shown here.
  • the reference numeral 6 refers to a bottom part of the blow mold.
  • Blasformitatiados 22 and 24 Blasformitatischalen 12 and 14 are arranged and on these Blasformitatischalen 12 and 14, in turn, the two mold parts 2 and 4.
  • These moldings are here side parts, which serve to form the container or its peripheral wall. Through the bottom part and these two mold parts 2, 4, the cavity for receiving the plastic preforms is formed.
  • the reference numeral 44 refers to a contact surface, which comes into contact during operation with a corresponding contact surface of the respective other mold part and in this way closes the cavity surrounding the plastic preform.
  • the reference numeral 42 denotes that wall section of the blow mold, which is suitable for forming the plastic container or its contour.
  • the reference numeral 6 again indicates the bottom part of the blow mold.
  • the molded part 2 has a plurality of insert elements 46 and 48. These insert elements can already be inserted during the production of the molded part. This may be, for example, threaded elements, but it could also be provided elements which serve to a temporary holding the blow mold together.
  • FIGS. 4 and 5 show two illustrations for illustrating the mixture 32, 33 or the material of the molded part.
  • particles are present in the material, which increase its thermal conductivity. These particles are, for example, metallic particles.
  • the material contains reinforcing fibers, which may also be metallic, but in addition also glass fibers or the like. In addition, it would also be possible for both be combined, that is, that the material has both particles for increasing the thermal conductivity and reinforcing fibers.
  • FIG. 6 shows a representation in which a reinforcement occurs through an inserted material structure.
  • a reinforcement occurs through an inserted material structure.
  • a metal structure 31 can already be entered into the mold during the production process, which is later also surrounded by the concrete and thus in particular increases the tensile strength.
  • this may be a regular structure, which may for example have a plurality of longitudinal struts but also cross struts.
  • a cooling channel 34 is introduced in the blow mold. Also, this cooling channel can already be present when pouring the molding compound. In the embodiment shown in Fig. 7, only such a cooling channel 34 is shown, which winds several times through the blow mold or the blow molding. However, it would also be possible that a plurality of such cooling channels are provided or that a cooling channel branches in the interior of the blow mold. These cooling channels may be, for example, inserted aluminum tubes or meltable material, for example wax, as described above.
  • FIG. 8 shows a further illustration of a blow molded part with the two surface regions 42 and 44.
  • the blow molding part has a plurality of cooling elements 62, which are arranged within the wall of the molded part.
  • These cooling elements may be, for example, what are known as Peltier elements.
  • the blow-molded part is designed in two parts, and the cooling elements 64 can here be placed on one or both moldings, cast in or also glued.
  • Fig. 1 1 shows a further embodiment of a molded part.
  • pipe sections so-called heat pipes, are provided which extend horizontally in the embodiment shown in FIG. 11 or from the inner wall of the molded part in the direction of the outer part.
  • These heatpipes 72 can transfer the heat to an adjacent component or direct the environment.
  • the said heatpipes are arranged in the vertical direction and thus advantageously substantially parallel to the longitudinal direction of the plastic preform to be expanded.
  • FIG. 13 shows a two-part construction of a molded part 2.
  • the molded part 2 here has an inner partial element 2 b and an outer partial element 2 a.
  • the inner sub-element 2b which comes into contact with the plastic preforms or the container to be expanded in this case has the concrete-containing material.
  • the second sub-element 2a may be made of a metal, for example aluminum. These two elements 2a and 2b may be glued together.
  • Figures 14a and 14b illustrate a manufacturing process for a molded part according to the invention. It can be seen that here a two-part mold 80 with a first part 82 and a second part 84 is provided.
  • the flowable molding compound (see Fig. 14b) may be introduced into the intermediate space between the two parts 82 and 84 via an opening or an inlet.
  • the part 82 has a surface 82a, which has the contour of the container to be produced.
  • the mass 85 can harden in the intermediate space and in the end result in the shape or the blow-molded part.
  • the opening 86 shown it would also be conceivable for the opening 86 shown to be arranged on a shorter side, for example, and instead of the lying positions shown in the figures, the flow mass is filled in a stationary state. It would also be possible in this procedure, as mentioned, to supply the flowable material 85 through a plurality of openings and, for example, also to change a material composition in sections. For example, higher and lower tensile strength regions could be created as desired.
  • the reference numeral 88 denotes a bottom piece which delimits the casting mold at the bottom.

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Abstract

Eine Form (1) zur Herstellung von Kunststoffkörpern und insbesondere Kunststoffbehältnissen mit wenigstens einem ersten Formteil (2) und wenigstens einem zweiten Formteil (4), welche aneinander anlegbar sind und in einem Zustand, in dem sie aneinander angelegt sind, einen Hohlraum zur Formung des Kunststoffkörpers ausbilden. Erfindungsgemäß ist wenigstens ein Formteil (2, 4) wenigstens teilweise aus einem Werkstoff hergestellt, der Beton enthält.

Description

Blasform aus Hochleistungsbeton und Verfahren zu deren Herstellung
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im weiteren Sinne auf eine Vorrichtung zum Umformen von Kunststoffvorformlingen zu Kunststoffbehältnissen und insbesondere eine sogenannte Blasformmaschine. Derartige Blasformmaschinen weißen üblicherweise einen dreh- baren Träger (ein sogenanntes Blasrad) auf, an dem eine Vielzahl von Umformungsstationen bzw. Blasstationen angeordnet ist, welche Kunststoffvorformlinge zu Kunststoffbehältnissen wie insbesondere Kunststoffflaschen umformen.
Dabei weisen diese Blasstationen üblicherweise Formträger auf, an denen unmittelbar oder auch mittels einer Formträgerschale Blasformen angeordnet sind. Diese herkömmlichen Blasvorrichtungen weisen dabei mindestens eine Blasstation auf, bei der mittels einer Heizeinrichtung vorgewärmte Kunststoffvorformlinge, die beispielsweise aus Polyethylentereph- talat (PET) Polypropylen (PP) Polyethylen (PE) gefertigt sind, mit Hilfe von Druckluft expandiert und so in Behälter geblasen werden. Bei derartigen Blasvorrichtungen findet üblicher- weise eine mehrteilige Blasform Anwendung, in die ein vorgewärmter Kunststoffvorformling eingesetzt und dann zu einem Behälter geblasen wird.
Diese Blasform wird wie oben erwähnt von einem Blasformträger gehalten, der meist zwei Blasformträgerseitenteile aufweist, die an einer gemeinsamen Schwenkachse derart befes- tigt sind, dass sie einander zugewandt sind. Der Boden des Behältnisses wird üblicherweise über eine Bodenform abgebildet, die mittels Formschluss zwischen dem Blasformträgerteilen gehalten wird und bevorzugt vertikal verschiebbar ist. Bei den im Stand der Technik bekann- ten Verfahren zur Herstellung hochwertiger Blasformen wird üblicherweise eine spanende Bearbeitung eines Halbzeugs mit anschließendem manuell ausgeführtem Oberflächenfinish vorgenommen. Als Material dieses Halbzeugs kommen dabei verschiedene Metalle in Betracht, beispielsweise Stähle, Aluminiumlegierungen und Nickelwerkstoffe. Der Nachteil die- ses Verfahrens sind die relativ hohen Kosten bei der Herstellung dieser Blasformen. Legierungen, die andererseits eine vergleichsweise schnelle spanende Bearbeitung zulassen sind jedoch hinsichtlich ihrer Abriebsfestigkeit nur wenig geeignet.
In jüngerer Zeit wird auch versucht, derartige Blasformen im Wege der Stereolithographie oder EBM (Electron Beam Melting) basierend auf Kunststoff oder auch metallischem Ausgangsmaterial herzustellen. Diese Verfahren sind ebenfalls sehr kostspielig. Weiterhin sind aus Kunststoff gefertigte Blasformen von geringer Temperaturbeständigkeit und weisen üblicherweise auch eine schlechte Temperaturleitfähigkeit auf, was wiederum ein schnelles Abkühlen der ausgeformten Behältniswand an der Blasform verhindert. Auch sind die Größen derartig hergestellter Blasformen begrenzt.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Herstellungskosten für Blasformen zu verringern. Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche erreicht. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Eine erfindungsgemäße Form zur Herstellung von Kunststoffkörpern und insbesondere Kunststoffbehältnissen weißt wenigstens ein erstes Formteil und wenigstens ein zweites Formteil auf, welche aneinander anlegbar sind und in einem Zustand in dem sie aneinander angelegt sind, einen Hohlraum zur Formung des Kunststoffkörpers ausbilden.
Erfindungsgemäß ist wenigstens ein Formteil teilweise aus einem Werkstoff hergestellt, der Beton enthält. Wie oben erwähnt, werden für derartige Formen üblicherweise Metallelemente verwendet. Die Erfindung schlägt nunmehr vor, als Werkstoff zumindest teilweise auch Beton einzusetzen. Beton ist in dem hier genannten technischen Feld, insbesondere der Kunststofftechnik, ein vollkommen unüblicher Werkstoff. Üblicherweise wird ein Fachmann von der Verwendung von Beton abgehalten werden, da mit Beton üblicherweise ein sehr hohes Gewicht bzw. eine sehr hohe Dichte verbunden wird. Daneben ist die Zugfestigkeit von Beton sehr begrenzt.
Bevorzugt handelt es sich bei dem Werkstoff um Beton. Dieser Werkstoff kann dabei, wie im Stand der Technik bekannt, Stoffe wie Sand und ggf. Kies (auch als Zuschlagstoffe bezeichnet), Zement und Wasser enthalten. Daneben kann der Werkstoff auch Microsilika und Fließmittel enthalten. Der Werkstoff kann jedoch auch darüber hinaus andere Materialen enthalten wie beispielsweise Metalle oder Kunststoffe. Bevorzugt weist der Werkstoff, insbesondere der Beton ein Volumen- und/oder Massenverhältnis zwischen Wasser und Zement auf, welches zwischen 0,15 und 0,4, bevorzugt zwischen 0,15 und 0,35, bevorzugt zwischen 0,15 und 0,3 und besonders bevorzugt zwischen 0,15 und 0,25 und besonders bevorzugt bei ca. 0,2 liegt. Bei Normalbeton liegt dieses Verhältnis zwischen 0,4 und 0,7. Dies hier angegebene niedrigere Verhältnis wird bevorzugt durch die Zugabe von Fließmitteln erreicht.
Die Erfindung wird hier unter Bezugnahme auf Blasformen beschrieben. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die Erfindung auch bei anderen Bauteilen und insbesondere anderen Formen, wie insbesondere aber nicht ausschließlich Spritzgussformen Anwendung finden kann.
Vorzugsweise bildet wenigstens ein Bereich der Form bzw. des Formteils eine Kontur eines herzustellenden Behältnisses ab. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform enthält der Werkstoff als Bindemittel
Kunstharz. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform enthält der Werkstoff als Bindemittel Zement und/oder einen Zementersatzstoff.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform enthält der Werkstoff eine Komponente, welche aus einer Gruppe von Komponenten ausgewählt ist, welche Mikrosilika, Quarzmehl, Quarzsand, FM (Fließmittel)-Glenium, FM (Fließmittel)-Viscocrete und Wasser enthält. Daneben oder zusätzlich wäre es auch möglich als Werkstoff einen Werkstoff zu verwenden, der aus einer Gruppe von Werkstoffen ausgewählt ist, welche Kunstharzbeton, Epoxidharzbeton oder Mineralguss enthält. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Form zwei Halbschalen auf, d.h. die beiden oben erwähnten Formteile sind bevorzugt jeweils als Halbschalen ausgebildet. Diese beiden Halbschalen bilden in dem zusammengelegten Zustand denjenigen Hohlraum aus, innerhalb dessen die Kunststoffvorformlinge zu den Kunststoffbehältnissen expandiert werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind Oberflächen der Formteile insbesondere diejenigen Oberflächen, die in dem Arbeitsbetrieb den Kunststoffvorformlingen zuge- wandt sind und die Struktur der Kunststoffvorformlinge ausbilden, nicht nachbearbeitet, also beispielsweise nicht poliert. Die Anmelderin konnte herausfinden, dass bereits durch den eigentlichen Herstellungsprozess Oberflächen in einer ausreichenden Güte erreicht werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist wenigstens ein Formteil eine Aus- nehmung auf, welche für Eingriffsmittel geeignet ist. Bei diesem Eingriffsmitteln kann es sich hier beispielsweise um die Haltemittel handeln, mit denen die Formteile an den Formträgern oder an den Formträgerschalen befestigt sind.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Form weiterhin ein Bodenteil auf, welches gemeinsam mit den beiden Formteilen den oben genannten Hohlraum begrenzt. Dabei ist es möglich, dass auch dieses Bodenteil wenigstens abschnittsweise aus einem Werkstoff hergestellt ist, der Beton enthält. Dabei ist es möglich, dass während eines Arbeitsbetriebs einer entsprechenden Blasformmaschine und insbesondere in einem geschlossenen Zustand der Blasform mehrere Bereiche unterschiedlicher Blasformen aneinander liegen, welche jeweils einen Beton enthaltenen Werkstoff enthalten.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist wenigstens eine Oberfläche eines Formteils einen gekrümmten Abschnitt auf. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform verringert sich oder allgemein verändert sich der Hohlraum bzw. ein Querschnitt des Hohl- raums in einer Längsrichtung der Formteile. Bei dieser Längsrichtung handelt es sich dabei bevorzugt auch um eine Längsrichtung des zu expandierenden Behältnisses.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform liegt eine Temperaturleitfähigkeit des Werkstoffes in einem Bereich, der zwischen 1 und 20 W/m °C, bevorzugt zwischen 3 und 15 W/ m °C besonders bevorzugt zwischen 4 und 10 W/m °C beträgt. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist wenigstens ein Formteil ein Aufnahmemittel zur Aufnahme von Gewinden auf. Weiterhin ist bevorzugt in wenigstens ein Formteil ein Gewinde und insbesondere ein metallisches Gewinde eingebracht. Zur Verwendung dieser Gewinde können auch Schraubkörper an dem hier beschriebenen Formteil befestigt werden.
Die vorliegende Erfindung ist weiterhin auf eine Umformungsstation zum Umformen von Kunststoffvorformlingen zu Kunststoffbehältnissen gerichtet, wobei diese Umformungsstation wenigstens eine Form der oben beschriebenen Art aufweist. Vorteilhaft weißt diese Umfor- mungsstation weiterhin wenigstens einen und bevorzugt zwei Formträger auf, an denen die Formteile wenigstens mittelbar angeordnet sind. Vorteilhaft weist die Umformungsstation weiterhin Formträgerschalen auf, an denen wiederum die Formteile angeordnet sein können. Dabei wäre es auch denkbar, dass wenigstens ein Formträger und/oder wenigstens eine Formträgerschale abschnittsweise aus einem Werkstoff hergestellt ist, der Beton enthält.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Umformungsstation weiterhin ein Aufnahmeelement zur Aufnahme eines Bodenteils auf. Vorteilhaft ist dabei dieses Aufnahmeelement in einer Längsrichtung des zu expandierenden Behältnisses gegenüber den zweiten Teilen bzw. gegenüber den Formteilen beweglich.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Umformungsstation weiterhin eine Beaufschlagungseinrichtung auf, mittels derer die Kunststoffvorformlinge zu ihrer Expansion mit einem fließfähigen und insbesondere gasförmigen Medium beaufschlagbar sind. Die vorliegende Erfindung ist weiterhin auf eine Vorrichtung zum Umformen von Kunststoffvorformlingen zu Kunststoffbehältnissen gerichtet. Diese Vorrichtung weist dabei wenigstens einen Träger auf, an dem eine Vielzahl von Umformungsstationen der oben beschriebenen Art angeordnet ist. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform handelt es sich bei der hier beschriebenen Form insbesondere um eine Blasform. Bevorzugt weist diese Form hier die Blasform eine gegossene Oberfläche auf. Bevorzugt sind wenigstens ein Formteil und/oder die Bodenform der Form aus einer Gießmasse gegossen. Auf diese Weise kann mit dem Aushärten der Gießmasse eine Blasform für Behältnisse werden. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist wenigstens ein Formteil wenigstens einen Kanal auf, der zur Leitung eines Kühlmittels geeignet ist. Dabei ist es möglich, dass bereits bei der Herstellung in eine Gießmasse derartige Kühlkanäle eingelegt werden. Es wäre jedoch auch denkbar, das bereits bei der Herstellung in die Gießmasse flüssige bzw. verflüssigbare Elemente wie beispielsweise Wachsstifte eingelegt werden, die bei einer spä- teren Erwärmung nach der Aushärtung so zu den besagten Kühlmittelkanälen führen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wäre es auch denkbar, dass wenigstens ein Formteil der Form mehrteilig ausgebildet ist, beispielsweise ein Bereich aus Beton oder einen betonenthaltenden Werkstoff gefertigt ist und ein anderer Bereich aus Metall.
Bevorzugt handelt es sich, wie oben erwähnt, bei der Form um eine Blasform und der Hohlraum ist zur Aufnahme eines Mittels eines fließfähigen Mediums zu expandieren und Kunst- stoffvorformlings geeignet. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform handelt es sich bei dem Werkstoff um einen faserverstärkten Werkstoff. Dabei ist es möglich, dass bereits bei der Herstellung Fasern zugeschlagen werden, insbesondere metallische, Carbonfasern und/oder Glasfasern. Diese Fasern können dabei zur Erhöhung der Zugfestigkeit und/oder zur Erhöhung der thermischen Leitfähigkeit bzw. Wärmeleitfähigkeit zugegeben werden. Auch wäre es denkbar, dass zwei verschiedene Gattungen an Fasern zugegeben werden, um sowohl die (Zug)Festigkeit als auch die thermische Leitfähigkeit (d.h. die Wärmeleitfähigkeit) zu erhöhen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform enthält der Werkstoff ultrahochfesten Beton. Bevorzugt ist der Werkstoff ultrahochfester Beton. Damit besteht bevorzugt die Blasform wenigstens teilweise aus ultrahochfestem Beton.
Unter ultrahochfesten Beton wird ein Beton verstanden, der eine Druckfestigkeit oberhalb von 150 N/mm2 erreicht. Die Verwendung von Beton ist in manchen industriellen Anwendungen problematisch, da Beton zwar über eine sehr hohe Druckfestigkeit, jedoch lediglich über eine begrenzte Zugfestigkeit verfügt. Der hier beschriebene ultrahochfeste Beton zeichnet sich jedoch auch durch eine signifikant höhere Zugfestigkeit aus.
Bevorzugt enthält der Werkstoff Zement insbesondere mit einem Anteil, der zwischen 700 und 1000 kg/m3, bevorzugt zwischen 750 und 950 kg/m3 bevorzugt zwischen 800 und 900 kg/m3 liegt.
Bevorzugt enthält der Werkstoff Quarzsand, wobei der Anteil des Quarzsandes bevorzugt zwischen 800 und 1 100 kg/m3, bevorzugt zwischen 850 und 1050 kg/m3und bevorzugt zwi- sehen 900 und 1025 kg/m3 liegt.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält der Werkstoff, wie oben erwähnt, Mikrosilika. Vorteilhaft sind die Mikrosilika aus einer Gruppe von Mikrosilika ausgewählt, welche Mikrosilika Eikern ® 940, Mikrosilika Eikern ® 971 und Mikrosilika silicoll P umkompri- miert enthält. Daneben können jedoch auch andere Mikrosilika oder auch Zusammensetzungen aus unterschiedlichen Mikrosilika verwendet werden. Bevorzugt liegt der Anteil der Mikrosilika zwischen 80 und 300 kg/m3, bevorzugt zwischen 100 und 180 kg/m3. Der Werkstoff der Formteile enthält bevorzugt S1O2. Eikern Microsilica ® ist ein amorphes Silicium Dioxid (S1O2) Material, welches bevorzugt aus sub- micrometer und bevorzugt sphärischen Partikeln und Agglomeraten solcher Partikel besteht.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform enthält der Werkstoff Quarzmehl insbesondere Quarzmehl W 12, wobei bevorzugt ein Anteil dieses Quarzmehls zwischen 100 und 300 kg/m3, bevorzugt zwischen 150 und 250 kg/m3 liegt.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält der Werkstoff ein Fließmittel, z.B. FM- Glenium 51 , wobei bevorzugt der Anteil dieser Substanz zwischen 10 und 80, bevorzugt zwischen 20 und 40 kg/m3 liegt. Bei einer weiteren Ausführungsform enthält der Werkstoff ein Fließmittel, beispielsweise FM- Viscocrete 2810, bevorzugt mit einem Anteil zwischen 150 und 200 kg/m3.
Schließlich enthält der Werkstoff bevorzugt noch Wasser wobei der Wasseranteil besonders bevorzugt zwischen 100 und 300 kg /m3 bevorzugt zwischen 120 und 250 kg/m3 und besonders bevorzugt zwischen 130 und 190 kg/m3 liegt. Für die Herstellung dieses Werkstoffes ist es möglich, zunächst mehrere und bevorzugt alle trockenen Zusatzstoffe vor zu vermischen und dann Wasser, bevorzugt gemeinsam mit einem Fließmittel zuzuführen. Bevorzugt wird dabei die Mischintensität erhöht. Weiterhin wäre es auch möglich, falls nach wenigen Minuten die Wirkung des Fließmittels eintritt, die
Mischintensität zu drosseln oder auch eine Mischpause einzulegen. Gegen Ende des Mischvorgangs ist es möglich noch Fasern zuzugeben und diese unterzumischen, wobei dies bevorzugt in einem Zeitrahmen erfolgen kann der zwischen 1 Minute und 8 Minuten bevorzugt zwischen 2 Minuten und 7 Minuten liegt.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist der Werkstoff wenigstens abschnittsweise eine Dichte auf, die zwischen 1 ,5 und 3,5 g/cm3 bevorzugt zwischen 1 ,8 und 3,2 g/cm3 und besonders bevorzugt zwischen 2,1 und 2,9 g/cm3 liegt. Diese Dichteangabe ist dabei bezogen auf die fertiggestellte Blasform bzw. das fertiggestellte Werkstück. Obige Angaben beispielsweise die Angaben über die Zusammensetzung können sich jedoch auch auf die formgebende Masse beispielsweise eine fließfähige Masse beziehen, welche zu den betreffenden Werkstücken beispielsweise Blasformteilen verarbeitet wird.
Vorteilhaft enthält der Werkstoff metallische Elemente und insbesondere metallische Fasern. Ein Nachteil bei der Verwendung von Beton besteht in einer teilweise reduzierten Wärmeleitfähigkeit. Andererseits ist eine erhöhte Wärmeleitfähigkeit gewünscht, um während des Arbeitsprozesses Wärme, die beispielsweise von den erwärmten Kunststoffvorformlingen kommt, abzuleiten. Zu diesem Zweck können die erwähnten Metallfasern dienen. Vorteilhaft erstrecken diese Fasern sich zumindest teilweise ausgehend von einer Innenwandung des Formteils hin zu einer Außenwandung des Formteils. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die metallischen Elemente aus Aluminium oder einem aluminiumhaltenden Werkstoff gefertigt. Es wäre jedoch auch möglich und bevorzugt, dass die Fasern (insbesondere statistisch) in dem Werkstoff verteilt werden. Es ist möglich, dass diese metallischen Fäden bei der Herstellung des Formteils beispielsweise in eine fließende und auszuhärtende Masse eingelegt werden.
Die vorliegende Erfindung ist weiterhin auf ein Verfahren zum Herstellen von Werkstücken für Blasformmaschinen insbesondere zum Herstellen von Formen die wiederum zum Her- stellen von Kunststoffbehältnissen dienen, gerichtet. Bei diesem Verfahren wird zunächst eine Gussform zur Verfügung gestellt. In diese Gussform wird ein bevorzugt fließfähiger Werkstoff eingebracht, wobei dieser Werkstoff Beton und/oder wenigstens einen Bestandteil von Beton enthält. In einem weiteren Verfahrensschritt härtet der Werkstoff aus bzw. es er- folgt ein Aushärten lassen des (nunmehr in der Gussform angeordneten Werkstoffes.) In einem weiteren Verfahrensschritt werden das Werkstück und insbesondere die Form der Gussform entnommen.
Bevorzugt handelt es sich bei der Gussform um ein Negativ der herzustellenden Blasform. Vorteilhaft weißt die Gussform die Kontur eines später mit der Blasform herzustellenden im Behältnisses auf.
In anderen Worten kann bevorzugt die Gussform wenigstens abschnittsweise die Oberflächen Gestalt der herzustellenden Blasform zum fertigen des Kunststoffbehältnisses aufwei- sen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Gussform eine mehrteilige Form. So kann die flüssige bzw. fließfähige Masse zwischen diese beiden Teile oder diesen mehreren Teilen der Gussform angeordnet bzw. eingefüllt werden. Es wäre jedoch auch möglich, dass das Formteil im Rahmen eines Druckverfahrens, beispielsweise mittels eines 3-D Druckers, hergestellt wird.
Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren werden der fließfähigen Masse metallische Fasern und insbesondere Aluminiumfasern zugefügt. Dabei ist es möglich, dass diese Fasern der fließfähigen Masse in einer definierten Orientierung zugefügt werden, beispielsweise derart, dass diese in der hergestellten oder bei der hergestellten Blasform von einer Innenwandung dieser Blasform zu einer Außenwandung derselben reichen. Bevorzugt werden jedoch die Fasern (insbesondere statistisch) mit der Gießmasse vermischt. Dabei wäre es möglich, dass derartige Fasern gleichmäßig in die Gießmasse verteilt werden, es wäre jedoch auch möglich, dass abwechselnd Gießmasse und derartige Fasen eingebracht werden. Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren wäre es beispielsweise denkbar, dass die besagte Gussform aus einem Metall beispielsweise aus Aluminium hergestellt ist. So wäre es möglich, dass die betonhaltige Mischung in eine (zylindrische) Halbschale aus Aluminium gegossen wird.
Daneben können die Formteile zwei- oder mehrteilig ausgebildet sein. Eine Aluminiumhalbschale kann mit dem Beton die Blasform bilden. Die Betonseite bildet dabei bevorzugt, wie oben erwähnt, die Flaschenkontur ab. Das Vorsehen von Metall, bevorzugt Aluminium, an der Blasformaußenseite hat den Vorteil, dass diese auf das genaue Maß abgedreht werden kann.
Einen weiteren bevorzugten Verfahren ist der oben erwähnte vorgegebene Zeitraum, über den hinweg das Material ausgehärtet wird, größer als 6 Stunden, bevorzugt größer als 12 Stunden, bevorzugt größer als 18 Stunden, bevorzugt größer als 20 Stunden und besonders bevorzugt größer als 22 Stunden.
Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren wird der Werkstoff wenigstens zeitweise temperiert und insbesondere erwärmt. Dabei ist es möglich, den Werkstoff bei Temperaturen zu temperieren, die zwischen 60° und 300°, bevorzugt zwischen 70° und 250° und besonders bevorzugt in einem Bereich zwischen 90° und 250° liegen. In diesen Fällen wäre es auch denkbar, die Zeit des Aushärtens zu reduzieren. Als besonders günstig hat sich eine Temperierung in einem Bereich zwischen 70° und 1 10° erwiesen. In diesem Falle weist das so entstehende Material eine besonders hohe Biegezugfestigkeit auf. Durch die Temperierung kann erreicht werden, dass die Festigkeitssteigerung, die bei Beton wie er beispielweise in der Baubranche verwendet wird und dort innerhalb der ersten dreißig Tage stattfindet, innerhalb von 24 Stunden erreicht werden kann. Genauso verhält es sich mit Schwund. Der Beton bzw. die Betonmasse schwindet in den ersten 24 Stunden um ca.1/1000. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass die Formteile bei der Auslieferung geometrisch auf dem richtigen Maß sind. In diesem Zusammenhang wird auf einen weiteren Grund hingewiesen, weshalb bis dato Beton enthaltener Stoff nicht verwendet wurde. In der Baubranche können geringfügige Toleranzen des Materials akzeptiert werden, nicht jedoch bei Elementen wie den hier erwähnten Blasformen. Hierbei ist zu beachten, dass die beiden Blasformteile exakt aufeinander passen müssen um beispielsweise auch einen zwischen diesen Blasformteilen entstehenden Formspalt zu reduzieren.
Damit wird bevorzugt durch eine geeignete Wärmebehandlung der Betonwerkstoff optimiert.
Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren wird für die Betonmischung eine Mischung verwendet, welche Zement, Wasser, Mikrosilika, Quarzmehl und Sand enthält. Daneben enthält die Mischung vorteilhaft auch Fließmittel. Bevorzugt kann in der Mischung auch ein Verflüssiger und insbesondere ein Hochleistungsverflüssiger zugesetzt werden. Als derartige Ver- flüssiger kommt beispielsweise Polycarboxylatether (PCE) in Frage. Wie oben erwähnt können der Beton enthaltenden Masse auch zur Erhöhung insbesondere der Zugfestigkeit Feinfasern hinzugefügt werden beispielsweise Feinfasern in einem Bereich zwischen 0,3 und 3 Volumenprozent bevorzugt zwischen 0,5 und 2 Volumenprozent bevorzugt zwischen 0,7 und 1 ,2 Volumenprozent. Diese Fasern können beispielsweise vor dem Einfüllen der Masse in die Gussform mit Mischeinrichtungen wie beispielsweise einem Planetenmischer zugefügt werden.
Bevorzugt weist die Form beispielsweise Blasform eine gegossene Oberfläche auf. Bevorzugt ist der Werkstoff, insbesondere das UHPC, wasserdicht. Bevorzugt ist der Werkstoff und insbesondere das UHPC auch dauerhaft thermisch stabil. Weiterhin ist es möglich, dem Material Zusatzstoffe zuzufügen, welche, wie oben erwähnt, die Wärmeleitfähigkeit erhöhen. Wie oben erwähnt, kann die Form auch zweiteilig hergestellt werden mit einem aus Beton bestehenden Abschnitt bzw. einem Beton aufweisenden Abschnitt und einem Metall aufweisenden Abschnitt. Diese beiden Teile können bevorzugt in einem nachgeschalteten Prozess formschlüssig verbunden oder verklebt werden.
Daneben wäre es auch denkbar, dass als Gussform eine Außenschale beispielsweise aus Aluminium hergestellt wird und in diese wiederum das flüssige UHPC eingefügt wird, damit sie sich auf diese Weise die Materialien miteinander verbinden. Dabei ist es möglich, dass die Dicke des Betonanteils geringer gewählt wird, sodass durch die geringere Betondicke die niedrigere Wärmeleitfähigkeit von Beton ausgeglichen wird. Auch könnten in den Metallanteil die Befestigungsmöglichkeiten wie beispielsweise Gewinde oder Anschlagleisten eingebracht werden um eine Befestigung der Blasform in Formträger zu ermöglichen. Daneben könnten auch auf der dem Betonanteil zugewandten Seite plane Flächen in die Aluminium- schale eingearbeitet werden um so beispielsweise auch weitere Temperierelemente wie Pel- tierelemente oder Heatpipes anzuordnen.
Bei dem hier beschriebenen Werkstoff UHPC kann der Kapillarporenanteil unter 2 Volumen- prozent gehalten werden, während normaler Beton einen Kapillarporenanteil von etwa 15 Volumenprozent aufweist. Durch eine entsprechende Qualität der Oberfläche der Urform bzw. Gussform kann eine gegossene Oberfläche des Formwerkzeug erreicht werden, die nicht nachbearbeitet werden muss. Vielmehr ist die gegossene Oberfläche des Formwerkzeugs aus UHPC glasartig, glatt und sehr abriebfest. Daneben wurde auch ermittelt, dass UHPC bei thermischer Belastung sowohl auf Grund hoher als auch auf Grund wechselnder Temperaturen formstabil ist.
Neben den oben erwähnten Verstärkungsfasern aus Glasfasern oder Metall können auch andere Verstärkungsfasern beispielsweise aus Kohlenstoff oder Kunststoff der Gießmasse zugeschlagen werden. Insbesondere ist es auch denkbar, durch diese Fasern die Wärmeleitfähigkeit zu erhöhen.
Auch auf diese Weise kann ein großflächiges und gleichzeitig dünnes Formteil hergestellt werden. Das hier beschriebene gegossene Formwerkzeug (aus UHPC) für die Herstellung von Behältern zeichnet sich neben seinen, günstigen Preis auch durch eine sehr hohe Qualität aus. Insbesondere können auch überraschenderweise geringe Fertigungstoleranzen erreicht werden und daneben auch eine hohe Formstabilität und Oberflächengüte. Da die Dichte von UHPC im Bereich der Dichte von Aluminium liegt, ergibt sich auch kein Mehrgewicht gegenüber standardmäßig verwendeten Aluminiumformen.
Es ist denkbar, die Blasformen im Betrieb mittels eingegossener Kühlkörper zum Kühlen auszustatten, wie oben erwähnt, beispielsweise Peltierelemente. Auch durch die Anordnung der Kühlkörper kann ein spezielles Temperaturprofil an der Formoberfläche eingestellt werden, welches nützlich ist, um beispielsweise Formflaschen oder Flaschen mit Griffmulden herzustellen. Durch den Einsatz von Kühlelementen kann unter Umständen auch ein Kühlwasserkreislauf entfallen.
Durch die oben beschriebene thermische Behandlung ist es auch möglich, das Schwinden des Betons zeitlich zu begrenzen, insbesondere das Schwinden des Betons nach den Ent- formen. Dabei ist es beispielsweise möglich, dass erstarrte Betonteile für den vorgegebenen Zeitraum wie beispielsweise 24 Stunden bei 90° zu lagern. Dabei kann diese Lagerung etwa in einem Wasserbad erfolgen. Nach dieser Behandlung ist die Festigkeit des Betons auf circa. 90 % der Endfestigkeit gestiegen und das Formteil hat auch 90 % des zu erwartenden Schwundes der üblicherweise bei 1/1000 Liter vollzogen.
Es wird darauf hingewiesen, dass damit die vorliegende Anmeldung nicht lediglich auf Blasformen gerichtet ist, sondern auch auf die Verwendung eines vollständig neuartigen Werkstoffes für den hier beschriebenen technischen Bereich insbesondere den Bereich der Ge- tränke- und Lebensmittelindustrie und besonders bevorzugt für den Bereich der Herstellung von Kunststoffbehältnissen.
Die vorliegende Erfindung ist daher weiterhin auf die Verwendung eines Beton enthaltenden Werkstoffes für ein Bauteil einer Vorrichtung zum Umformen von Kunststoffvorformlingen zu Kunststoffbehältnissen gerichtet. Wie oben erwähnt, findet derzeit Beton oder ein Beton enthaltender Werkstoff in den beschriebenen technischen Feldern keine Anwendung.
Vorteilhaft ist das besagte Bauteil aus einer Gruppe von Bauteilen ausgewählt, welche Blasformen, Trägerschalen für Blasformen, Bodenteile, Träger zum Tragen von Blasstationen, Halteteile, Bauteile eines Ofens für Vorformlinge, Reflektorkacheln und dergleichen enthält.
Insbesondere für die Verwendung bei Reflektorkacheln, welche in (Infrarot)Öfen zum Erwärmen von Kunststoffvorformlingen Anwendung finden können, eignet sich der hier beschriebene Werkstoff in besonderer Weise, da er für die Reflektion von IR-Strahlung beson- ders günstige Eigenschaften aufweist. Dabei wäre es möglich, durch die Zugabe zusätzlicher Substanzen, wie etwa die Zugabe von Farbstoffen diese Reflektionseigenschaften noch weiter zu verbessern.
Die Anmelderin behält sich daher vor, Schutz zu beanspruchen für eine Vorrichtung zum Erwärmen von Kunststoffvorformlingen, welche wenigstens ein Element aufweist, welches Beton oder eine Komponente von Beton enthält. Bevorzugt handelt es sich bei diesem Element um ein Reflektorelement (wie insbesondere eine Reflektorkachel), welches insbesondere dazu geeignet und bestimmt ist, Infrarotstrahlung zu reflektieren. Bevorzugt weist diese Vorrichtung zum Erwärmen der Kunststoffvorformlinge eine Transporteinrichtung auf, welche die Kunststoffvorformlinge entlang eines vorgegebenen Transportpfades transportiert. Diese Transporteinrichtung weist dabei bevorzugt Haltemittel zum Halten der Kunststoffvorformlinge auf, so dass insbesondere diese Kunststoffvorformlinge vereinzelt durch die Vorrichtung geführt werden können. Dabei sind bevorzugt diese Haltemittel als Eingriffsmittel ausgeführt, welches in eine Mündung der Kunststoffvorformlinge eingreifen kann. Bevorzugt sind auch diese Haltemittel aus einem Werkstoff hergestellt, der Beton und/oder eine Komponente von Beton enthält. Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren wird der Werkstoff unter Druck in die Gussform eingebracht, bevorzugt unter Druck in die Gussform gepumpt. Dabei kann der Werkstoff beispielsweise unter einem Druck, der zwischen 1 und 10Mpa liegt, in die Gussform eingeführt werden. Dabei kann der Werkstoff mit Formfüllgeschwindigkeiten zugeführt werden, welche zwischen 2m/s und 20m/s, bevorzugt zwischen 4m/s und 18m/s, bevorzugt zwischen 6m/s und 14m/s liegt. Auf diese Weise können sehr hohe Festigkeiten erreicht werden.
Bei einem weiteren vorteilhaften Verfahren erfolgt die Zuführung des Werkstoffes in die Gussform wenigstens teilweise und/oder wenigstens zeitweise unter gegenüber dem Normalluftdruck reduzierten Umgebungsdruck, insbesondere in einem Vakuum oder Teilvaku- um.
Bei derartigen Anwendungen des Werkstoffes Beton in einem Ofen kann es günstig sein, wenn dessen Temperaturleitfähigkeit gesenkt wird. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den beigefügten Figuren:
Darin zeigen:
Fig. 1 Eine grob schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Unformen von Kunststoff- vorformlingen zu Kunststoffbehältnissen;
Fig. 2 eine Darstellung einer Umformungsstation zum Umformen von Kunststoffvorformlin- gen zu Kunststoffbehältnissen;
Fig. 3 ein Formteil in einer ersten Ausgestaltung; Fig. 4 eine Darstellung eines Formteils mit Veranschaulichung einer Mischungszusammensetzung;
Fig. 5 eine weitere Darstellung eines Formteils zur Veranschaulichung einer Mischungszusammensetzung;
Fig. 6 eine Darstellung zur Herstellung eines Formteils mit Verstärkungseinrichtungen;
Fig. 7 eine Darstellung eines Formteils mit einem Kühlmittelkanal;
Fig. 8 eine weitere Darstellung eines Formteils;
Fig. 9 eine Draufsicht auf ein Formteil mit Einlageelementen;
Fig. 10 eine weitere Darstellung eines Formteils mit Einlageelementen;
Fig. 1 1 eine weitere Darstellung einer Ausführungsform eines Formteils;
Fig. 12 eine weitere Darstellung eines Formteils;
Fig. 13 eine Darstellung eines zweiteilig ausgebildeten Formteils;
Fig. 14a,b zwei Darstellungen zur Veranschaulichung eines Herstellungsvorgangs.
Fig. 1 zeigt eine grob schematische Darstellung einer Vorrichtung 50 zum Umformen von Kunststoffvorformlingen zu Kunststoffbehältnissen. Diese Vorrichtung weißt dabei eine Zuführeinrichtung 55 zum Zuführen der Kunststoffvorformlinge auf sowie eine Abführeinrichtung 57 welche zum Abführen der gefertigten Behältnisse dient. Bei diesen Zuführeinrichtungen kann es sich jeweils um so genannte Sternräder handeln.
Der Vorrichtung werden Kunststoffvorformlinge 10 zugeführt. Zu deren Umformung weist die Vorrichtung ein Trägerrad 54 auf, an dem eine Vielzahl von Umformungsstationen 52 angeordnet ist. Diese Umformungsstationen 52 weisen dabei jeweils Blasformen 1 auf, in deren Inneren die Kunststoffvorformlinge zu den Kunststoffbehältnissen umgeformt werden. Das Bezugszeichen 20 bezieht sich auf die Kunststoffbehältnisse.
Fig. 2 zeigt eine Darstellung einer Umformungsstation 52. Diese Umformungsstation weist dabei ein erstes Blasformträgerteil 22 sowie ein zweites Blasformträgerteil 24 auf. Diese beiden Blasformträgerteile 22 und 24 sind bezüglich einer gemeinsamen Schwenkachse schwenkbar, um die Blasform, von der hier auch die beiden Formteile 2 und 4 gezeigt sind, zu öffnen und zu schließen. Das Bezugszeichen 6 bezieht sich auf ein Bodenteil der Blasform. An den Blasformträgerteilen 22 und 24 sind Blasformträgerschalen 12 und 14 ange- ordnet und an diesen Blasformträgerschalen 12 und 14 wiederum die beiden Formteile 2 und 4. Bei diesen Formteilen handelt es sich hier um Seitenteile, welche zur Ausformung des Behältnisses bzw. dessen Umfangswand dienen. Durch das Bodenteil und diese beiden Formteile 2, 4 wird der Hohlraum zur Aufnahme der Kunststoffvorformlinge ausgebildet. Fig. 3 zeigt eine Teildarstellung eines Formteils 2. Dabei bezieht sich das Bezugszeichen 44 auf eine Kontaktoberfläche, welche im Betrieb mit einer entsprechenden Kontaktoberfläche des jeweils anderen Formteils in Kontakt tritt und auf diese Weise den Hohlraum, der den Kunststoffvorformling umgibt schließt. Das Bezugszeichen 42 kennzeichnet denjenigen Wandungsabschnitt der Blasform, der zum Ausbilden des Kunststoffbehältnisses bzw. des- sen Kontur geeignet ist. Das Bezugszeichen 6 kennzeichnet wiederum das Bodenteil der Blasform.
Bei der in Figur 3 gezeigten Ausführungsform weist das Formteil 2 eine Vielzahl von Einlageelementen 46 und 48 auf. Diese Einlageelemente können bereits bei der Herstellung des Formteils eingelegt werden. Dabei kann es sich beispielsweise um Gewindeelemente handeln, es könnten aber auch Elemente vorgesehen sein, welche zu einem vorrübergehenden Halten der Blasform aneinander dienen.
Die Fig. 4 und 5 zeigen zwei Darstellungen zur Veranschaulichung der Mischung 32, 33 bzw. des Materials des Formteils. Bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform sind in dem Werkstoff Partikel vorhanden, welche dessen Wärmeleitfähigkeit steigern. Bei diesen Partikeln handelt es sich z.B. um metallische Partikel. Bei der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform enthält der Werkstoff Verstärkungsfasern, die ebenfalls metallisch sein können, daneben jedoch auch Glasfasern oder dergleichen. Daneben wäre es auch möglich, dass beide Aus- gestaltungen kombiniert werden, das heißt, dass das Material sowohl Partikel zum Steigern der Wärmeleitfähigkeit als auch Verstärkungsfasern aufweist.
Fig. 6 zeigt eine Darstellung, bei der eine Verstärkung durch eine eingelegte Material - Struktur auftritt. Dabei kann beispielsweise bereits beim Herstellprozess in eine Form eine derartige Metallstruktur 31 eingegeben werden, welche später auch von dem Beton umgeben ist und damit insbesondere die Zugfestigkeit erhöht. Wie in Fig. 6 gezeigt, kann es sich hierbei um eine regelmäßige Struktur handeln, welche beispielsweise eine Vielzahl von Längsstreben aber auch Querstreben aufweisen kann.
Bei der in Fig. 7 gezeigten Ausgestaltung ist in der Blasform ein Kühlkanal 34 eingebracht. Auch dieser Kühlkanal kann bereits beim Eingießen der Formmasse vorliegen. Bei der in Fig. 7 gezeigten Ausgestaltung ist lediglich ein derartiger Kühlkanal 34 gezeigt, der sich mehrfach durch die Blasform bzw. das Blasformteil windet. Es wäre jedoch auch möglich, dass mehrere derartiger Kühlkanäle vorgesehen sind oder dass sich ein Kühlkanal im Inneren der Blasform verzweigt. Bei diesen Kühlkanälen kann es sich beispielsweise um eingelegte Rohre aus Aluminium handeln oder auch um ausschmelzbares Material beispielsweise Wachs, wie oben beschrieben. Fig. 8 zeigt eine weitere Darstellung eines Blasformteils mit den beiden Oberflächenbereichen 42 und 44.
Bei der in Fig. 9 gezeigten Darstellung weist das Blasformteil mehrere Kühlelemente 62 auf, die innerhalb der Wandung des Formteils angeordnet sind. Bei diesen Kühlelementen kann es sich beispielsweise um sogenannte Peltierelemente handeln.
Bei der in Figur 10 gezeigten Ausführungsform ist das Blasformteil zweiteilig ausgebildet und die Kühlelemente 64 können hier auf einem bzw. beiden Formteilen aufgelegt, einbetoniert oder auch geklebt sein.
Fig. 1 1 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Formteils. Bei dieser Ausführungsform sind Rohrabschnitte, sogenannte Heatpipes, vorgesehen, welche bei der in Fig. 1 1 gezeigten Ausführungsform waagrecht verlaufen bzw. von der Innenwandung des Formteils in Richtung des Außenteils. Diese Heatpipes 72 können die Wärme in ein angrenzendes Bauteil oder die Umgebung leiten. Bei der in Fig. 12 gezeigten Ausführungsform sind die besagten Heatpipes in senkrechter Richtung angeordnet und damit vorteilhaft im Wesentlichen parallel zu der Längsrichtung des zu expandierenden Kunststoffvorformlings. Fig. 13 zeigt einen zweiteiligen Aufbau eines Formteils 2. Dabei weist das Formteil 2 hier ein inneres Teilelement 2b und ein äußeres Teilelement 2a auf. Das innere Teilelement 2b, welches mit den Kunststoffvorformlingen bzw. dem zu expandierenden Behältnis in Berührung kommt weist hier den betonhaltigen Werkstoff auf. Das zweite Teilelement 2a kann aus einem Metall, beispielsweise Aluminium hergestellt sein. Diese beiden Elemente 2a und 2b können aneinander geklebt sein.
Die Figuren 14a und 14b veranschaulichen einen Herstellungsprozess für ein erfindungsgemäßes Formteil. Man erkennt, dass hier eine zweiteilige Gussform 80 mit einem ersten Teil 82 und einem zweiten Teil 84 vorgesehen ist. Über eine Öffnung bzw. einem Einlass kann die fließfähige Formmasse (vgl. Fig. 14b) in den Zwischenraum zwischen den beiden Teilen 82 und 84 eingeführt sei. Dabei weist das Teil 82 eine Oberfläche 82a auf, welche die Kontur des herzustellenden Behältnisses aufweist. Es wäre jedoch möglich, dass mehrere Einlässe vorgesehen sind, um in dem Zwischenraum zwischen den Gussformteilen 82, 84 das fließfähige Medium einzuführen.
Nach dem Einfüllen (vgl. Figur 14b) kann die Masse 85 in dem Zwischenraum aushärten und im Endeffekt die Form bzw. das Blasformteil ergeben. Es wäre jedoch auch denkbar, dass die gezeigte Öffnung 86 beispielsweise an einer kürzeren Seite angeordnet ist und anstelle der in den Figuren gezeigten liegenden Positionen die Fließmasse in einem stehenden Zu- stand eingefüllt wird. Es wäre weiterhin auch möglich, bei dieser Vorgehensweise, wie erwähnt, durch mehrere Öffnungen den fließfähigen Werkstoff 85 zuzuführen und beispielsweise auch eine Materialzusammensetzung abschnittsweise zu ändern. Auf diese Weise könnten beispielsweise je nach Wunsch Bereiche mit höherer und niedrigerer Zugfestigkeit geschaffen werden. Das Bezugszeichen 88 kennzeichnet ein Bodenstück, welcher die Guss- form nach unten hin abgrenzt.
Die Anmelderin behält sich vor sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale als erfindungswesentlich zu beanspruchen, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind. Es wird weiterhin darauf hingewiesen, dass in den einzelnen Figuren auch Merkmale beschrieben wurden, welche für sich genommen vorteilhaft sein können. Der Fachmann erkennt unmittelbar, dass ein bestimmtes in einer Figur beschriebenes Merkmal auch ohne die Übernahme weiterer Merkmale aus dieser Figur vorteilhaft sein kann. Ferner erkennt der Fachmann, dass sich auch Vorteile durch eine Kombi- nation mehrerer in einzelnen oder in unterschiedlichen Figuren gezeigter Merkmale ergeben können.
Bezugszeichenliste
1 (Blas)form
2 erstes Formteil (Seitenteil) der Blasform 1
2a, 2b Teilelemente des Formteils 2
4 zweites Formteil (Seitenteil) der Blasform 1
6 Bodenteil der Blasform 1
10 Kunststoffvorformlinge
12, 14 Blasformträgerschalen
20 Kunststoffbehältnisse
22 erstes Blasformträgerteil
24 zweites Blasformträgerteil
31 Metallstruktur
32, 33 mit Fasern versetzte Mischung
34 Kühlkanal
42 Kontaktabschnitt zum Ausformen des Behältnisses
44 Kontaktfläche zum Anlegen an weitere Kontaktfläche
46, 48 Einlageelement
50 Vorrichtung zum Umformen von Kunststoffvorformlingen
52 Umformungsstation
54 Trägerrad
55 Zuführeinrichtung
57 Abführeinrichtung
62 Kühlelement
64 Kühlelement
72 Heatpipe 80 Gussform
82 (formgebender) Teil der Gussform
82a Oberfläche des Teils 82
84 Teil der Gussform
85 fließfähige Masse
88 Bodenstück der Gussform 80

Claims

Patentansprüche
1 . Form (1 ) zur Herstellung von Kunststoffkörpern und insbesondere Kunststoffbehältnissen mit wenigstens einem ersten Formteil (2) und wenigstens einem zweiten Formteil (4), welche aneinander anlegbar sind und in einem Zustand, in dem sie aneinander angelegt sind, einen Hohlraum zur Formung des Kunststoffkörpers ausbilden,
dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens ein Formteil (2, 4) wenigstens teilweise aus einem Werkstoff hergestellt ist, der Beton enthält.
2. Form (1 ) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennnzeichnet, dass
der Werkstoff, aus dem das wenigstens eine Formteil wenigstens teilweise hergestellt ist, Beton ist.
3. Form (1 ) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Form eine Blasform (1 ) ist und der Hohlraum zur Aufnahme eines mittels eines fließförmigen Medium zu expandierenden Kunststoffvorformlings (10) dient.
4. Form (1 ) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Werkstoff ein faserverstärkter Werkstoff ist.
5. Form (1 ) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Werkstoff wenigstens abschnittsweise eine Dichte aufweist, die zwischen 1 ,5 und 3,5 g/cm3 bevorzugt zwischen 1 ,8 und 3,2 g/cm3 und besonders bevorzugt zwischen 2,1 und 2,9 g/cm3 liegt.
6. Form (1 ) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der Werkstoff metallische Elemente und insbesondere Metallfasern enthält.
7. Form (1 ) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Werkstoff ultrahochfesten Beton (UHPC) enthält.
8. Verfahren zum Herstellen von Formen zum Herstellen von Kunststoffbehältnissen mit den Schritten:
- Zur Verfügung - Stellung einer Gussform;
- Einbringen eines Werkstoffes in diese Gussform, wobei der Werkstoff wenigstens einen Bestandteil von Beton enthält
- Aushärten- Lassen des Werkstoffes während eines vorgegebenen Zeitraums
- Entnahme der Form aus der Gussform.
9. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
der vorgegebene Zeitraum größer ist als 6h.
10. Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche 8 - 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Werkstoff wenigstens zeitweise temperiert wird.
1 1 . Verwendung eines Beton enthalten Werkstoffes für ein Bauteil einer Vorrichtung zum Umformen von Kunststoffvorformlingen zu Kunststoffbehältnissen.
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