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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Blasformung von Behältern, bei dem Vorformlinge aus einem thermoplastischen Material im Bereich einer Heizstrecke erwärmt und anschließend an eine Blaseinrichtung übergeben werden, in der die Vorformlinge durch Einwirkung eines Blasdruckes innerhalb von Blasformen zu den Behältern umgeformt werden.
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Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Vorrichtung zur Blasformung von Behältern, die eine Heizstrecke zur Erwärmung von Vorformlingen aus einem thermoplastischen Material aufweist und die mit einer Blaseinrichtung versehen ist, die mindestens eine Blasstation zur Umformung der Vorformlinge in die Behälter aufweist.
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Bei einer 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. Die einleitend erwähnte Einleitung des unter Druck stehenden Gases umfaßt auch die Druckgaseinleitung in die sich entwickelnde Behälterblase sowie die Druckgaseinleitung in den Vorformling zu Beginn des Blasvorganges.
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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.
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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 Vorformlingen und die Verwendung von Spreizdornen, die zur Halterung in einen Mündungsbereich des Vorformlings einführbar sind, gehören ebenfalls zu den verfügbaren Konstruktionen.
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Eine Handhabung von Behältern unter Verwendung von Übergaberädern wird beispielsweise in der
DE-OS 199 06 438 bei einer Anordnung des Übergaberades zwischen einem Blasrad und einer Ausgabestrecke beschrieben. 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.
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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.
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Bei der blastechnischen Verformung der Vorformlinge in die Behälter wird der Innenraum der Vorformlinge mit einem erheblichen Innendruck versehen, um den Blasvorgang durchzuführen. Hierbei ist es unerwünscht, dass sich auch ein Gewindebereich des Vorformlings verformt, da ansonsten die Paßgenauigkeit von beim Verschließen der Behälter verwendeten Kappen beeinträchtigt würde.
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Zur Vermeidung derartiger unerwünschter Vorformungen ist es bereits bekannt, den Gewindebereich außenseitig mechanisch abzustützen, darüber hinaus ist eine außenseitige Abdichtung des Vorformlings derart bekannt, dass auf beiden Seiten des Gewindebereiches ein im wesentlichen gleicher Druck herrscht. Der Gewindebereich des Vorformlings wird hierzu typischerweise mit einem Ausgleichsraum umgeben, der gegenüber einem Stützring des Vorformlings abgedichtet wird.
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Bei einer derartigen Abdichtung müssen zum einen Beschädigungen des Stützringes des Vorformlings vermieden werden, darüber hinaus muss eine sichere Abdichtung auch bei einem Auftreten von Fertigungstoleranzen sowie unter Berücksichtigung von Alterungserscheinungen der verwendeten Bauelemente und von temperaturbedingten Materialausdehnungen gewährleistet sein. Eine alle Anforderungen gleichzeitig optimal erfüllende Abdichtung für einen derartigen Ausgleichsraum ist bislang noch nicht bekannt geworden.
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Ein weiteres Problem besteht darin, wenn Vorformlinge verarbeitet werden, die keinen Stützring besitzen. Hier entfällt somit der Stützring als Anlagefläche.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren der einleitend genannten Art derart zu verbessern, dass bei einfachem mechanischen Aufbau eine hohe Betriebszuverlässigkeit erreicht wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass im Bereich der Blaseinrichtung ein Dichtelement gegen einen Teilbereich des Vorformlings geführt wird und dass das Dichtelement in einen Mündungsabschnitt des Vorformlings eingeführt und abdichtend gegenüber einer innenseitigen Verjüngung des Vorformlings verspannt wird.
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Weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der einleitend genannten Art derart zu konstruieren, dass bei einfachem konstruktiven Aufwand eine hohe Betriebszuverlässigkeit unterstützt wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass sich ein Dichtelement zur Abdichtung des Vorformlings im Bereich eines Innenraumes des Vorformlings erstreckt und mindestens einen an einer innenseitigen Verjüngung des Vorformlings dichtend anliegenden Kontaktbereich aufweist.
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Das Dichtelement, beispielsweise ein hülsen- und ringförmiges Element, wird somit soweit in den Mündungsabschnitt des Vorformlings eingeführt, bis ein mechanischer Kontakt zwischen dem in den Vorformling eingeführten Endabschnitt des Dichtelementes und der innenseitigen Verjüngung des Vorformlings erreicht ist. Die Verjüngung kann beispielsweise durch eine in Richtung auf die Öffnung des Vorformlings verlaufende Verminderung der Wanddicke erreicht werden, denkbar ist aber auch eine Schrägstellung einer Wandung des Vorformlings derart, dass eine absatzartige oder keilartige Struktur erreicht wird. Wesentlich ist somit, dass das Dichtelement gegen einen innenseitigen Bereich des Vorformlings geführt werden kann, in dem sich der Innendurchmesser des Vorformlings vermindert. Hierdurch wird ein abdichtender mechanischer Kontakt zwischen dem Dichtelement und der Innenseite des Vorformlings möglich.
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Vorzugsweise ist die Verjüngung des Vorformlings derart lokalisiert, dass diese sich ausgehend von der Öffnung des Vorformlings in Richtung der Längsachse auf den Außengewindebereich des Vorformlings folgend erstreckt. Hierdurch wird bei einem Druckaufbau innerhalb des Vorformlings der Gewindebereich frei von einem einwirkenden Innendruck gehalten.
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In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:
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1 Eine perspektivische Darstellung einer Blasstation zur Herstellung von Behältern aus Vorformlingen,
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2 einen Längsschnitt durch eine Blasform, in der ein Vorformling gereckt und expandiert wird,
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3 eine Skizze zur Veranschaulichung eines grundsätzlichen Aufbaus einer Vorrichtung zur Blasformung von Behältern,
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4 eine modifizierte Heizstrecke mit vergrößerter Heizkapazität,
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5 einen Längsschnitt durch einen Mündungsabschnitt eines Vorformlings mit erfindungsgemäßer Verjüngung,
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6 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit VI in 5 nach einer Einführung des Dichtelementes und
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7 eine gegenüber 6 abgewandelte Ausführungsform.
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Der prinzipielle Aufbau einer Vorrichtung zur Umformung von Vorformlingen (1) in Behälter (2) ist in 1 und in 2 dargestellt.
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Die Vorrichtung zur Formung des Behälters (2) besteht im Wesentlichen aus einer Blasstation (3), die mit einer Blasform (4) versehen ist, in die ein Vorformling (1) einsetzbar ist. Der Vorformling (1) kann ein spritzgegossenes Teil aus Polyethylenterephthalat sein. Zur Ermöglichung eines Einsetzens des Vorformlings (1) in die Blasform (4) und zur Ermöglichung eines Herausnehmens des fertigen Behälters (2) besteht die Blasform (4) aus Formhälften (5, 6) und einem Bodenteil (7), das von einer Hubvorrichtung (8) positionierbar ist. Der Vorformling (1) kann im Bereich der Blasstation (3) von einem Transportdorn (9) 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 (4) einzusetzen.
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Zur Ermöglichung einer Druckluftzuleitung ist unterhalb des Transportdornes (9) ein Anschlußkolben (10) angeordnet, der dem Vorformling (1) Druckluft zuführt und gleichzeitig eine Abdichtung relativ zum Transportdorn (9) vornimmt. Bei einer abgewandelten Konstruktion ist es grundsätzlich aber auch denkbar, feste Druckluftzuleitungen zu verwenden.
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Eine Reckung des Vorformlings (1) erfolgt bei diesem Ausführungsbeispiel mit Hilfe einer Reckstange (11), die von einem Zylinder (12) positioniert wird. Gemäß einer anderen Ausführungsform wird eine mechanische Positionierung der Reckstange (11) über Kurvensegmente durchgeführt, die von Abgriffrollen beaufschlagt sind. Die Verwendung von Kurvensegmenten ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn eine Mehrzahl von Blasstationen (3) auf einem rotierenden Blasrad angeordnet sind
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Bei der in 1 dargestellten Ausführungsform ist das Recksystem derart ausgebildet, dass eine Tandem-Anordnung von zwei Zylindern (12) bereitgestellt ist. Von einem Primärzylinder (13) wird die Reckstange (11) zunächst vor Beginn des eigentlichen Reckvorganges bis in den Bereich eines Bodens (14) des Vorformlings (1) gefahren. Während des eigentlichen Reckvorganges wird der Primärzylinder (13) mit ausgefahrener Reckstange gemeinsam mit einem den Primärzylinder (13) tragenden Schlitten (15) von einem Sekundärzylinder (16) oder über eine Kurvensteuerung positioniert. Insbesondere ist daran gedacht, den Sekundärzylinder (16) derart kurvengesteuert einzusetzen, dass von einer Führungsrolle (17), die während der Durch-führung des Reckvorganges an einer Kurvenbahn entlang gleitet, eine aktuelle Reckposition vorgegeben wird. Die Führungsrolle (17) wird vom Sekundärzylinder (16) gegen die Führungsbahn gedrückt. Der Schlitten (15) gleitet entlang von zwei Führungselementen (18).
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Nach einem Schließen der im Bereich von Trägern (19, 20) angeordneten Formhälften (5, 6) erfolgt eine Verriegelung der Träger (19, 20) relativ zueinander mit Hilfe einer Verriegelungseinrichtung (20).
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Zur Anpassung an unterschiedliche Formen eines Mündungsabschnittes (21) des Vorformlings (1) ist gemäß 2 die Verwendung separater Gewindeeinsätze (22) im Bereich der Blasform (4) vorgesehen.
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2 zeigt zusätzlich zum geblasenen Behälter (2) auch gestrichelt eingezeichnet den Vorformling (1) und schematisch eine sich entwickelnde Behälterblase (23).
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3 zeigt den grundsätzlichen Aufbau einer Blasmaschine, die mit einer Heizstrecke (24) sowie einem rotierenden Blasrad (25) versehen ist. Ausgehend von einer Vorformlingseingabe (26) werden die Vorformlinge (1) von Übergaberädern (27, 28, 29) in den Bereich der Heizstrecke (24) transportiert. Entlang der Heizstrecke (24) sind Heizstrahler (30) sowie Gebläse (31) angeordnet, um die Vorformlinge (1) zu temperieren. Nach einer ausreichenden Temperierung der Vorformlinge (1) werden diese an das Blasrad (25) übergeben, in dessen Bereich die Blasstationen (3) angeordnet sind. Die fertig geblasenen Behälter (2) werden von weiteren Übergaberädern einer Ausgabestrecke (32) zugeführt.
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Um einen Vorformling (1) derart in einen Behälter (2) umformen zu können, dass der Behälter (2) Materialeigenschaften aufweist, die eine lange Verwendungsfähigkeit von innerhalb des Behälters (2) 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.
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Als thermoplastisches Material können unterschiedliche Kunststoffe verwendet werden. Einsatzfähig sind beispielsweise PET, PEN oder PP.
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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 in 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.
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Aus 3 ist ebenfalls erkennbar, dass bei der dargestellten Ausführungsform die Heizstrecke (24) aus einer Vielzahl umlaufender Transportelemente (33) ausgebildet ist, die kettenartig aneinandergereiht und entlang von Umlenkrädern (34) geführt sind. Insbesondere ist daran gedacht, durch die kettenartige Anordnung eine im wesentlichen rechteckförmige Grundkontur aufzuspannen. Bei der dargestellten Ausführungsform werden im Bereich der dem Übergaberad (29) und einem Eingaberad (35) zugewandten Ausdehnung der Heizstrecke (24) ein einzelnes relativ groß dimensioniertes Umlenkrad (34) und im Bereich von benachbarten Umlenkungen zwei vergleichsweise kleiner dimensionierte Umlenkräder (36) verwendet. Grundsätzlich sind aber auch beliebige andere Führungen denkbar.
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Zur Ermöglichung einer möglichst dichten Anordnung des Übergaberades (29) und des Eingaberades (35) relativ zueinander erweist sich die dargestellte Anordnung als besonders zweckmäßig, da im Bereich der entsprechenden Ausdehnung der Heizstrecke (24) drei Umlenkräder (34, 36) positioniert sind, und zwar jeweils die kleineren Umlenkräder (36) im Bereich der Überleitung zu den linearen Verläufen der Heizstrecke (24) und das größere Umlenkrad (34) im unmittelbaren Übergabebereich zum Übergaberad (29) und zum Eingaberad (35). Alternativ zur Verwendung von kettenartigen Transportelementen (33) ist es beispielsweise auch möglich, ein rotierendes Heizrad zu verwenden.
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Nach einem fertigen Blasen der Behälter (2) werden diese von einem Entnahmerad (37) aus dem Bereich der Blasstationen (3) herausgeführt und über das Übergaberad (28) und ein Ausgaberad (38) zur Ausgabestrecke (32) transportiert.
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In der in 4 dargestellten modifizierten Heizstrecke (24) können durch die größere Anzahl von Heizstrahlern (30) eine größere Menge von Vorformlingen (1) je Zeiteinheit temperiert werden. Die Gebläse (31) leiten hier Kühlluft in den Bereich von Kühlluftkanälen (39) ein, die den zugeordneten Heizstrahlern (30) jeweils gegenüberliegen und über Ausströmöffnungen die Kühlluft abgeben. Durch die Anordnung der Ausströmrichtungen wird eine Strömungsrichtung für die Kühlluft im wesentlichen quer zu einer Transportrichtung der Vorformlinge (1) realisiert. Die Kühlluftkanäle (39) können im Bereich von den Heizstrahlern (30) gegenüberliegenden Oberflächen Reflektoren für die Heizstrahlung bereitstellen, ebenfalls ist es möglich, über die abgegebene Kühlluft auch eine Kühlung der Heizstrahler (30) zu realisieren.
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5 zeigt eine innenseitige Verjüngung des Vorformlings, die als eine in Richtung auf eine Mündungsöffnung verlaufende Vergrößerung des Innendurchmessers des Vorformlings realisiert ist. Dies wird gemäß 5 durch eine abschnittweise geneigte Wandung des Vorformlings erreicht. Es wird hierdurch eine absatzartige oder rampenartige Struktur an der Innenseite des Vorformlings bereitgestellt. Diese Struktur verläuft mindestens abschnittsweise geneigt zur Längsachse des Vorformlings.
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6 zeigt die Anordnung gemäß 5 nach einem Einführen eines hülsenförmigen Dichtelementes. Dieses liegt mit seinem Ende an der innenseitigen Durchmesservergrößerung des Vorformlings an und erreicht hierdurch bei in einer Längsrichtung des Vorformlings wirkenden Anpresskraft eine abdichtende Wirkung.
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Gemäß der Ausführungsform in 7 weist der Endbereich des Dichtelementes eine mehr gerundete Außenkontur auf.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4340291 A [0003]
- DE 4212583 A [0004]
- DE 2352926 A [0004]
- DE 19906438 A [0006]
