-
Die Erfindung betrifft ein Formwerkzeug zum Formen eines Behälters.
-
Für die Herstellung von Behältern aus thermoplastischem Material werden thermisch konditionierte Vorformlinge in Formen eingelegt und biaxial gereckt. Die Formen können mehrteilig, z. B. aus Formhälften, ausgebildet sein. Das Recken erfolgt u.a. durch ein Fluid, das mit hohem Druck in den Vorformling gedrückt wird. Der Vorformling wird dadurch expandiert und dessen Wände an die Innenseiten der Formen gedrückt. Das bedeutet, dass der Druck des Fluids auch auf die Formhälften wirkt. Diese können daher beim Recken des Vorformlings auseinander gedrückt werden.
-
Um zu vermeiden, dass die Formhälften durch den Druck des Fluids geöffnet werden, ist es z. B. aus
DE 10 2016 006 066 A1 bekannt, eine Zuhaltung zu verwenden, mit der die Formhälften gegen den Druck des Fluids zugehalten werden. Bei der Verwendung von gasförmigen Fluiden zum Expandieren der Vorformlinge können zum Zuhalten der Formhälften insbesondere Luftkissen verwendet werden, bei denen das gasförmige Fluid auch für die Luftkissen verwendet wird.
-
Aufgabe der Erfindung ist es ein weiter verbessertes Formwerkzeug bereitzustellen, das einfacher aufgebaut und kostengünstiger ist.
-
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche sowie der folgenden Beschreibung.
-
Bei einem Formwerkzeug zum Formen eines Behälters, wobei das Formwerkzeug mindestens zwei Formschalen aufweist, in denen ein eingesetzter Vorformling aus thermoplastischem Material expandierbar ist und die in einer Formstellung eine Innenkontur zum Formen einer Außenkontur eines Behälters aufweisen, wobei in einer Trennstellung der Formschalen die Innenkontur entlang mindestens einer Trennfläche unterbrochen ist, wobei in einer Richtung senkrecht zur Trennfläche ein Außenkontur-Durchmesser einer Formzeichnung des zu formenden Behälters die Außenkontur definiert, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Innenkontur in der Formstellung in einer Richtung senkrecht zur Trennfläche einen Innenkontur-Durchmesser aufweist, der kleiner als der Außenkontur-Durchmesser der Formzeichnung des zu formenden Behälters ist.
-
Gemäß der Erfindung wird damit mit den Formschalen eine Innenkontur zum Formen der Außenkontur eines Behälters bereitgestellt, bei der die Verformung der Innenkontur durch das Expandieren des Vorformlings berücksichtigt wird. Das Formwerkzeug weist dazu mindestens zwei Formschalen auf, die in der Formstellung die Innenkontur zum Formen der Außenkontur eines Behälters bereitstellen. Die Formschalen liegen in der Formstellung an einer Trennfläche aneinander an. Entlang dieser Trennfläche wird die Innenkontur unterbrochen, wenn die Formschalen voneinander getrennt werden. Senkrecht zur Trennfläche weist die Innenkontur einen Innenkontur-Durchmesser auf. An der gleichen Position definiert ein Außenkontur-Durchmesser einer Formzeichnung einen Durchmesser der Außenkontur des zu formenden Behälters. Der Außenkontur-Durchmesser der Formzeichnung ist dabei größer als der Durchmesser der Außenkontur des zu formenden Behälters, da dieser, insbesondere, wenn er aus Kunststoffmaterial hergestellt wird, nach seiner Formung schrumpft. Der Innenkontur-Durchmesser ist dabei kleiner als der Außenkontur-Durchmesser der Formzeichnung des zu formenden Behälters. Beim Expandieren des Vorformlings mittels des unter Ausformdruck stehenden Fluids werden die Formhälften entlang der Trennfläche voneinander getrennt, wobei sich der durch die Trennung entstehende Abstand der Formschalen senkrecht zu Trennfläche zu dem Innenkontur-Durchmesser addiert. Es ist daher nicht notwendig, die Formschalen mit einer Kraft in der Formstellung zu halten, die größer als die durch den Ausformdruck des Fluids ausgeübte Kraft ist. Es wird daher keine dedizierte Zuhaltung benötigt, so dass das Formwerkzeug einfacher aufgebaut und kostengünstiger ist.
-
Dabei ist denkbar, dass die Formschalen schwenkbar und unterfüttert sein können, um in der Formstellung ein Lagerspiel der Formschalen zu reduzieren oder zu vermeiden.
-
Es ist denkbar, dass eine Differenz zwischen dem Innenkontur-Durchmesser und dem Außenkontur-Durchmesser der Formzeichnung des zu formenden Behälters beispielsweise einem Abstand senkrecht zu der Trennfläche zwischen den Formschalen entsprechen kann, während ein Vorformling mit einem Fluid, das unter einem Ausformdruck steht, in dem Formwerkzeug expandiert wird.
-
Der Innenkontur-Durchmesser kann damit so gewählt werden, dass die Addition des durch die Trennung der Formschalen entstehende Abstand den Außenkontur-Durchmesser der Formzeichnung des zu formenden Behälters ergibt.
-
Gemäß einem weiteren Beispiel kann jede Formschale senkrecht zur Trennfläche eine Kontur mit dem halben Innenkontur-Durchmesser aufweisen.
-
Der im Vergleich zu dem Außenkontur-Durchmesser der Formzeichnung des zu formenden Behälters kleinere Innenkontur-Durchmesser kann bereitgestellt werden, indem zunächst die Formschalen des Formwerkzeugs mit einem initialen Innenkontur-Durchmesser hergestellt werden, der dem Außenkontur-Durchmesser der Formzeichnung des zu formenden Behälters entspricht. Danach kann der initiale Innenkontur-Durchmesser reduziert werden, indem an der Trennfläche an beiden Formschalen jeweils gleich viel Material abgetragen wird. Damit kann auf einfache Weise ein Formwerkzeug bereitgestellt werden, das einen Innenkontur-Durchmesser aufweist, der kleiner als der Außenkontur-Durchmesser der Formzeichnung des zu formenden Behälters ist.
-
Weiter ist denkbar, dass die Außenkontur zum Beispiel kreisförmig oder oval sein kann.
-
Die Formschalen können dann in der Formstellung zunächst eine ovale Querschnittsform für den zu formenden Behälter bereitstellen, wobei der Innenkontur-Durchmesser senkrecht zu Trennfläche kleiner als ein Durchmesser der Innenkontur parallel zur Trennfläche ist. Durch den Ausformdruck beim Expandieren des Vorformlings wird die Querschnittsform des zu formenden Behälters kreisförmig, da ein Abstand zwischen den Formhälften senkrecht zur Trennebene entsteht.
-
Weiter betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Herstellen von Behältern aus Vorformlingen, die mindestens eine Formvorrichtung mit einer Vielzahl von Formwerkzeugen aufweist, wobei mindestens eines der Vielzahl der Formwerkzeuge nach der vorangegangenen Beschreibung ausgebildet ist. Die Vorrichtung kann z. B. eine Zuführeinheit zum Einsetzen von thermisch konditionierten Vorformlingen in die in der Trennstellung angeordneten Formschalen der Formwerkzeuge und eine Expansionsvorrichtung zum Expandieren von thermisch konditionierten Vorformlingen, die in einem in der Formstellung angeordneten Formwerkzeug angeordnet sind, aufweisen.
-
Vorteile und Wirkungen sowie Weiterbildungen der Vorrichtung ergeben sich aus den Vorteilen und Wirkungen sowie Weiterbildungen des oben beschriebenen Formwerkzeugs. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird daher in dieser Hinsicht auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen.
-
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer beispielhaften Ausführungsform mittels der beigefügten Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Formen von Behältern mit einer Vielzahl von Formwerkzeugen;
- 2a, b eine schematische Darstellung eines Formwerkzeugs; und
- 3a, b eine schematische Querschnittsdarstellung eines Formwerkzeugs.
-
In 1 wird eine Vorrichtung zum Herstellen eines Behälters aus thermoplastischem Material dargestellt, die in ihrer Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 10 referenziert wird.
-
Die Vorrichtung 10 weist in diesem Beispiel eine Formvorrichtung 11 in Form eines Rads auf, an dessen Umfang eine Vielzahl von Formwerkzeugen 12 befestigt sind. Die Formvorrichtung 11 kann z. B. ein Blasrad sein, das die Vorformlinge pneumatisch expandiert, oder mit einem hydraulischen Fluid arbeiten. Weiter weist die Vorrichtung 10 an jedem Formwerkzeug 12 eine Reckstange 14 auf, mit der thermisch konditionierte Vorformlinge in einem Formwerkzeug 12 entlang deren Längsachse gereckt werden können.
-
2a zeigt eine schematische Darstellung eines Formwerkzeugs 12. Das Formwerkzeug 12 weist zwei Formschalen 16, 18 und ein Bodenelement 22 auf, die in 2 in deiner Offenstellung dargestellt sind. Die Formschale 16 weist eine Hälfte 20 einer Innenkontur auf, wobei die Formschale 18 ein dazu korrespondierende Hälfte 21 der Innenkontur aufweist.
-
Die Formschalen 16, 18 sind in diesem Beispiel zueinander schwenkbar angeordnet. Sie können von der in 2a dargestellten Offenstellung in eine in 2b dargestellte Formstellung geschwenkt werden. In der Formstellung stellen die beiden Formschalen 16, 18 mit den Hälften 20, 21 und dem Bodenelement 22 eine Form mit einer Innenkontur 25 zum Formen einer Außenkontur eines Behälters bereit. Die Formschalen 16, 18 berühren sich an der Trennfläche 34. Weiter ist in der Formstellung ein thermisch konditionierter Vorformling 32 in das Formwerkzeug 12 eingelegt, der in dem Formwerkzeug 12 biaxial expandiert wird.
-
Die Formschalen 16, 18 können unterfüttert sein und in der Formstellung ein Lagerspiel von 0 aufweisen.
-
Die 3a und 3b zeigen eine Querschnittsdarstellung der Formschalen 16, 18 des Formwerkzeugs 12 in der Formstellung, wobei der Querschnitt etwa entlang der Ebene 27 aus 2b verläuft.
-
Dargestellt sind in 3a weiter der Vorformling 32, der zwischen den beiden Formschalen 16, 18 angeordnet ist, die Trennfläche 34, an der sich die beiden Formschalen 16, 18 berühren, die Innenkontur 25, die aus den beiden Hälften 20, 21 zusammengesetzt ist, sowie eine gewünschte Außenkontur 29 des zu formenden Behälters.
-
Die Innenkontur 25 weicht von der Außenkontur 29 ab. Wenn die Außenkontur 29 einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, kann die Innenkontur 25 einen ovalen Querschnitt aufweisen.
-
Senkrecht zur Trennfläche 34 weist die Innenkontur 25 einen Innenkontur-Durchmesser 24 auf, der kleiner als ein Außenkontur-Durchmesser 26 eine Formzeichnung des zu formenden Behälters ist.
-
Beim Expandieren des Vorformlings 32 mit einem unter einem Ausformdruck stehenden Fluid wird ein Behälter 28 geformt, wie in 3b dargestellt ist. Dabei werden die Wände des Behälters 28 an die Innenkontur 25 gedrückt. Durch den Ausformdruck des Behälters 28 werden die Formschalen 16, 18 senkrecht zur Trennfläche 34 voneinander weggedrückt.
-
Die Formzeichnung der zu formenden Behälters gibt dabei die Kontur des Behälters bei der Umformung in der Form an, d. h., wenn die Wände des Behälters durch ein Fluid an die Innenwände der Formschalen 16, 18 gedrückt werden. Insbesondere, wenn der Behälter aus einem Kunststoffmaterial hergestellt wird, ist der Durchmesser der Außenkontur des finalen Behälters wegen der Schrumpfung des Materials kleiner als der Außenkontur-Durchmesser der Formzeichnung.
-
Die Formschalen 16, 18 sind während dieser Phase in einer Trennstellung, in der sie senkrecht zur Trennfläche 34 voneinander beabstandet angeordnet sind. Die Formschalen 16, 18 weisen dann einen Abstand 30 voneinander auf.
-
Die Summe des Abstands 30 und des Innenkontur-Durchmessers 24 entspricht dem Außenkontur-Durchmesser 26. Damit entspricht der Abstand 30 einer Differenz zwischen dem Innenkontur-Durchmesser 24 und dem Außenkontur-Durchmesser 26 senkrecht zur Trennfläche 34 bevor der Vorformling 32 im Formwerkzeug 12 expandiert wird.
-
Der Innenkontur-Durchmesser 24 kann zu gleichen Teilen auf die Hälften 20, 21 verteilt sein. Alternativ kann eine Hälfte 20, 21 zum Innenkontur-Durchmesser 24 den halben Außenkontur-Durchmesser 26 beitragen. Die andere Hälfte 20, 21 trägt dann den halben Außenkontur-Durchmesser 26 abzüglich des Abstands 30 zum Innenkontur-Durchmesser 24 bei. Es können auch alle Abstufungen zwischen den beiden Alternativen ausgebildet werden.
-
Der Abstand 30 kann z. B. zwischen 0,05 mm und 1 mm, vorzugsweise zwischen 0,2 mm und 0,7 mm, weiter bevorzugt 0,4 mm bis 0,5 mm betragen.
-
Wenn der Außenkontur-Durchmesser 26 senkrecht zur Trennfläche 34 z. B. 100 mm betragen soll und der Abstand 30 0,4 mm beträgt, kann der Innenkontur-Durchmesser 24 senkrecht zur Trennfläche 34 z. B. 99,6 mm betragen.
-
Dazu können die Formschalen 16, 18 zunächst so ausgebildet sein, dass sie eine initiale Innenkontur bereitstellen, die senkrecht zur Trennfläche 34 den Außenkontur-Durchmesser 26 aufweist. An der Trennfläche 34 kann dann bei jeder Formschale 16, 18 z. B. 0,2 mm Material abgetragen werden, so dass sich der Innenkontur-Durchmesser auf 99,6 mm verringert. Alternativ kann an einer Formschale 16, 18 0,4 mm Material abgetragen werden oder jede beliebige Verteilung zwischen den beiden Alternativen gewählt werden.
-
Das oben beschriebene Beispiel dient in keiner Weise einer Beschränkung der Erfindung. Vielmehr kann die Erfindung in vielfältiger Weise abgewandelt werden. Alle oben beschriebenen Merkmale der Erfindung können allein oder in Kombination miteinander wesentlich für die Erfindung sein.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Vorrichtung zum Herstellen von Behältern
- 11
- Formvorrichtung
- 12
- Formwerkzeug
- 14
- Reckstange
- 16
- Formschale
- 18
- Formschale
- 20
- Hälfte
- 21
- Hälfte
- 22
- Bodenelement
- 24
- Innenkontur-Durchmesser
- 25
- Innenkontur
- 26
- Außenkontur-Durchmesser
- 27
- Schnittebene
- 28
- Behälter
- 29
- Außenkontur
- 30
- Abstand
- 32
- Vorformling
- 34
- Trennfläche
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102016006066 A1 [0003]
