-
Verfahren und Vorrichtung zum fortlaufenden Herstellen von Behältern
mit einer Standfläche aus thermoplastischem Kunststoff Zusatz zum Patent: 1 133
114 Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum fortlaufenden
Herstellen von Behältern mit einer Standfläche, wie insbesondere Flaschen, aus thermoplastischem
Kunststoff, insbesondere Polyäthylen, wobei ein Folienband um seine Längsmittellinie
U-förmig gefaltet bzw. umgebogen und anschließend erhitzt und dann zwischen die
beiden Formhälften einer Hohlform derart eingeführt wird, daß sich die Biegekante
unterhalb der Bodenfläche der Ausnehmung in der Hohlform befindet, woraufhin mittels
zwischen die beiden Ränder des umgebogenen Folienbandes eingeführter Blasdüsen nach
dem Schließen der beiden Formhälften Druckluft in den Raum zwischen den umgebogenen
Folienhälften innerhalb der geschlossenen Hohlform eingeblasen wird.
-
Während das Verfahren nach dem Hauptpatent 1 133 114 in erster Linie
die Verarbeitung von PVC-Folien ermöglicht, ergeben sich bei der Verarbeitung von
Polyäthylenfolien oder von Kunststoffolien mit gleichen Eigenschaften, wie sie die
Polyäthylenfolien aufweisen, Schwierigkeiten, die darin begründet sind, daß von
einer bestimmten Temperatur an aufwärts, bei welcher das Material plastisch verformbar
wird, das Material selbst nur noch eine relativ geringe Festigkeit aufweist und
somit die Folie durch ihr Eigengewicht verformt wird, d. h. im konkreten Falle,
daß das Folienband, weil es in dem Zustand, in dem es sich plastisch verformen läßt,
stark durchhängt und sich dabei verzieht, da es mit mechanischen Mitteln nicht mehr
abgestützt werden kann.
-
Fernerhin ergeben sich Schwierigkeiten bei der Bildung der Behälter,
wenn die Formhälften der Formvorrichtung geschlossen und die Schweißnähte längs
des Behälterumfangs gebildet sind, dadurch, daß der für die Herstellung der Schweißnaht
erforderliche Anpreßdruck der Formhälften nur einen bestimmten Wert erreichen soll,
der aber weit niedriger ist als der Druckwert, der anschließend beim Aufblasen der
Folienteile innerhalb der Hohlform notwendig wäre, und der deshalb zu gering ist,
um dem sich dabei einstellenden Innendruck, durch den die Formhälften wiederum auseinandergedrückt
werden, entgegenzuwirken. Der Blasdruck wirkt somit auch auf die noch frische Schweißnaht
und vermag deren Qualität dadurch zu beeinträchtigen.
-
Um diesen erwähnten Nachteilen zu begegnen, wird gemäß der Erfindung
in weiterer Ausbildung des Verfahrens nach dem Hauptpatent 1 133 114 vorgeschlagen,
daß das gefaltete Folienband beim Passieren eines bestimmten Bereiches, welcher
sich zwischen der Falt- und Leitvorrichtung für das Fo-
lienband und der Formvorrichtung
befindet, auf eine unterhalb des Erweichungspunktes liegende TempP ratur vorgewärmt
wird und beim Passieren eines anschließenden Bereiches unmittelbar vor der Einführung
zwischen die Formhälften auf eine Temperatur über dem Erweichungspunkt erhitzt wird,
wobei das Formhalten des umgebogenen Folienbandes im ersten Erwärmungsbereich durch
Auflagern auf der Gleitschiene bzw. einem Förderband und im zweiten Erhitzungsbereich
durch ein Tragen mittels insbesondere von einem durch Einblasen erhitzter Luft von
unten zwischen die Seitenteile des Folienbandes gebildeten Luftpolster erfolgt.
-
In dem vorerwähnten zweiten Bereich ist es praktisch unmöglich, mit
mechanischen Stütz-, Leit- oder Führungsmitteln das außerordentlich weiche bzw.
verformbare Folienband zu halten bzw. zu führen, während die erfindungsgemäß vorgeschlagene
Methode hier zum Ziele führt.
-
Es ist fernerhin vorteilhaft, das Luftpolster auch durch aus den
Blasdüsen der Formvorrichtung austretende heiße Luft aufrechtzuerhalten, wodurch
auch verhindert wird, daß Kollisionen zwischen den Blasdüsen und den Rändern der
umgebogenen Folienhälften eintreten, wenn die Blasdüsen nach oben bewegt werden.
-
Weiterhin kann es auch vorteilhaft sein, wenn der erhitzte Teil des
Folienbandes beim oder nach dem Einführen zwischen die Formhälften gereckt wird.
-
Dieses Recken der Folie hat zugleich noch den Vorteil, daß eine Verfestigung
des Materials der Behälterwände eintritt.
-
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dient eine Vorrichtung,
welche eine Form- und Leitvorrichtung zum Falten und Leiten eines Folienbandes,
eine Gleitschiene, eine Heizvorrichtung zum Erhitzen des Folienbandes, Blasdüsen,
eine Transport- und Haltevorrichtung für das Folienband sowie eine Formvorrichtung,
die aus einer Hohlform mit zwei in eine Schließ- bzw. Offenstellung bewegbaren Formhälften
besteht, aufweist sowie unmittelbar der Vorheizvorrichtung in Bewegungsrichtung
des Folienbandes nachgeschachtelt eine Nachheizvorrichtung, die sich unmittelbar
vor der Formvorrichtung befindet, und in der Mittelebene der Maschine und des umgebogenen
Folienbandes sich von unten zwischen die Seitenteile des Folienbandes erstreckende
Rohre und Mundstücke bzw. Blasdüsen für die Zufuhr und den Austritt von erhitzter
Luft.
-
Erfindungsgemäß ist im Bereich zwischen der Falt- und Leitvorrichtung
für das Folienband beiderseits desselben je eine Vorheizvorrichtung vorzugsweise
in Form eines Strahlungsheizkörpers mit einer ausreichend bemessenen Strahlungsheizfiäche
angeordnet.
-
Die Dimensionierung dieser Vorheizvorrichtung und die Intensität
der abgegebenen Strahlung richten sich danach, daß das Folienband eine Temperatur
erreicht, die unter der Erweichungstemperatur des verwendeten Materials liegt. Bei
der Verwendung von Niederdruckpolyäthylen wird das Folienband zweckmäßig auf eine
Temperatur von etwa 1100 C vorgewärmt, bei welcher es noch formbeständig bleibt.
Die Nachheizvorrichtung erhitzt das Folienband kurzfristig auf Grund ausreichend
intensiver Strahlung auf eine über dem Erweichungspunkt liegende Temperatur, so
daß das Folienband plastisch verformbar wird und in der Formvorrichtung dann die
gewünschte Form annehmen kann. Bei der Verwendung von Niederdruckpolyäthylen z.
B. erhitzt man das Folienband im Bereich der Nachheizvorrichtung auf eine Temperatur
zwischen 130 und 1500 C, bei welcher es glasigtransparent erscheint und keine Formbeständigkeit
aufweist.
-
Da das Material im Bereich dieser Temperaturspanne bei bloßer Berührung
zusammenschmelzen würde, muß dafür gesorgt werden, daß das gefaltete Folienband
frei schwebend zwischen die Hohlformhälften der Formvorrichtung gebracht wird. Weil
es nun aber dabei nicht unbeträchtlich durchhängen würde, ist zur Vermeidung dieses
Mangels eine Blasvorrichtung vorgesehen, mittels wecher heiße, z. B. auf 140 bis
1500 C erhitzte Luft von unten zwischen die umgebogenen Folienhälften geblasen wird,
wodurch sich ein Luftpolster bildet, welches gleichsam das Folienband trägt bzw.
am Durchhängen hindert.
-
Diese Blasvorrichtung für die erhitzte Luft besteht aus einem Rohrstück
mit einer breiten Schlitzdüse oder gegebenenfalls auch aus einem horizontal verlaufenden
Rohr mit einer Anzahl von Düsen bzw.
-
Austrittsöffnungen, aus denen die Heißluft gerichtet austritt, welche
den Durchhang des Folienbandes verhindert und dieses trägt. Zur Unterstützung der
Heißluftblasvorrichtung werden zweckmäßigerweise auch noch die Blasdüsen der Formvorrichtung
herangezogen, welche über ein Steuerventil wechselweise sowohl mit dem Zuleitungsrohr
für erhitzte Druckluft als auch mit der Leitung für Blasluft verbindbar sind.
-
Auf diese Weise können sie während eines bestimmten Zeitraumes eines
jeden Arbeitstaktes mit Heiß-
luft gespeist werden, die dann in der gleichen Weise
wirkt wie die vorgeschaltete Blasvorrichtung. Dadurch wird auch gewährleistet, daß
die Ränder der Seitenteile des Folienbandes weit genug auseinandergehalten bleiben,
wodurch verhindert wird, daß die sich aufwärts bewegenden Blasdüsen mit dem Folienband
zusammenstoßen, was zwangläufig unerwünschte Betriebsstörungen und Ausschuß zur
Folge hätte.
-
Außerdem ist eine Reckvorrichtung für das Folienband vorgesehen.
Sie besteht aus an der Transportvorrichtung angeordneten, in Bewegungsrichtung hinteren
Transportgreifern, welche bzw. deren Lagermittel mittels Schub- bzw. Zugmitteln,
insbesondere in Form eines pneumatischen oder hydraulischen Zylinders um ein bestimmtes
Maß bei jedem Transportschritt weiterbewegbar sind. Hierbei wird das Folienband
unter Reckung des plastisch verformbaren Teils mitgenommen. Dadurch ist es möglich,
das Folienband korrekt in der richtigen Höhenlage in die Formvorrichtung ohne Durchhang
einzubringen, so daß damit Gewähr gegeben ist, daß die in einer Kette hintereinanderliegenden
Behälter sämtlich gleichmäßig ausgebildet sind.
-
Da im Bereich der Vorwärmvorrichtung das noch formbeständige Folienband
in der Mittelebene von einer mechanischen Form- und Leitvorrichtung geführt werden
kann, ist diese zweckmäßig als ein aus einer endlosen über zwei Umlenkrollen umlaufenden
Drahtspirale gebildetes Förderband aus Metall-Kunststoff- oder kunststoffüberzogenem
Metalldraht ausgebildet. Durch diese Drahtspirale liegt das erwärmte Folienband
im Bereich der Biegekante nur punktförmig längs einer Linie auf und klebt somit
auch bei Erreichen einer Temperatur in der Nähe des kritischen Punktes nicht auf
dem Förderband fest.
-
Fernerhin ist es vorteilhaft, im Bereich der Vorwärmvorrichtung die
unteren Ränder der Seitenteile des Folienbandes auf bzw. in U-förmigen Gleitschienen
zu führen. Dabei sind die dem erwärmten Folienband zugekehrten Anlageflächen der
Gleitschienen zweckmäßig gewellt ausgebildet, um auch dort das Anliegen von Teilen
des Folienbandes an größeren Flächen zu vermeiden.
-
Um entsprechend haltbare Behälter mit absolut einwandfreier und fester
Naht zu erhalten, wird vorgeschlagen, daß die beiden Formhälften nach dem Schließen
und dem Verschweißen der Randnähte der Behälter während des Aufblasens in ihrer
Lage blockierbar sind, so daß dadurch verhindert wird, daß die Formhälften beim
Aufblasen auseinandergedrückt werden und die frische Schweißnaht einer unerwünschten
Belastung ausgesetzt wird.
-
An den gegeneinanderbeweglichen, die beiden Hohlformhälften tragenden
Schlitten befindet sich zwecks Blockierung der Formhälften jeweils eine Anschlagfläche
bzw. -nase od. dgl., vor welche nach dem Schließen der Hohlform und nach Beendigung
des Verschweißens der Randnähte der Behälter in der Hohlform ein Stützkeil quer
zur Schlittenbewegungsrichtung eingeschoben wird, was vorzugsweise mittels eines
pneumatischen oder hydraulischen Zylinders erfolgt, welcher den Stützkeil auch im
gegebenen Zeitpunkt vor dem Öffnen der Hohlform wieder zurückzieht.
-
In den Fig. 1 bis 8 der Zeichnungen ist der Gegenstand der Erfindung
an Hand einiger bevorzugter
Ausführungsbeispiele schematisch dargestellt,
welche nachstehend im einzelnen näher erläutert sind. Es zeigt F i g. 1 eine Aufsicht
auf einen Teil einer Maschine im Bereich der Heizvorrichtung und der Formvorrichtung
bei geschlossener Lage der beiden Formhälften, F i g. 2 eine Aufsicht gemäß F i
g. 1 bei geöffneter Lage der beiden Formhälften, F i g. 3 eine Seitenansicht des
in Fig. 1 und 2 dargestellten Teils der Maschine, F i g. 4 eine Seitenansicht der
Leit- und Transportvorrichtung für das erwärmte U-förmig umgebogene Folienband innerhalb
der Maschine in deren Mittelebene, Fig. 5 einen Teilabschnitt der Fig. 4 in vergrößertem
Maßstab, Fig. 6 einen Querschnitt durch die Leit- und Transportvorrichtung gemäß
F i g. 4, Fig. 7 einen Querschnitt durch einen Schlitten der Formvorrichtung, welcher
eine Formhälfte trägt, Fig. 8 eine Aufsicht auf einen Teil der Formvorrichtung mit
der Blockierungsvorrichtung für die Schlitten.
-
Wie aus F i g. 1 und 2 ersichtlich, wird das U-förmig gefaltete bzw.
umgebogene Folienband 211 mittels je zweier gegeneinandergedrückter Greifer 251
und 252 und weiterer nicht dargestellter Transportmittel, welche insbesondere die
Greifer bewegen, schrittweise zwischen die Heizkörper 213 der Vorheizvorrichtung
214, die Heizkörper 215 der Nachheizvorrichtung 216 und die Formhälften 217 der
Formvorrichtung 218 bewegt. Dabei liegt das Folienband 211 etwa bis zum Ende der
Vorheizvorrichtung 214 auf einer Stütz- und Führungsschiene 219 mit seinem Umbug
auf. Über die Länge dieser Stütz- und Führungsschiene 219 erstrecken sich beiderseits
der Mittelebene U-förmige Leit- und Stützschienen 220, in welchen die unteren Ränder
221 der Seitenteile 222 des Folienbandes 211 geführt sind.
-
Zwischen dem in Bewegungsrichtung des Folienbandes 211 vorderen Ende
der Nachheizvorrichtung 216 und dem hinteren Ende der Formvorrichtung 218 ist das
Folienband 211 frei hängend, d. h. nicht mechanisch abgestützt, da dies bei Verwendung
bestimmter Kunststoffmaterialien nicht möglich ist. Zur Vermeidung des Durchhängens
des Folienbandes 211 in dem vorerwähnten Bereich dient eine Blasvorrichtung 223,
die aus einem Zuleitungsrohr 224 und dem Mundstück 225 besteht, welches beispielsweise
mit einer Breitschlitzdüse 226 versehen ist. Die unter einem geringen Druck aus
dem Mundstück 225 bzw. dessen Breitschlitzdüse 226 austretende heiße Luft bildet
in dem Raum unter dem U-förmig gebogenen Folienband 211 ein Luftpolster, welches
in dem frei tragenden Bereich das Folienband 211 trägt bzw. abstützt, um es am Durchhängen
nach unten zu hindern. An Stelle des Mundstücks 225 mit der Breitschlitzdüse 226
kann auch ein entsprechendes horizontal liegendes Rohrstück Anwendung finden, welches
mit einer entsprechenden Anzahl von Düsen versehen ist.
-
Die Mundstücke 227 der Formvorrichtung 218 sind mit dem Zuleitungsrohr
224 über eine Leitung 228 verbunden. Über ein Steuerventil 229 tritt während bestimmter
Phasen des Arbeitsprozesses Heißluft auch aus den Mundstücken 227 der Formvorrichtung
218 aus zur Unterstützung der Blasvorrich-
tung223, die sich verständlicherweise
nur bis zum Ende der Nachheizvorrichtung 216 erstrecken kann.
-
Dadurch wird erreicht, daß die Ränder 221 des Folienbandes 211 im
Bereich der Formvorrichtung 218 bei geöffneten Formhälften 217 weit genug auseinander
bleiben, damit bei der Aufwärtsbewegung der Mundstücke 227 zwischen die Ränder 221
keine Kollision eintritt.
-
Die Länge der Vor- und Nachheizvorrichtungen 214 bzw. 216 in Bewegungsrichtung
ist der Länge des Vorschubs des Folienbandes 211 angepaßt, um zu gewährleisten,
daß das Folienband 211 das Ende jeder Heizvorrichtung mit der vorgeschriebenen Temperatur
verläßt, wenn es weitertransportiert wird.
-
Um Schwierigkeiten zu vermeiden, die beim Führen und beim Gleiten
erwärmter Folien über feststehende Flächen entstehen, insbesondere dann, wenn auf
Grund irgendwelcher zufälliger Gegebenheiten die Temperatur einer Folie zu hoch
ist, so daß sie beginnt, auf Unterlagen festzukleben, wird in dem Bereich, wo die
Gefahr hierfür besonders groß ist, eine Transportvorrichtung benutzt, die in den
F i g. 4 bis 6 dargestellt ist und die im wesentlichen aus einer endlos umlaufenden
Drahtspirale 231 besteht, die über zwei in Kugellagern 234 gelagerten Umlenkrollen
232 geführt ist, die ihrerseits an einem Gestell 233 in der Maschinenmittelebene
gelagert sind. Die Drahtspirale 231 besteht aus Metall-Kunststoff- oder kunststoffüberzogenem
Metalldraht, wobei als Kunststoff ein solcher in Betracht kommt, der keine Klebverbindung
mit dem Material des Folienbandes 211 eingeht. Durch die Verwendung der Drahtspirale
231 liegt der Umbug 235 des Folienbandes 211 nicht auf einer ebenen Gleitfläche
auf, sondern auf einer Vielzahl in einer Reihe liegender Punkte. Dem aus der Drahtspirale
231 bestehenden Förderband ist eine Gleitschiene 236 vorgeschaltet, welche vorzugsweise
U-förmig gebogen ist und das Folienband 211 sicher auf die Drahtspirale 231 leitet.
Die Gleitschiene 236 besitzt vorzugsweise gewellte Anlageflächen, wodurch das Folienband
211 auf dieser gleichfalls nicht flächig aufliegt. In diesem Sinne sind fernerhin
die Leit- und Stützschienen 220 für die Ränder 221 der Seitenteile 222 des Folienbandes
211 an ihren dem Folienband 211 zugekehrten Seiten gewellt ausgebildet.
-
Die Verriegelung der beiden Formhälften 217 der Formvorrichtung 218
während des Aufblasens der Behälter erfolgt mittels des in den F i g. 7 und 8 gezeigten
Sperrkeiles 241, der quer zur Bewegungsrichtung des Schlittens 242 vor dessen Nase
243 geschoben wird, und zwar bis zur Anlage an der Anschlagfläche 244, die parallel
zur Keilfläche 245 liegt. Der Sperrkeil 241 wird durch den Kolben 248 des pneumatischen
Zylinders 246 vor- und zurückbewegt, um den Schlitten 242 während einer bestimmten
Zeitspanne im Verlauf des Arbeitsprozesses zu blockieren. Ein im Weg des Sperrkeiles
241 liegender Steuerschalter 247 wird von diesem betätigt, derart, daß bei Blockierung
des Schlittens 242 der Stromkreis des Antriebs für die Schlitten 242 unterbrochen
ist, um zu verhindern, daß bei vorgeschobenem Sperrkeil 241 die Schlitten 242 zurückbewegt
werden, wodurch Bruch entstehen würde.
-
Wie aus F i g. 3 erkennbar, sind die vorderen Greifer 251 der Transport-
und Halteeinrichtung für das Folienband 211 an Stützen 252 gelagert, die von einem
Schlitten 253 getragen werden, der mittels
Laufrollen 254 in Schienen
255 geführt ist. Der Schlitten 253 ist über eine Kupplungsstange 256 mit einem Schlitten
257 verbunden, der sich etwa im Bereich der Formvorrichtung 218 befindet und ebenfalls
mit Laufrollen 258 in Schienen 259 geführt ist.
-
An dem Schlitten 257 befindet sich ein pneumatischer oder hydraulischer
Zylinder 260, dessen Kolbenstange 261 mit dem Schlitten 262, der die hinteren Greifer
263 trägt, verbunden ist. Der Hub der Kolbenstange 261 ist einstellbar, damit am
Ende der Transportbewegung des Folienbandes 211 durch das Weiterschieben des Schlittens
262 um ein bestimmtes einstellbares Maß in Bewegungsrichtung eine Reckung des plastisch
verformbar gemachten Teils des Folienbandes 211 erfolgen kann. Beim Rückwärtshub
der Transporteinrichtung zieht der Zylinder 260 den Schlitten 262 wieder gegen den
Schlitten 257 in die Ausgangslage zurück.