DE1554942A1

DE1554942A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Gegenstaenden aus waermeelastisch verformbaren Materialien

Info

Publication number: DE1554942A1
Application number: DE19661554942
Authority: DE
Inventors: Alexander Jenkins; Eugen Weber
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1965-02-22
Filing date: 1966-02-21
Publication date: 1972-04-06
Also published as: FR1469405A; AT308376B; IL25083A; NL6602200A; NL147666B; GB1140034A; BR6677318D0; FI47638C; SE320490B; DE1554942B2; FI47638B; JPS5030099B1; BE676702A; DE1554942C3; CH457813A; US3433862A

Description

β MÖNCHEN 2, OTTOSTRASSE ta Jj «p.» TELEFON COeiO 803082

P. 1172 Münohen, 2 1. Föb, 1966

Dr.M./Eh

T-6-P-I/3II

Technical Surveys Incorporated in Genf / Schweiz

Verfahren und Vorrichtung zur Herateilung von Gegenständen aus wärmeelastisch verformbaren Materialien

Die Erfindung betrifft die Herstellung von Gegenständen aus wärmeelastisch verformbaren Thermoplasten, insbesondere ein Verfahren zur Herstellung von Gegenständen, wie Behältern oder Verpackungen für Arzneimittel, Lebensmittel, Zigaretten und andere Bedarfsgüter, wobei mit einem Mindestaufwand an Material eine genügend hohe Schlagfestigkeit und Dimensionsbeständigkeit unter den normalen Gebrauchsbedingungen erhalten wird, sowie Maschinen zur Durchführung dieses Verfahrens.

Es ist bekannt, Behälter wie Dosen, Beoher u.dgl. durch Spritzguß aus vollständig geschmolzenem Auegangsmaterial unter Verwendung einer Form herzustellen. Es ist auch bekannt, Behälter durch Blasformen oder durch Ziehen aus einem stranggepreßten und kalendriertan Polienmaterial herzsetellsn. Alle diese Verfahren besitzen jedoch mechanische oder wirtschaftliche Nachteile. Beispielsweise führt die Herstellung von Hohlkörpern durch Spritz

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guß normalerweise zu mechanischen Schwächen quer zur Fließ- · richtung, was eine ausgeprägte Neigung dieser Gegenstände zur Ausbildung von Längsrissen unter quer zur Achse wirkender Beanspruchung zur Folge hat. Ähnlich führt das von einem Stück Folienmaterial ausgehende Ziehverfahren normalwrweise zu einem Verlust von mechanischer Festigkeit am Rand oder Mund des Gegenstandes. Außerdem ist es bei beiden obigen bekannten Verfahren schwierig, tief ausgehöhlte Körper herzustellen.

Ein wesentlicher Nachteil des Blasformverfahrens besteht darin, daß örtliche Wandstärkeverringerungen eintreten, die nur durch komplizierte Steuerungen ausgeschaltet oder innerhalb tragbarer Grenzen gehalten werden können. Außerdem kann man keine scharfen Ecken durch Blasformen herstellen, und bei der Gestaltung und Ausbildung von Gegenständen für Blasformung muß stets an den Ecken ein verhältnismäßig großer Radius vorgesehen sein. Selbst wenn man das berücksichtigt, besteht jedoch erhebliche Gefahr, daß die Wandstärke an solchen Ecken verringert ist und die Bruchgefahr im Gebrauch entsprechend erhöht. Ferner liegt an der Ecke, wo Boden und Wände sich treffen, ein Übergang zwischen einer orientierten Struktur in den Wänden und einer nioht orientierten Struktur im Boden vor, die die mechanische Schwäche an diesem Punkt erhöht.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden Gegenstände aus einem wärmeelastisch verformbaren thermoplastischen Material hergestellt, wobei ein Rohstück des Materials auf eine Temperatur

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innerhalb seines Erweichungsbersichs erhitzt und dann nach der Seite nach allen Richtungen gleichzeitig in einerv engen Formhohlraum von der Größe und Form des gewünschten Endprodukts ausgepreßt Wird, so daß sich über wenigstens den größeren Teil des Gegenstands im Material eine biaxial orientierte Struktur ausbildet.

Wach Beendigung des Auspreßschritts läßt man das Produkt unterhalb seines Erweichungsbereichs abkühlen, so daß die Orientierung Jtnge froren wird, und das Produkt kann dann aus der Form entnommen werden.

Vorzugsweise wird die Temperatur des Rohstücks im Augenblick des Einspritzens in den Formhohlraum bei einem Wert in der Nähe der unteren Grenze des Erweichungsbereichs gehalten.

Vorzugsweise besteht die Form aus einem Kern und einem äußeren Formteil, und das Rohstück ist vorzugsweise so groß, daß das Verhältnis seiner Querschnittsfläche zur projizierten Fläche des Kerns weniger als 1 beträgt.

Wenn man ein Produkt mit geprägten oder nicht parallelen Wänden unter Ausbildung von wieder nach innen zurückkehrenden Kurven durch Strangpressen herstellen will, werden die äußeren Form« wände entsprechend dem gewünschten Umriß ausgebildet, jedoch die Kernoberfläche glatt und mit einem gleichbleibenden oder wenigstens in der Fließrichtung des Materials nicht abnehmenden Querschnitt, je nach der gewünschten Endform des Gegenstands, ausge-

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"bildet. Um dem Material den Umriß der äußeren Formwände, wo sie von der parallelen Richtung zum Kern atiweichen, zu verleihen,

Hülse wird zwischen dem Kern und die ihn bedeokende/(Manschette) von ausgepreßtem Material ein Medium unter Druck eingeleitet, wobei man darauf aohtet, daß zwischen dem Material und dem Kern an dem geeigneten Punkt oder geeigneten Punkten ein gegenüber dem Medium dichter Abschluß erhalten bleibt. Die Stauung des Drucks des Mediums zwischen dem Material und dem Kern dehnt dann das Material bis zur Berührung mit der äußeren Foxmwand, wobei während dieses Schritts weiteres Material im notwendigen Umfang eingespritzt wird, um ein Dünnerwerden des ausgedehnten Materials zu vermeiden. Auf diese Weise können verhältnismäßig komplizierte Umrisse ohne Zerstörung der biaxialen Strukturorientierung des Materials hergestellt werden.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich Gegenstände mit einer gleichmäßigen Wandstärke von weniger als 0,2 mm herstellen, wobei die Wandfestigkeit in der Umfangsrichtung, quer zur Fließrichtung des Materials, erheblich größer ist, als man sie nach irgendeinem der oben erwähnten bekannten Verfahren erzielen kann. Infolgedessen läßt sich eine wesentliche Materialeinsparung erreichen, und da die Materialkosten einen hohen Anteil der Gesamtherstellungskosten bilden, ist das erfindungsgemäße Verfahren gegenüber dem bekannten Verfahren erheblich wirtschaftlicher.

Das wesentliche Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dai Material zu bearbeiten, indem man es in einem erweich-

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ten Zustand und unter solchen Bedingungen fließen läßt, bei denen die Wärmeelastizität erhalten bleibt, um eine biaxial orientierte Struktur auszubilden, und zwar- insbesondere in Umfangsrichtung quer zur Fließrichtung des Materials«, Diese Struktur wird erhalten, wenn das ursprüngliche Rohstück in dem Plastizitätszustand, der innerhalb des Erweichungsbereichs (so wie dieser Ausdruck im allgemeinen vom Fachmann verstanden wird) vorliegt, gegen einen von Viskosität und äußerer Reibung am fließenden Material her« rührenden Widerstand verformt wird.

Eine stark schematisierte bildliche Darstellung der Vorgänge beim erfindungsgemäßen Verfahren ist schaubildlich in Pig. 1 der beigefügten Zeichnung gezeigt, wobei das ursprüngliche Rohstück als aus einer Anzahl von kugelförmigen Bündeln oder Bällen von Makromolekülen 1 gezeigt ist (es sind nur einige wenige dargestellt), die sich in enger Berührung miteinander rund um die Rohstückachse 2 und eingeschlossen in einem axialen Einspritzvorraum (pre-injection space) befinden. Es wird ferner angenommen, daß die Achse 2 auch die Achse des Formhohlraums ist. Di© Auspreßkraft wirkt auf das Rohstück in Richtung des Pfeils Έ_$ wodurch auf jede Kugel oder jeden Ball 1 sowohl von seinen Nachbarn im Rohstück als auch von den Wänden des Sinspritsvorraums eine äußere, radial zusammendrückende Kraft P₁ wirkt. Der Einlaß zum iOrmhohlraum ist ein Hingspalt 6, dessen Höhe viel klQiner als der Durchmesser ©ines Balles 1 isto Infolgedessen verfarmt aich ein Ball 1, wean sein Auspreauea duroix den Ringspalt β ba·· ginnt, unter dem von den Iskp Kopf= und Bodsnwänden (letztere bei 3 gezeigt) des zur Seitenwand das IPormhohlraums führenden Ring*»

kanals ausgeübten äußeren axialen Druck p₂ zu einer abgeflachten Form.

Da das Material wärmeelastisch ist und bei einer Temperatur unterhalb seines Schmelzpunkts ausgepreßt wird, gehorcht es Hooke*s Gesetz, obgleich der Wert von E erheblich herabgesetzt ist, so daß eine gegebene innere Spannung durch eine viel größere Beanspruchung oder Verformung erzeugt wird. Infolgedessen streckt sich der sich verformfeende Ball radial in den Hingkanal 3» wobei auf ihn in Umfangsrichtung Druckkräfte p~ wirken, die ursprünglich gleich der Summe von p., und den von den Formwänden ausgeübten eingrenzenden Kräften pp sind. Diesen Kräften wirken die inneren Kohäsionskräfte p. und die inneren Druckkräfte p^ entgegen. Indem Maase wie jedes Bündel von Molekülen radial nach außen gedrückt wird, führt der allmählich größer werdende Umfang des

in Ringkanals 3 zu einer allmählichen Verringerung der/Umfangsrichtung wirkenden Druckkräfte p,, wodurch eine seitliche Ausdehnung des Bündels ermöglicht wird, bis schließlich der ursprüngliche Ball 1 völlig abgeflacht ist zu einem keilförmigen Bündel 4 mit einer durch die Länge der Pfeile p, angegebenen Verteilung von in Umfangsrichtung wirkenden Druckkräften. Ein weiteres Auspressen führt zu einer allmählichen Abnahme der Kräfte p_, während die axialen Druckkräfte Pp gleichbleiben.

Jedes Bündel, das immer noch elastisch ist, nimmt daher schließlich eine ioheiben- oder linsenförmige Gestalt an, wie bei 5 gezeigt, auf die äußere begrenzende Kräfte p₂ in axialer Richtung und p. und P₅ wegen der Kohäsion in radialer bzw. Umfangsrichtung

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wirken. Das Ausmaß, bis zu dem dann wärmeelastische Verformung längs der Achsen der radialen und Umfangskräfte erfolgt ist, bestimmt den Grad der biaxialen Orientierung des eingefrorenen Materials.

Eine Untersuchungsreihe wurde durchgeführt, um den biaxialen Orientierungsgrad nach Auspressen von Rohstücken drei verschiedener Wärmeelastischer Kunststoffe bei Temperaturen innerhalb des Erweichungsbereichs in einen lOrmhohlraum mit gleichbleibender Höhe von 0,2 mm zu bestimmen. Das Ausmaß der elastischen Verformung längs der zwei zueinander rechtwinkligen Achsen wurde gemessen als Verhältnis der ausgepreßten Dimension längs jeder Achse zur entsprechenden Dimension nach Entspannung durch Erwärmen auf die ursprüngliche Temperatur des Eohstücks. Die untersuchten Materialien waren:

(A) Polyvinylchlorid Marke ¹¹KaIIe" PVO, Kalendrierqualität;

(B) Polyvinylchlorid mit hoher Stoßfestigkeit (Mischung W₉, XXVII);

(C) schlagfestes Polystyrol

Es wurden folgende Ergebnisse erhalten:

Material A A B B B G

Schrumpf- P₄-Achse 1,62:1 1,88s1 2,18:1 1.67:1 1,84i1 1,17:1 nisst"" P₅-Achse 1,29:1 1,48:1 1₉O7:1 1,31«1 1,31*1 1,11:1 Gleichförmigkeit (p₄/p₅ ?b) 80 80 49 79 72 95

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Die letzte Zeile der obigen Tabelle drückt den Grad der ■ Gleichmäßigkeit der biaxialen Orientierung, die für jede Probe erziÄlt wurde, als Proζentverhältnis zwischen der zweiten und dritten Zeile aus.

Pur jede bestimmte Form und jedes Material ist jeweils die Auspreßgeschwindigkeit von Bedeutung. Die Kombination von niedriger Auspreßgeschwindigkeit und' verhältnismäßig niedriger Form* temperatur kann zu einem vorzeitigen Einfrieren des Materials führen, bevor die biaxiale Orientierung erreicht worden ist, während hohe Auspreßgesohwindigkeit und hohe Formtemperatur zu örtlichem Schefcmelzen des Materials infolge der in ihm erzeugten Reibungswärme führen kann. Der biaxiale Orientierungsgrad hängt stark von der Temperatur des Rohstücks und auch vom Widerstand gegen das Auspressen infolge von Viskosität und Reibung ab. Letztere erfordert eine sorgfältige Steuerung des Drucks am Preßstempel·

Für die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens sollte die Auspreßgeschwindigkeit so hoch wie möglich und der Preßdruck so gering wie möglich sein. Um diesen beiden Erfordernissen zu entsprechen, sollte die Rohstücktemperatufc so nahe wie praktisch möglich am Schmelzpunkt des Materials liegen; jedoch wurde bereits festgestellt, daß bei zu hoher Arbeitstemperatur die Gefahr von örtlichem Schdmelzen infolge der im fließenden Material erzeugten Reibungshitze besteht. Die optimalen Verfahrensbedingungen für irgendein bestimmtes System stellen daher im Normalfall -einen Kompromiss zwischen einander widersprechenden Fordatmgen dar.

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Praktische Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden als Beispiele mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen ■beschrieben. Hierin sind:

Pig. 2 ein Aufriß im Schnitt einer ersten Ausführungsform einer

Maschine zur Herstellung eines hohlen zylindrischen Bechers: Fig. 3 ein Schnitt längs der LinieIII-III der Fig. 2; Fig. 4 ein Schnitt ähnlich Fig. 2, wobei die Teile in ihren jeweiligen Stellungen am Ende des AuBpreßvorgangs gezeigt sind;
Fig. 5 ein Aufriß im Schnitt einer zweiten AusfUhrungsform einer

erfindungsgemäßen Masohine;
Fig.6 und 7 Schnitte längs der Linie VI-YI bzw. VII-VII der

Fig. 5;
Fig. 8 eine auseinandergezogene Schnittdarstellung ähnlich Fig.5»

die das aus der Form entnommene Produkt zeigt; Fig. 9 ein Aufriß im Schnitt einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Maschine;

Fig.10 ein Schnitt ähnlich Fig. 9, wobei die Form offen und bereit zum Abstreifen des geformten Gegenstandes gezeigt ist; Fig.11 ein Aufriß im Schnitt einer vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Maschine;

Fig.12 eine vergrößerte Teilansicht der Fig. 11? Fig.13 ein Aufriß im Schnitt einer fünften Ausführungsform der

Maschine, und
Fig.H ein Grundriß der Fig. 13.

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- ίο -

Zunächst wird Bezug genommen auf die WIg. 2-4. Ein enger Form«- hohlraum 10 zur Herstellung eines dünnwandigen zylindrischen Bechers wird gebildet von einem äußeren Formteil 11 und einem inneren Kern 12. Der äußere Formteil 11 wird getragen von einer Brücke 15_f die einen Teil des Maschinenrahmens bildet, und der Kern 12 wird von einem axial vor und zurück verschiebbaren Kopf 14 getragen, der einen Kühlwassereinlaß 15 und -auslaß 16 zur Versorgung einer axialen Bohrung im Kern mit Kühlwasser besitzt. Diese Bohrung wird durch eine Jrennwand 17 unterteilt, um innerhalb der Bohrung einen Zwangsweg zu bilden. Ein gleitfähiger Abstreiferblock 18 umgibt den Kern 12, um den fertigen Becher vom Kern abzustreifen, nachdem der Kopf 14 nach unten zurückgezogen worden ist, um den Kern und den Becher aus dem äußeren Formteil 11 herauszuziehen.

Der äußere Formteil 11 ist umgeben von einem Kühlwassermantel 20 mit Wassereinlaß— und -auslaßrohren 19 bzw. 21.

Oberhalb dea Formhohlraums 10 befindet sich eine axiale Einspritzvorkammer 22, die das eng hineinpassende Rohstück 23 aufnimmt· Dieses Rohstück wird durch Einspritzen in eine Kammer 24, die sich in einem feststehenden Stutzen 25 befindet, geformt. Wärmeelastiech verformbares Material wird von einer Düse 2? durch einen Kanal 26 in die Kammer 24 eingespritzt. Die Kammer 24 ist gleichaohaig mit dem Formhohlraum 10 und dem Einspritzvorraum Auf beiden Seiten des Rohstückeinspritzatutzens 25 liegen die parallelen Arme 28 eines zweigabeligen Schiebers, der mittels einer (nioht gezeigten), auf einen Bolzen 29 wirkenden Vorrichtung

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seitlich hin und her verschoben werden kann. Nahe bei den freien Enden der Arme 28 befindet, sich koaxial ausgerichtete Führungsbohrungen 30 mit einem Durchmesser, der gerade etwas größer ist als der eines Stößels oder Stempels 31, der im oberen Ende des äußeren Formteile 11 hin und her verschiebbar ist.

Wenn sich die Teile in den in Fig. 2 gezeigten Stellungen befinden, wird die Rohstückkammer 24 durch die Arme 28 des Schiebers verschlossen, so daß von der Düse 27 her Material eingespritzt werden kann. Sobald das richtige Volumen des Rohstücks erreicht ist, wird der Schieber 28 in Richtung des Pfeils 28a bewegt, um die Bohrungen 30 in linie mit der Kammer 24 zu bringen, so daß der Stempel 31 durch eine als Pfeil P dargestellte Kraft hindurchgeschoben werden kann, um das Rohstück zuerst in den Einspritzvorraum 22 zu schieben. Sobald das Rohstück 23 auf das Ende des Kerns 12 trifft, beginnt es, sich am Spritzspalt 32 in den Formhohlraum 10 hinein seitlich zu verformen. Bis zu der Zeit, wo das Material sich über die G-rundriß-Querschnittsf lache des Hohlraums 10 radial nach außen bis zum Punkt 33, der den Beginn des Wandabschnitts des Formhohlraums bezeichnet, ausgedehnt hat, ist im Material die biaxiale Orientierung erreicht worden. In der in Fig. 2 bis 4 gezeigten tatsächlichen Ausführungsform beträgt das Verhältnis der Querschnittsfläche des Rohstücks 23 zur Becherbodenfläche am Punkt 33 ungefähr 1s4, jedoch kann für bestimmte Materialien ein Verhältnis von sogar 1:2 oder noch höher (jedoch weniger als 1/1) ausreichen, um in der Becherwand die biaxial© Orientierung zu erreichen.

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Nach "beendeter Einspritzung des Rohstücks 23 wird der Kernstutzen 14 nach unten zurückgezogen, um dem Kern 12 mit dem darauf sitzenden geformten Becher vom äußeren Formteil abzuziehen. Sobald der Kern von der Form klar ist, wird der Abstreifblock 18 festgehalten, während der Stutzen 14 seine Abwärtsbewegung fortsetzt. Der Kern 12 wird so durch den Block 18 herausgezogen, und letzterer streift den Becher vom Kern ab. Eine etwaige Überschußlänge der Wand kann selbstverständlich abgeschnitten werden.

Die Fig. iJ-8 zeigen den Spritzguß einer dünnwandigen tiefen rechtwinkligen Schachtel, wie eine Zigarettenschachtel. In der gezeigten Maschine besitzt der Stempel 31 einen rechteckigen Querschnitt und bewegt sich bei seinem Spritzstoß von unterhalb der Brücke 13 nach oben. Der \ rückziehbare Kern 12 ist ebenfalls rechteckig mit glatten flachen Seiten und scharf gerundeten Ecken ausgebildet und besitzt einen oder mehrere innere Längskanäle 34 für ein unter Druck stehendes Medium, die mit ihren unteren Enden im Kern 12 enden. Von jedem Längskanal 34 führen durch die Seitenwä.nde des Kerns Querkanäle 35, und ein am oberen Ende des Kerns 12 befindlicher Einlaßstutzen 36 für das Druckmedium führt in den Längskanal 34 und ist mit einer Quelle von beispielsweise Druckluft verbunden (nicht gezeigt).

Der Kern 12 gleitet in einem Abstreifblock 30, der in einem Rahmenteil 38 gehalten ist. Zwischen der unteren Fläche des Abstreifblocks 37 und der oberen Fläche eines oberen äußeren Formteils 40 sind vier L-förmige Messer oder Klingen 41 befestigt.

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.In der Nähe Ihrer Ecken sind die Messer 41 bei 42 schräg geschlitzt (Ii¹Ig. 6), um über mit flachen Seiten ausgebildetem Führungsstifte 43 zu passen, die im Abstreifblock 37 befestigt sind. Eine (nicht gezeigte) Verbindung verbindet alle vier Messer 41» um ihre gleichzeitigen Bewegungen auf den Stiften nach innen "bzw. außen zu steuern, wie unten "beschrieben.

Der äußere Formteil ist in zwei Hauptstücken 39>40 ausgebildet. Der untere Teil 39 enthält die Einspritzvorkammer 22, den Spritzspalt 32 und einen Anfangsabschnitt des ·Formhohlraums 10, der sich über den Punkt 33 hinaus ein kurzes Stück die S itenwände hinauf fortsetzt. Der Rest der äußeren Wandflächen des Hohlraums 10 wird vom oberen, längsgeteilten formteil 40gebildet. Die Oberflächentemperatur der Wand des Hohlraums im unteren Formhauptteil 39 wird mittels eines Innenkanals 20 mit Wassereinlaß- und -auslaßstutzen 19»21 auf einen Wert unterhalb des Erweichungspunkts des Materials eingestellt. Wenn der obere Normteil 40 für den Einspritzvorgang geschlossen ist, werden die von-jeinander trennbaren Teile in ihrer geschlossenen Stellung mittels einer Ausnehmung 44 in der oberen Fläche des unteren Hauptteils 39 (Fig. 8) verriegelt. Falls nötig, können zusätzliche Verklammerungsvorrichtungen für die trennbaren Bestandteile des oberen geteilten Formteils 40 vorgesehen sein.

Die Temperatur der Außenwände des Hohlraums 10 wird mittels eines Wasserkühlmantels mit Einlaß- und Aualaßverbindungen 45»46 bei einem Wert unterhalb des Erweichungspunktes des Materials gehalten. Wie gezeigt, sind diese äußeren Wände des Hohlraums außer-

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dem bei 47 mit Einbuchtungen versehen, so daß am Fertigprodukt X eine aufgeprägte Beschriftung oder Bilddarstellung erzeugt wird.

Bei geschlossener Form, in Fig. 5 gezeigt, wird ein Rohstück durch den Stempel 51 in den Formhohlraum TO eingespritzt. Der Vorgang ist der gleiche wie in den Fig. 2-4, außer daß das ausgepreßte Material zunächst nach oben längs der glatten flachen Flächen des Kerns 12 fließt, ohne in die Einbuchtungen 47 einzudringen. Die Messer 41 sind während dieser Stufe des Verfahrens auf den Führungsstίften 43 zurückgezogen, so daß ihre inneren Schneidkanten von der Oberfläche des Kerns 12 klar sind. Das !Material kann so den Kern entlang nach oben und an den Hessern vorbeifließen, deren Stellung die gewünschte Wandhöhe im Fertigprodukt bestimmt.

Sogleich nach Beendigung des Einspritzvorgangsverden die Messer 41 nach innen vorgeschoben, um das Überschußmaterial 48 abzuschneiden (Fig.8) und zu bewirken, daß die Schnittkante an der Oberfläche des Kerns 12 eine druckdichte Abdichtung bildet. Unter Druck stehende Luft (oder ein anderes Medium) wird jetzt durch den Längsüaanal 34 eingeführt und wirkt durch die Querkanäle 35 auf die Innenwand der auf dem Kern 12 sitzenden Materialhülse. Wo die Hülse gegenüber einer Einbuchtung 47 liegt, wird das Material in diese hinein ausgedehnt. Nach Beendigung dieses Vorgangs werden die äußeren Formteile 39»40 entriegelt, die Brücke 13 und der untere Formteil 39 abgesengt und der Kern 12

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durch den Abstreifblock 37 und die Messer 41 nach oben zurückgezogen, wobei letztere während dieses Arbeitsgangs in ihrer inneren Stellung gehalten werden. Damit der abgeschnittene Materialüberschuß 48 entfernt werden kann, sind die Messer 41 so angeordnet, daß sie auf ihren Führungsstiften 43 nach unten geschoben werden können, (siehe Fig. 8).

Die Fig. 9 und 10 zeigen eine Maschine zur Heisbellung eines Γ-echers mit sich verjüngender Wand und umgerolltem Rand. Bei dieser Maschine trägt der äußere Formteil 11 einen oberen Ring 5o, der eine Ringnut51 mit Teilkreisquerschnitt aufweist (Fig. 10), die mit einer entsprechenden Ringnut 52, die an der Übergangsstelle zwischen der konischen Oberfläche des Kerns 12 und einem damit in einem Stück ausgebildeten Flansch 12a ausgebildet ist, übereinstimmt. Dieser Flansch liegt über dem oberen Ring 50 und hält ihn in der geschlossenen Stellung der Teile (Fig. 9) dicht gegen den äußeren Formteil 1f. Rillen 53 (Fig.10) sind radial an ausgewählten Stellen in die untere Fläche des Flansches 12a eingeschnitten, um das Entweichen eingeschlossener Luft zu ermöglichen (wie unten beschrieben).

Die obere Oberfläche des Formteils 11 besitzt ebenfalls einen eingeschnittenen ringförmigen Luftkanal 54, der normalerweise vom Flansch 12a bis auf einen engen radialen Spalt 55, der etwas nach oben gegen den Kern 12 zu gerichtet ist und so eine durchgehende Ringdüse bildet, verschlossen wird. Dieser Düse 55 kann aurch einen Einlaß 56 Druckluft zugeführt werden.

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Die Kerntemperatur wird durch ein inneres Wasserkreislaufsystem (nicht gezeigt) mit Einlaß und Rücklaufverbindungen 15,16 geregelt. Der Kern 12 besitzt ferner eine Axialbohrung, um lose passend eine Ausstoßer- oder Abstreiferstange 57 aufzunehmen, die an ihrem unteren Ende in einen konischen Kopf 58 ausläuft, der gasdicht in einem entsprechenden, in das untere Ende der Axialbohrung eingearbeiteten Sitz 59 paßt. Eine kurze zylindrische Führungsstange 60 oberhalb des Kopfes ist in einer entsprechenden Ausnehmung 61 frei verschiebbar und besitzt an einem oder mehreren Punkten längs ihres Umfangs einen Längskanal 62 als Luftauslaß. Das obere Ende der Abstreiferstange 57 besitzt einen Kopf 63, der in einer vergrößerten Ausnehmung 64 im Oberteil des Kerns untergebracht ist. Mit dieser Ausnehmung ist eine Druckluftleitung 65 verbunden, und die Anordnung ist so gewählt, daß Luft unter Druck von der Ausnehmung 64 die Bohrung, in der die Abstreiferstange 57 lose sitzt, herab und durch die Luftauslaßöffnung 62 strömen kann, um den konischen Kopf 58 mit abzuheben und das Entstehen eines Vakuums zwischen dem geformten Material und dem Kern 12 während eines möglichen Abstreifschritte zu verhindern.

Die Vorrichtung 24...30 zur Herstellung und richtigen Anordnung

wie

des Rohstücks ist die gleiche/mit Bezug auf die Fig. 2-4 beschrieben.

Im Betrieb wird das Rohstück 23 in den Formhohlrauni 10 (Fig. 9) in gleicher Weise wie oben eingespritzt, bis das Material die von den aufeinanderpassenden Nuten 51>52 gebildete ringförmige

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Ausnehmung erreicht. Zu diesem Zeitpunkt erzwingt Druckluft, die 'durch den Einlaß 56 und den Kanal 54 der Ringdüse 55 zugeführt wird, ein Umrollen des Materials, zunächst gegen die Wand der !Tut 52 gedruckt und dann weiter der Wand der Nut 51 folgend, wobei überschüssige Luft durch die Nuten 53 entweichen kann, "bis diese vom Material verschlossen werden. Danach steigt der Luftdruck innerhalb der umgebogenen Krempe 66 an, bis die freie Kante des Materials dort, wo die Biegung 66 beginnt, auf die gespritzte Wand trifft. Weiteres Umrollen des Materials geschieht unter der Wirkung des Drucks der im Inneren der Rollkrempe 66 eingeschlossenen Luft.

Nach Benndigung der Einspritzstufe wird der Kern 12 axial von der äußeren Form getrennt (siehe Fig. 10) und der durch die Ausnehmung 64 und die Nut 62 wirkende Luftdruck drückt den konischen Kopf 58 nach unten, um den gebildeten Becher vom Kern abzuziehen, wobei Luft zwischen dem Kern 12 und der Hülse des geformten Materials entweicht, um zu verhindern, daß irgendein Vakuumeffekt den Abstreifvorgang behindert.

Die Fig. 11 und 12 erläutern die Anwendung der Erfindung zur Herstellung einer mit Hals versehenen Flasohe Y. In diesem Fall besteht der äußere Formteil wie in den Fig. 5-8 aus zwei axial trennbaren Hauptteilen 39»40. Der obere geteilte Formhauptteil 40 ist innen entsprechend der gewünschten Form und Größe der Flaschenwand ausgebildet, während der Kern 12 zylindrisch ist. Der Bodenteil 39 der Form jedoch iat in der gezeigten Weise ausgebildet,

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so daß ein sehr kurzer Abschnitt eines engen Hohlraums 10 gebildet wird, um zu bewirken, daß das Material nach Erreichen des Punkts 33 beim Weiterfließen über die Oberfläche des Kerns 13 geführt wird. Danach fließt das Material mit gleichbleibender Wandstärke den Kern 12 hinauf, haftet jedoch an der Kernoberfläche, da es sich in einem elastisch deformierten Zustand befindet, und beginnt, sobald es den kurzen Hohlraum 10 und den Bickelabschnitt verläßt, am Kern abzubinden, falls es nicht in geeigneter Weise geschmiert wird. Bei der gezeigten Maschine wird diese Schmierung durch einen Ringvorhang von Luft oder einem anderen geeigneten Medium geliefert, das aus einer schräg nach oben gerichteten Ringaus laß öffnung 70 austritt. Diese RingauslaiS-öffnung wird gebildet von gegenüberliegenden, mit einander entsprechenden Kegelflächen ausgebildeten Oberflächen am unteren Ende des Hauptkerns 12und der oberen Fläche eines abnehmbaren Kopfstücks 71. Das Kopfstück 71 wird am Hauptkern 12 mittels eines GewindeZapfens 72 gehalten, der in eine Blindbuchse im Kernende eingeschraubt ist, wobei die axialen Längen des Zapfens und der Buchse genau abgestimmt werden, um die Größe der Ringaustrittsöffnung 7$festzulegen. Die Austrittsöffnung steht durch Querkanäle 35, die radial durch den Zapfen 72 gebohrt sind, mit einer axialen Bohrung 34 zur Zuführung des Druckmediums in Verbindung, die sich vom Schnittpunkt mit den Querkanälen bis zum oberen Ende dea Kerns 12 erstreckt, wo sie auf übliche Weise ver~. schlossen ist. Das obere Ende der Bohrung 34 steht mit einer radialen Zuführungsleitung für das Medium in Verbindung. Die Ringaustrittsöffnung Ίψ ist so nahe_fwie praktisch möglich^oberhalb des Randes 73 des Hohlraums 10 angeordnet, und solange Luft

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oder ein unter Druck stehendesMediummit genügender Durchflußgeschwindigkeit der Ringaustrittsöffnung zugeführt wird, wird eine stark reibende Berührung des ausgespritzten Materials mit dem Kern verhindert.

Die trennbaren Formteile 40 weisen an ihren Bodenflächen eingearbeitete Nuten 74 auf, die sich die Seitenwände hinauf über eine genügend große Strecke fortsetzen, um über den Rand der Aus-

SHxzHzsfeKH im unteren Formteil 59 zu reichen, in die'. nehmung xJSxSis/die trennbaren Teile 40 passen. Diese Hüten 74 dienen als Luftaustrittsöffnungen für die als Gleitmittel wirkende Luft oder das Medium, das durch die Ringaustrittsöffnung (ß während des Aufstiegs des ausgepreßten Materials längs des Kerns 12 eingeleitet wird. In einigen Fällen kann es auch er~ forderlich oder zweckmäßig sein, entsprechende Luftaustrittsöffnungen in den oberen Oberflächen der trennbaren Formteile 40 vorzusehen, obgleich solche in der Zeichnung nicht gezeigt sind.

Das Auspressen des wärmeelastischen Materials wird fortgesetzt, bis es einen Punkt, beispielsweise 75, jenseits einer Ringnut 7b erreicht, in die das Material anschließend zur Bildung einer Rippe um den Hals der Flasche herum ausgeweitet wird. Eine solche Kippe verstärkt nicht nur den Widerstand des Randes gegen Verziehen, sondern liefert auch eine übliche Abdichtung für eine nach Füllung der Flasche aufzusetzende Kappe.

Sobald die freie Kante des Materials den Punkt 75 erreicht hat, wird sie mittels einer geeigneten Vorrichtung (nicht gezeigt),

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die ähnlich der in den !ig. 5,6 und 8 bei 41 gezeigten Sohneidvorrichtung sein kann, festgeklemmt, und Druckluft wird durch den Längskanal 34 und die Querkanäle 35 eingeführt, um das Material vom Kern 12 wegzudrücken. Während dieser Stufe des Verfahrens wird jedoch das Auspressen des Rohstücks fortgesetzt, so daß, während das Material gegen die innere Wandfläche des Formteils 40 ausgedehnt wird, keine wesentliche Verringerung der Wandstärke eintritt. Gleichzeitig wird das zur Ausbildung des Piaschenbodens erforderliche zusätzliche Material kontinuierlich vom Rohstück geliefert. Nach Beendigung der Auspreßstufe werden die Formteile 39,40 getrennt und die Flasche Y vom Kern auf ähnliche Weise abgezogen, wie in den Fig. 5-8 gezeigt.

In den Fig. 13 und 14 ist eine Maschine zum Spritzen von langen Rohren mit Gewindemundstück gezeigt. Bei dieser arbeitet der Stempel 31 (Fig. 13) in einer Bohrung 80 im Kern 12. Das obere Ende des Kerns ist bei 12b entsprechend einer konischen Schulter des Rohrs unterhalb des Mundstücks geformt. Das Rohstück 23 wird vor Einführung des Stempels 31 in die Bohrung 80 eingesetzt und ruht ursprünglich in der in der Zeichnung gezeigten Stellung.

Der äußere Formteil besteht wiederum aus zwei Hauptteilen 81,82 mit einem Zusatzteil 83, der das Gewinde am Hals formt. Dieser

Zahnletztgenannte Teil besitzt die Form eines -berades mit einem

Formhohlraum 83a mit Gewindeeinschnitt zur Formung des gewünsoh-

Z ahnten Gewindes am Rohrhals. Dieses berad steht in Eingriff mit einer Zahnstange 84 (siehe auch Fig. 14) und ist drehbar gelagert auf einem Achsschenkel 85, der in einem Forinkopfstück 86

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"befestigt ist. Bei dieser Konstruktion der Form sind jedoch die verschiedenen Formteile nicht trennbar. Das fertige Rohr wird aus der Form entnommen, indem man den Kern 12 herauszieht, wobei die anfängliche Abzugsbewegung von einer Drehung des Zahnrads 83 durch die Zahnstange 84 in Richtung des Abschraubens einer Kappe vom Mundstück begleitet wird.

Das obere Ende des Stempels 31 ist abgedreht, so daß es eine glatten koaxialen Zapfen 31a von solcher länge und solchem Durchmesser bildet, um in dem mit Gewinde versehenen Hohlraum 83a des Zahnradformteils 83 eine glatte zylindrische Austrittsöffnung zu bilden. Der Zapfen 31a ist mit dem Stempel 31 über ehe abgestufte Schulter 31b verbunden. Diese Schulter bildet den Übergang von der Innenbohrung des Rohrs zwischen dem oberen Ende der konischen Schulter 12b des Kerns 12 und der glatten zylindrischen Austrittsöffnung des Rohrs, die vom Zapfen 31a geformt wird.

Die Kernabziehvorrichtung besteht aus einem senkrecht hin und her verschiebbaren Kopf 87, der ein im ganzen becherförmiges Halslager 88 mit einem kegelförmigen Mund 89 trägt, der genau über ein entsprechend kegelförmig ausgebildetes unteres Ende der -⁰OrDi 81 paßt, wenn die Form geschlossen ist (Fig. 13). Im becherförmigen Halslager:' i-st ein Kernklemmring 90 eingesetzt, der eng über das untere Ende des Kerns paßt und genau bearbeitet ist, um gegen den Boden der Form81 als Sitz zu drücken und einen Flansch 12c am unteren Ende des Kerns festzuklemmen. Um das HaIalager 88 ist ein Kuhlwassermantel 91 angeordnet. Um das geformte

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Rohr herauszuziehen^wird der Kopf 87 mittels einer üblichen Rückführungsvorrichtung (nicht gezeigt) herabgezogen, wobei der Kopf gleichzeitig mit der Zahnstange 84 gekuppelt ist, so daß letztere die Mutter 83 synchron mit der Abwärtsbewegung des Kerns 12 dreht.

Im Betrieb wird der Stempel 31 nach oben gedrückt, um das Rohstück 23 zuerst in den mit Gewinde versehenen Hohlraum 83a zu drücken. Wenn dieser gefüllt ist, beginnt der Zapfen 31a, das Rohstück zu durchdringen und drückt das zu formende Material rückwärts über die Schulter 31b. Wenn der Raum zwischen dem Zapfen und der Schulter und der Wand der Bohrung 80 gefüllt ist, wird das Material durch den Ringspalt 32 in den Formhohlraum gedrückt, wo die Bedingungen ähnlich denen bei den obigen Ausführungsformen sind. Wenn die Spitze des Zapfens 31a den Wellenzapfen 8i? erreicht, ist der Formhohlraum 10 gefüllt, und das Abziehen beginnt.

Bei den obigen, mit Bezug auf die Fig. 2 bis H beschriebenen Ausführungsformen besitzt der FormhoüLraum 10 eine ringförmige Durchtrittsöffnung oder einen Endwandabschnitt, der in radialer oder im wesentlichen radialer Ebene zwischen dem Spritzspalt und dem Punkt 33 liegt, wobei das Verhältnis zwischen der Querschnittsfläche der Rohstück-Einspritzvorkammer 22 und der projizierten Fläche am Punkt 33 in der Größenordnung von 1:2 oder weniger ist, um die biaxiale Orientierung im ausgepreßten Material zu erzeugen. Obgleich die Formhohlräume 10 entweder mit im allge-

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meinen parallelen Wänden oder, wie im EaIl der Fig. 9 und 10, konisch mit einem geringen Kegelwinkel gezeigt wurden, sind selbstverständlich andere Formen des Hohlraums jenseits des Punkts 33 möglich., "beispielsweise pfannenförmig oder mit wieder zurückkehrender Kurvung. \Jenn das Bndprodukt am Ende offen sein soll, kann der Ring- oder Endwandabschnitt anschließend an das Formen abgeschnitten werden. In allen Fällen ist es jedoch erwünscht, daß die gegenüberliegenden Flächen der Form 11 und des Kerns 12 zwischen dem Spritzspalt 32 und dem Punkt 33-'bsi einem, gleichmäßigen Abstand aufweisen_sum zur Erzielung der biaxialen Orientierung optimale Bedingungen zu erhalten.

Die Vorrichtungen zur Hin-und Rückführung des Stempels 31 können in allen Fällen entweder mechanisch, elektrisch oder hydraulisch und vorzugsweise von üblicher Bauart sein. Der Stempel kann je-

'~""--~—- .--..._ Kolben mit

doch auch aus eines? freibeweglichen/Unterlegscheibe oder Dichtungsring, die eine druck- und gasdichte Abdichtung bildet, bestehen, wobei die Auspreßkraft durch Zündung eines Treibmittels in einer geschlossenen Kammer geliefert wird.

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Claims

Patentansprüche

1. )J Verfahren zur. Herstellung eines geformten Begenstands aus einem wärmeelastisch verformbaren Material durch Auspressen eines Rohstücks des Materials in einen von einem koaxialen Kern und Formteilen gebildeten Formhohlraum, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohstück auf eine Temperatur im ErweichungsDereich des Materials erwärmt und dann in seitlicher Richtung durch einen an der Achse des Rohstücks 360 überstreichenden Spalt in einen Formhohlraum, der bei einer Temperatur unterhalb des Erweichungsbereichs gehalten wird, ausgepreßt wird, wobei die Auspreßgeschwindigkeit so eingestellt wird, daß durch im wesentlichen den gesamten Gegenstand eine biaxial orientierte Struktur erreicht wird.

2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Rohstücks beim Auspressen bei oder nahe der unteren Grenze des Erweichungsbereichs des Materials liegt.

3.) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Querschnittsflächen des Rohstücks und des Kerns des Formhohlraums 1:2 oder weniger beträgt.

4.) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Weite von wenigstens dem zum Formhohlraum führenden Spalt größenordnungsmäßig ö,2 min oder weniger beträgt.

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5.) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens Teile des Formhohlraums erheblich weiter als der Spalt sind und das Material zunächst als Hülse über einen glatten Kern mit gerader Mantellinie ausgepreßt und dann durch Anwendung eines Drucks eines Mediums von innen her bis zur Berührung mit den äußeren Formwänden ausgedehnt wird.

6.) Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das unter Druck stehende Medium zwischen dem Kern und der Hülse bei Beginn der Bildung der letzteren auf dem Kern angewandt wird, um die Portbewegung der Hülse über den Kern hinweg zu erleichtern.

7.) Formmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit Form- und Kernteilen, die zwischen sich einen Formhohlraum definieren, und Vorrichtungen zum Auspressen eines Rohstücks des wärmeelastisch verformbaren Materials in diesen Formhohlraum, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einspritzvorkammer(22) zur Aufnahme des Rohstücks (.23) koaxial zum Formhohlraum (10) angeordnet ist und mit letzterem durch einen engen, an der Achse der Einspritzvorkammer über einen Winkel von 360 reichenden Auspreßspalt (32) in Verbindung steht, und einen Stempel (31) in der Einspritzvorkammer eng passend hin- und her verschiebbar ist, um das'Rohstück durch den engen Spalt auszupressen.

8.) Maschine nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, daß die Form- und Kernteile (11,12,39) zusammenwirken, um zwisohen dem

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Auspreßspalt und dem Rest des Formhohlraums in einer radialen oder im wesentlichen radialen Ebene einen ringförmigen Durchlaß zu bilden.

9.) Maschine nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Querschnittsflächen der Einspritzvorkammer für das Rohstück und der benachbarten Stirnfläche des Kerns größenordnungsgmäßig 1:2 oder weniger beträgt.

10.) Maschine nach Anspruch 7> 8 oder 9» dadurch gekennzeichnet, daß die die Innenwand des Hohlraums bildende Kerrioberfläche glatt ist und die gegenüberliegend^ die Außenwand des Formhohlraums bildende Formoberfläche ihr nicht gleichmäßig folgt, und der Kern mit einem Innenkanal (34) und einer damit in Verbindung stehenden Austrittsöffnung (3!?)» die sich durch die Kernoberfläche hindurch öffnet, versehen ist, um in das Innere der über den Kern ausgepreßten Hülse ein Druckmedium einzuführen.

11.) Maschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand der Form Ausnehmungen (47) aufweist, um dem fertigen Produkt eine Prägung zu verleihen.

12.) Maschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand der Form (40) der Oberfläche des Kerns über eine kurze ·

einem Entfernung vom Auspreßspalt hinweg in/kleinen gleichmäßigen . Abstand folgt und sich dann über eine weitere Strecke vom Auspreßspalt weg auf einen erheblich größeren Abstand erweitert und

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der weiter vom Auspreßspalt weg liegende Abschnitt der Forminnenwand ..wieder einen kleinen gleichmäßigen Abstand vom Kern besitzt.

13.) Maschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßöffnung (70) im Kern ringförmig und gerade jenseits des Endes des ersten, mit einem gleichmäßigen Abstand ausgebildeten Abschnitts der Formwand angeordnet ist.

14.) Maschine nach einem der Ansprüche 7 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß der Kern und die Form einen Formhohlraum (10) von gleichmäßiger Weite bilden, dessen Durchmesser von einem Punkt nahe dem Auspreßspalt ansteigt.

1b.) Maschine nach Anspruch 14» dadurch gekennzeichnet, daß der Kern und die Form an der Stelle ihres größten Durchömessers

am zusammenwirkende Ringnuten (51»53) aufweisen, um äxh Produkt

einen umgekrempelten Rand (66) zu bilden.

16.) Maschine nach einem der Ansprüche 7 bis 9 zur Herstellung von Rohren mit Endmundstück, dadurch gekennzeichnet, daß die

von dem
Einspritzvorkammer/neben dem Auspreßspalt liegenden Endabschnitt

(80)
einer A^ialbohrung/durch den Kern gebildet wird und der Stempel

(31) in dieser Bohrung eng passend gleitet.

17.) Maschine nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der gegenüber der Einspritzvorkammer liegende Formabschnitt mit

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einer Ausnehmung versehen ist und wenigstens teilweise von einem drehbaren Teil (83) gebildet wird, der eine koaxiale Bohrung (83a) mit solchem Umriß, daß am Ende des geformten Rohrs ein Mundstück mit Schraubgewinde geformt wird, besitzt, und Vorrichtungen vorgesehen sind, um den Kern aus der Form herauszuziehen und gleichzeitig synchron damit den drehbaren Teil der Form in der Drehrichtung des Abechraubens de» Gewindemundstücks zu drehen.

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