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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen von Hohlkörpern aus Kunststoff, insbesondere von Weithalsbehältern, sowie entsprechend hergestellte Hohlkörper aus Kunststoff.
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Vorrichtungen und Verfahren zum Herstellen von Hohlkörpern aus Kunststoff sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt. Üblicherweise werden Kunststoff-Hohlkörper wie Flaschen, Behälter oder Kanister mittels Blasformen aus thermoplastischen Kunststoffen hergestellt. Dabei werden die Verfahren Extrusionsblasformen, Spritzblasformen und Tauchblasformen unterschieden.
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Als Kunststoffe werden Polyolefine, vor allem Polyethylen (PE) und Polypropylen (PP) verwendet. Es können aber auch Plexiglas (PMMA), Polycarbonat (PC), Polyamid (PA) oder Biokunststoff und Mischungen aus den genannten Kunststoffen verarbeitet werden. Für technische Artikel kommen auch Thermoplastisches Polyurethan oder Thermoplastische Elastomere auf Urethanbasis (TPU) zum Einsatz, wobei in der Automobilindustrie auch Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) verwendet wird.
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Aus der
DE 21 54 777 A ist eine Vorrichtung zum Formen der Wand des Stutzenhalsbereichs eines extrusionsgeblasenen Hohlkörpers bekannt. Unterhalb des Extruders sind zwei aufeinander zu und voneinander weg bewegbare Formhälften vorgesehen. Die beiden Formhälften bilden in geschlossenem Zustand eine dem Stutzenhals entsprechende Öffnung. Zum Blasen durchquert ein stangenförmiger Blasdorn die Öffnung, welcher den Schlauch soweit aufblasen kann, dass sich dieser an die Innenwand der Formhälften anlagen kann, um den Hohlkörper zu bilden.
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Aus der
DE 75 14 598 U1 ist ein Weithaltgefäß aus thermoplastischem Kunststoff bekannt, das mit einem Deckel verschließbar ist. Zwischen dem Hals und dem Körper des Gefäßes ist ein Zwischenbereich vorgesehen, dessen elastische Nachgiebigkeit größer ist als die des Halses und des Körpers. Hierfür hat der Zwischenbereich eine Falte, wobei die Wandstärke im Bereich der Falte geringer ist als in den angrenzenden Bereichen.
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Aus der
DE 10 2006 026 885 A1 ist ein Verfahren zum Einspritz-Streckblasformen bekannt. Hierfür wird zunächst ein Vorformling mittels Einspritzformen hergestellt. Anschließend wird der Vorformling so lange in vorgeformtem Zustand gehalten, bis die Temperatur auf eine Streckblastemperatur abfällt. Dann wird das Streckblasformen des dünnwandigen hohlen geformten Artikels durchgeführt.
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Aus der
DE 80 19 274 U1 ist ein aus Kunststoff gefertigtes Weithalsfass mit einem abnehmbaren Deckel bekannt. Das Weithalsfass hat am Hals angeformte Nocken, in die der Deckel mit entsprechenden Vorsprüngen eingreifen und gemeinsam mit diesen eine in Umfangsrichtung verlaufende Nut bilden kann. In den Bereichen zwischen den Nocken ist der Hals mit nach innen gerichteten Einziehungen versehen, auf deren unterem Rand sich jeweils ein Steg der am Deckel angeformten Vorsprünge abstützt. Die Tiefe der Einziehungen entspricht etwa der Materialdicke der Stege.
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Aus der
DE 10 2005 028 705 A1 ist ein Deckelteil für ein Spundfass mit optimierter Restentleerung bekannt. Im Zulaufbereich der Spundöffnung sind Auslaufkanäle gebildet, die in einander gegenüberliegenden Seiten der Spundöffnung münden.
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Bei der Herstellung von Hohlkörpern aus Kunststoff, insbesondere von Weithalsbehältern, kann es im Halsabschnitt zu ungewünschten Verformungen kommen, welche das Resultat unterschiedlicher Temperaturgradienten bzw. Abkühlgeschwindigkeiten entlang der Wandung des Hohlkörpers sind. Diese Verzüge können zu einer Formabweichung der Öffnung von der Planebene bzw. von der Rundheit führen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Herstellen von Hohlkörpern aus Kunststoff, insbesondere von Weithalsbehältern, vorzuschlagen, welche eine verbesserte Formgenauigkeit bzw. geringere Härteverzüge beim Formen ermöglicht. Die Aufgabe besteht ferner darin, entsprechende Hohlkörper aus Kunststoff vorzuschlagen, die eine höhere Maßgenauigkeit haben.
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Eine Lösung besteht in einer Vorrichtung zum Herstellen von Hohlkörpern aus Kunststoff, insbesondere von Weithalsgefäßen, umfassend: zumindest zwei Formteile, die in einander angenähertem Zustand gemeinsam einen Hohlraum mit einer Innenwandung bilden, an die sich der Hohlkörper beim Formen anlegen kann, wobei die zumindest zwei Formteile im Längsschnitt einen Öffnungsabschnitt und einen sich an den Öffnungsabschnitt anschließenden Schulterabschnitt bilden, wobei ein mittlerer Durchmesser des Öffnungsabschnitts kleiner ist als ein mittlerer Durchmesser des Schulterabschnitts, und wobei zumindest eines der Formteile im Übergangsbereich zwischen dem Öffnungsabschnitt und dem Schulterabschnitt eine An- oder Ausformung aufweist, die sich in Umfangsrichtung über einen Teilabschnitt des zumindest einen Formteils erstreckt.
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Mit An- oder Ausformung sind Umformungen gemeint, welche eine Abweichung von der Form der daran in Umfangsrichtung angrenzenden Bereiche darstellen. Dabei kann die zumindest eine An- oder Ausformung gegenüber einem in Umfangsrichtung benachbart liegenden Wandungsabschnitt eine Vertiefung (Ausformung) oder eine Erhöhung (Anformung) bilden. Bei der Herstellung des Hohlkörpers bildet eine Vertiefung der Formteile einen nach außen gewölbten Wandungsabschnitt des Hohlkörpers, der auch als Ausbauchung bezeichnet werden kann. Entsprechend bildet eine Erhöhung (Anformung) der Formteile am fertigen Hohlkörper einen nach innen gewölbten Wandungsabschnitt, der auch als Einziehung bezeichnet werden kann. Vorliegend sollen mit der einheitlichen Bezeichnung ‚Ausformung’ des Formteils auch Erhöhungen gemeint sein.
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Mit Übergangsbereich ist gemeint, dass sich die Ausformung zumindest teilweise innerhalb des Öffnungsabschnitts und zumindest teilweise innerhalb des Schulterabschnitts liegt. Dabei kann der Öffnungsabschnitt so definiert sein, dass dieser einen zumindest weitestgehend konstanten Durchmesser über der Länge aufweist, womit Abweichungen von bis zu 10 % vom mittleren Durchmesser des Öffnungsbereichs mit umfasst sind bzw. sein können. An den Öffnungsabschnitt schließt sich der Schulterabschnitt an, dessen Durchmesser über der Länge in Richtung Boden deutlich zunimmt.
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Es versteht sich, dass die Querschnittsform des herzustellenden Hohlkörpers und damit auch die Querschnittsform des Formwerkzeugs beliebig sein kann und insbesondere nicht auf kreisrunde Formen eingeschränkt ist, sondern unrunde Formen mit umfasst. So können die Formteile auch zur Herstellung von Hohlkörpern mit drei-, vier- oder mehreckigem Querschnitt, auch mit abgerundeten Kanten, ausgebildet sein. Es sind auch beliebige Querschnittskonturen denkbar, wie sie beispielsweise bei einem Kraftstofftank oder Behälter für Kraftstoffadditive anzutreffen sind. Insofern ist, wenn vorliegend von Durchmesser die Rede ist, hiermit eine mittlere radiale Erstreckung bzw. eine mittlere Querabmessung des durch die Formteile gebildeten Hohlraums bzw. des Hohlkörpers im jeweiligen Abschnitt gemeint und mit umfasst.
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Die Kontur der Vorrichtung ist an die Form des herzustellenden Behälters angepasst. Insbesondere kann die Vorrichtung zum Herstellen von Fässern wie Gartenfässern, Tanks wie Industrietanks, Kunststoffkraftstoffbehältern, Additivbehältern für Kraftstoffzusätze, Sprühbehältern oder anderen Behältern ausgestaltet sein, um einige Beispiele zu nennen, ohne jedoch hierauf eingeschränkt zu sein. Allen herzustellenden Hohlkörpern ist gemein, dass sie eine verhältnismäßig große Öffnung aufweisen, weswegen sie auch als Weithalsgefäße bezeichnet werden können. Der Halsbereich des herzustellenden Behälters kann entsprechend dem Anwendungsfall beliebig gestaltet sein, beispielsweise in Form einer Gewindeöffnung, auf die ein Schraubdeckel aufschraubbar ist, oder auch als Geberöffnung eines Kraftstoff- oder Additivtanks, wobei die Öffnung auf einer beliebigen Oberfläche des Tanks angeordnet sein kann.
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Der Vorteil der zwischen Öffnungsabschnitt und Schulterabschnitt vorgesehenen zumindest einen Ausformung liegt darin, dass diese beim Abkühlen des Kunststoffs einen Ausgleichsbereich bildet. Beim Erstarren entstehende Spannungen werden reduziert, was zu einer deutlichen Verminderung der Verzüge führt. Insgesamt sind die Formabweichungen der Öffnung eines mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellten Hohlkörpers von der idealrunden Form und von der Planebene minimiert. Besonders kommt die erfindungsgemäße Ausgestaltung bei Gefäßen mit verhältnismäßig großer Öffnung oder angestauchter Öffnung zum Tragen, bei denen es häufig zu Verzügen kommt. Hier sorgen die Ausformungen zwischen Hals und Schulter für eine Kompensation der beim Erstarren wirksamen Schrumpfspannungen, welche auf die Öffnungen wirken, was zu einer verbesserten Maßhaltigkeit des fertigen Produkts, insbesondere in der Planebene führt.
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Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist eine gerade Anzahl von seitlichen Formteilen vorgesehen, welche zusammen eine gerade Anzahl von Ausformungen aufweisen. Dies gilt insbesondere für Werkzeuge, deren Formteile auch den Öffnungs- und Schulterabschnitt mit umfassen, die also kein separates Formteil für die Öffnung haben. Im Hinblick auf eine hohe Maßgenauigkeit ist es dabei besonders günstig, wenn in einander angenähertem Zustand der Formteile jeweils zwei Ausformungen einander diametral gegenüberliegen. Vorzugsweise sind die Ausformungen untereinander alle identisch gestaltet. Dies führt zu einer gleichmäßigen Spannungsverteilung in Umfangsrichtung und in Längsrichtung des Hohlkörpers. Es können genau zwei, vier oder sechs Ausformungen vorgesehen sein, die vorzugsweise regelmäßig über den Umfang verteilt sind. Der Halsbereich kann durch die seitlichen Formteile (Formhälften) gebildet werden, welche radial bewegbar sind. Je nach herzustellendem Behälter kann auch ein separates Hals- oder Gewindeformteil vorgesehen sein, mit dem die Kontur des Gefäßhalses hergestellt wird. Das separate Hals- oder Gewindeformteil ist axial bewegbar und bildet zusammen mit den seitlichen Formteilen den Hohlraum für das herzustellende Gefäß. Speziell bei Behältern, bei denen die Weithalsöffnung im Trennbereich der Formhälften liegt, kann die Anzahl der Ausformungen auch ungerade sein und beispielsweise drei oder fünf betragen. Das Merkmal, dass zumindest eines der Formteile eine erfindungsgemäße Ausformung aufweist, kann sich auf eines oder mehrere der seitlichen Formteile (Formhälften) und/oder das Hals- oder Gewindeformteil beziehen.
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Zwischen den zumindest zwei Formteilen ist eine Trennebene definiert ist, wobei die beiden Ausformungen in Umfangsrichtung zu der Trennebene beabstandet angeordnet sind. Bei Verwendung von zwei Formhälften ist genau eine Trennebene vorhanden. Bei vier Formteilen sind entsprechend zwei Trennebenen gebildet, die senkrecht zueinander angeordnet sind. Vorzugsweise liegen die Ausformungen nicht im Bereich der Trennebenen, sondern in Umfangsrichtung versetzt hierzu. Bei Verwendung von zwei Formhälften und jeweils einer Ausformung je Formhälfte ist insbesondere vorgesehen, dass die beiden Ausformungen zumindest abschnittsweise in einer Ebene liegen, welche senkrecht zu der Trennebene verläuft. Es ist jedoch auch denkbar, dass zwei einander gegenüberliegende Ausformungen zumindest etwa auf der Trennebene liegen und zwei weitere Ausformungen zumindest etwa um 90° versetzt zur Trennebene angeordnet sind.
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Nach einer bevorzugten Ausgestaltung erstreckt sich die zumindest eine Ausformung in Axialansicht über einen Winkel von zumindest 30°, insbesondere zumindest 35°, oder zumindest 40° in Umfangrichtung um eine Längsachse (A) der Vorrichtung. Eine Obergrenze für die Umfangserstreckung der zumindest einen Ausformung in Winkelgrad um die Längsachse (A) kann vorzugsweise maximal 60°, insbesondere maximal 55°, oder maximal 50° betragen. Grundsätzlich kann die Umfangserstreckung der Ausformungen von deren Anzahl abhängig sein, das heißt je weniger Ausformungen über dem Umfang vorgesehen sind, desto größer kann deren Umfangserstreckung sein, und umgekehrt.
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Nach einer günstigen Ausgestaltung haben die Ausformungen, vom öffnungsseitigen Ende zum schulterseitigen Ende, zunächst eine größer werdende Umfangserstreckung bis zu einem Maximum, welche dann wieder kleiner wird. Das Maximum der Umfangserstreckung liegt vorzugsweise zumindest etwa im Übergangsbereich zwischen Öffnungsabschnitt und Schulterabschnitt. Die Außenkontur der Ausformung ist vorzugsweise gerundet, so dass sich eine gleichmäßige Spannungsverteilung beim Erstarren ergibt. Eine besonders gute Vergleichmäßigung der Schrumpfspannungen wird erreicht, wenn die Ausformungen zumindest etwa linsenförmig bzw. elliptisch gestaltet sind, wobei auch eine trapezförmige Gestalt denkbar ist.
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Die Vorrichtung ist insbesondere so gestaltet, dass hiermit Weithalsgefäße herstellbar sind, das heißt Hohlkörper aus Kunststoff mit einem im Verhältnis zum Körper relativ großen Hals. Es ist dabei insbesondere vorgesehen, dass ein mittlerer Durchmesser des Öffnungsabschnittes kleiner ist als ein mittlerer Durchmesser des Schulterabschnitts, der wiederum kleiner ist als ein größter Durchmesser des Basisabschnitts bzw. Körpers. Mit mittlerem Durchmesser ist das Mittel zwischen dem größten und kleinsten Durchmesser des jeweiligen Abschnitts gemeint. Damit wird dem Rechung getragen, dass der Durchmesser des jeweiligen Abschnitts über der Länge nicht konstant sein muss, sondern variieren kann. Der Öffnungsabschnitt hat vorzugsweise einen zumindest weitestgehend konstanten Durchmesser über der Länge, womit Abweichungen von bis zu 10 % vom mittleren Durchmesser des Öffnungsbereichs mit umfasst sein sollen.
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Vorzugsweise gelten eine oder mehrere der folgenden Ausgestaltungen: das Verhältnis des mittleren Durchmessers des Öffnungsabschnitts zum größten Durchmesser des Körpers ist größer als 0,3; das Verhältnis des mittleren Durchmessers des Öffnungsabschnitts zum größten Durchmesser des Körpers ist kleiner als 0,6; das Verhältnis des mittleren Durchmessers des Öffnungsabschnitts zum mittleren Durchmesser des Schulterabschnitts ist größer als 0,4; das Verhältnis des mittleren Durchmessers des Öffnungsabschnitts zum mittleren Durchmesser des Schulterabschnitts ist kleiner als 0,8.
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Eine weitere Lösung besteht in einem Hohlkörper aus Kunststoff, insbesondere einem Weithalsbehälter, umfassend: einen Halsabschnitt mit einer Öffnung; einen sich an den Halsabschnitt anschließenden Schulterabschnitt; wobei in einem Übergangsbereich zwischen Halsabschnitt und Schulterabschnitt zumindest eine Ausformung vorgesehen ist, die sich in Umfangsrichtung über einen Teilabschnitt des Hohlkörpers erstreckt.
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Mit diesem Hohlkörper aus Kunststoff, der insbesondere mittels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellt werden kann, ergeben sich dieselben Vorteile, welche bereits im Zusammenhang mit der Vorrichtung genannt worden sind, auf deren Beschreibung insofern Bezug genommen wird. Die zumindest eine Ausformung zwischen Hals- und Schulterabschnitt bewirkt eine besonders gute Maßhaltigkeit und Reproduzierbarkeit des Hohlkörpers. Die Formabweichungen in radialer Richtung, das heißt eine ungewünschte Ovalität als Abweichung von der ideal kreisrunden Form, sind besonders gering. Auch die Formabweichungen in axialer Richtung, das heißt eine ungewünschte Welligkeit in Abweichung von der Planebene der Öffnung, sind in vorteilhafter Weise reduziert. Für den Hohlkörper gelten die im Zusammenhang mit der Vorrichtung genannten Merkmale entsprechend. Die Ausformungen des Hohlkörpers können als nach außen gerichtete Ausbauchung und/oder als nach innen gerichtete Einziehung gestaltet sein.
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Vorzugsweise ist die Anzahl der über den Umfang verteilten Ausformungen des Hohlkörpers gerade, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass jeweils zwei Ausformungen einander diametral gegenüberliegen. Es sind demnach vorzugsweise zwei, vier oder sechs Ausformungen vorgesehen, wobei andere Zahlen nicht ausgeschlossen sind. Für eine gleichmäßige Spannungsverteilung ist es günstig, wenn alle Ausformungen untereinander gleich gestaltet sind.
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Der Hohlkörper weist eine Fügeebene auf, welche durch die Trennebene der zwei Formteile einer Formvorrichtung definiert ist, wobei die beiden Ausformungen – bei Verwendung von genau zwei Formhälften mit jeweils genau einer Ausformung – in Umfangsrichtung beabstandet zur Fügeebene angeordnet sind. Besonders günstig für die Maßhaltigkeit ist es, wenn die beiden Ausformungen in Axialansicht zumindest etwa um einen Winkel von 90° versetzt zur Fügeebene liegen.
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Die zumindest eine Ausformung des Hohlkörpers erstreckt sich in Axialansicht vorzugsweise über einen Winkel von zumindest 30°, insbesondere zumindest 35°, oder zumindest 40° in Umfangrichtung um die Längsachse A. Eine maximale Umfangserstreckung der Ausformung(en) kann insbesondere maximal 60°, vorzugsweise maximal 55°, oder maximal 50° in Umfangrichtung um die Längsachse A betragen.
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Für eine gute Vergleichmäßigung der Schrumpfspannungen ist es günstig, wenn die zumindest eine Ausformung in Längsrichtung vom öffnungsseitigen Ende zum schulterseitigen Ende zunächst eine größer werdende Umfangserstreckung und dann ein kleiner werdende Umfangserstreckung aufweist. Besonders günstig ist es, wenn die Ausformungen des Hohlkörpers abgerundete Konturen haben, und insbesondere linsenförmig gestaltet sind.
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Nach einer günstigen Ausgestaltung des Hohlkörpers sind eines oder mehrere der folgenden Merkmale verwirklicht: ein mittlerer Durchmesser des Halsabschnitts ist kleiner als ein mittlerer Durchmesser des Schulterabschnitts; ein mittlerer Durchmesser des Schulterabschnitts ist kleiner als ein größter Durchmesser des Hohlkörpers; das Verhältnis des mittleren Durchmessers des Halsabschnitts zum mittleren Durchmesser des Schulterabschnitts ist größer als 0,4; das Verhältnis des mittleren Durchmessers des Halsabschnitts zum mittleren Durchmesser des Schulterabschnitts ist kleiner als 0,8; das Verhältnis des mittleren Durchmessers des Halsabschnitts zum größten Durchmesser des Hohlkörpers ist größer als 0,3; das Verhältnis des mittleren Durchmessers des Halsabschnitts zum größten Durchmesser des Hohlkörpers ist kleiner als 0,6.
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Die Wanddicke der zumindest einen Ausformung entspricht vorzugsweise zumindest etwa der Wanddicke der in Umfangsrichtung an die Ausformung angrenzenden Bereiche. Hiermit sind Dickenabweichungen von bis zu ±5 % von der mittleren Wanddicke des Hohlkörpers gemeint.
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Bevorzugte Ausgestaltungen werden nachstehend anhand der Zeichnungsfiguren erläutert. Hierin zeigt:
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1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung
- a) in Seitenansicht auf ein Formteil;
- b) im Detail B aus 1a);
- c) in einem weiteren Detail gemäß Schnittlinie C-C aus 1a);
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2 einen erfindungsgemäßen Hohlkörper in einer ersten Ausführungsform
- a) in Axialansicht;
- b) in einer ersten Seitenansicht;
- c) in einer zweiten Seitenansicht;
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3 einen erfindungsgemäßen Hohlkörper in einer zweiten Ausführungsform
- a) in Axialansicht;
- b) in einer ersten Seitenansicht;
- c) in einer zweiten Seitenansicht;
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4 den Öffnungsbereich eines erfindungsgemäßen Hohlkörpers in einer dritten Ausführungsform in Seitenansicht;
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5 den Öffnungsbereich eines erfindungsgemäßen Hohlkörpers in einer vierten Ausführungsform in Seitenansicht.
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Die 1a bis 1c, welche im folgenden gemeinsam beschrieben werden, zeigen eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung von Hohlkörpern aus Kunststoff und zwar insbesondere für die Herstellung von Weithalsgefäßen. Die Vorrichtung umfasst zwei Formteile 2, die auch als Formhälften bezeichnet werden können. Die 1a zeigt eine solche Formhälfte in Vorderansicht. Die zweite, hier nicht gezeigte Formhälfte, ist identisch aufgebaut. Die beiden Formhälften 2 sind in einer horizontalen Ebene voneinander weg und aufeinander zu beweglich. Die Hohlräume 3 der beiden Formhälften 2 ergänzen sich in geschlossenem Zustand zu der Form, welche der herzustellende Hohlkörper später haben soll. An der hier dargestellten Formhälfte 2 sind seitliche Vorsprünge 4 mit Zentrierstiften 5 erkennbar, welche zu Zentrierzwecken in entsprechende Bohrungen an dem zweiten Formteil einführbar sind.
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Es ist erkennbar, dass der Hohlraum 3 die Kontur eines Weithalsgefäßes hat. An einem ersten Ende (in der Darstellung das untere Ende) bildet das Formteil 2 eine Öffnung 6. Die Öffnung 6 wird umgeben von einem Öffnungsabschnitt 7 des Formteils 2. An den Öffnungsabschnitt 7 schließt sich in Richtung zum entgegengesetzten Ende ein Schulterabschnitt 8 an, dessen Durchmesser sich vom öffnungsseitigen Ende in Richtung zum bodenseitigen Ende erweitert und der insofern auch als Erweiterungsabschnitt bezeichnet werden kann. Der mittlere Durchmesser des Schulterabschnitts 8 ist mit D8 bezeichnet. Der Öffnungsabschnitt 7 hat eine verhältnismäßig kurze axiale Länge mit einem weitgehend konstanten Durchmesser D7. An den Schulterabschnitt 8 schließt sich in Richtung Boden ein Mantelabschnitt 9 mit einem Durchmesser D9 sowie ein Bodenabschnitt 10 an, der sich in Richtung Boden verjüngt.
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Wie insbesondere in den 1b und 1c erkennbar, ist im Übergangsbereich zwischen dem Öffnungsabschnitt 7 und dem Schulterabschnitt 8 eine Ausformung 12 vorgesehen. Die Ausformung 12 ist etwa linsenförmig gestaltet und bildet eine Vertiefung in der Wandung der Formhälfte 2. Die Ausformung 12 ist im wesentlichen konkav gestaltet und, im Längsschnitt betrachtet, durch einen Radius oder eine andere Krümmung gestaltet. An ihrem öffnungsseitigen Ende mündet die Ausformung 12 in den Öffnungsabschnitt 7. An ihrem bodenseitigen Ende mündet die Ausformung 12 in den Schulterabschnitt 8. Die Tiefe T der Ausformung 12 ist über der Länge variabel und nimmt von der Öffnungsseite in Richtung Boden ab. Somit liegt die Ausformung 12 teilweise innerhalb des Öffnungsabschnitts 7 und teilweise innerhalb des Schulterabschnitts 8.
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Die vorliegende erfindungsgemäße Vorrichtung hat zwei Formteile 2, wobei die Trenn- bzw. Fügeebene E1 in der Zeichenebene liegt. Je Formhälfte 2 ist genau eine Ausformung 12 vorgesehen, die in einer senkrecht zur Trennebene E1 liegenden Ebene E2 angeordnet ist. Die Ausformung 12 der gezeigten Formhälfte 2 ist in Bezug auf die Ebene E2 spiegelsymmetrisch gestaltet. In Draufsicht gemäß 1b bildet die Ausformung 12 eine Rinne, deren Minimum 13 genau auf der Ebene E2 liegt. Wie oben beschrieben, ist die hier nicht dargestellte zweite Formhälfte gleich aufgebaut und hat eine zweite Ausformung, welche der gezeigten ersten Ausformung 12 diametral gegenüberliegt.
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Es ist ferner erkennbar, dass der mittlere Durchmesser D7 des Öffnungsabschnitts kleiner ist als der mittlere Durchmesser D8 des Schulterabschnitts 8. Ferner ist der mittlere Durchmesser D8 wiederum kleiner als der größte Durchmesser D9 des Körpers bzw. Mantelabschnitts 9. Das Verhältnis von mittlerem Durchmesser D7 des Halsabschnitts 7 zum mittleren Durchmesser D8 des Schulterabschnitts 8 beträgt vorliegend etwa 0,6 und liegt vorzugsweise zwischen 0,4 und 0,8. Das Verhältnis zwischen Durchmesser D7 des Öffnungsabschnitts 7 und Durchmesser D9 des Mantelabschnitts 9 beträgt vorliegend etwa 0,45; dieses Verhältnis D1:D3 kann vorzugsweise zwischen 0,3 und 0,6 liegen.
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Am öffnungsseitigen Ende hat die Formhälfte 2 eine ringförmige Ausnehmung 14, in die ein gehärteter Halseinsatz 15 zum Kalibrieren eingesetzt ist. Der Halseinsatz 15 dient als Anschlag für einen Dorn, welcher in das Formwerkzeug axial einfährt und den Hals des hergestellten Hohlkörpers umlaufend abtrennt.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform ist je Formteil 2 nur eine einzige Ausformung 12 vorgesehen, welche in Umfangsrichtung um 90° versetzt zur Fügeebene E1 angeordnet ist. Es versteht sich, dass auch mehr als eine Ausformung je Formteils 2 vorgesehen sein kann, beispielsweise insgesamt vier Ausformung, welche regelmäßig über dem Umfang verteilt sind. In diesem Fall wären entsprechende weitere Ausformung im Bereich der Fügeebene E1 vorzusehen.
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Die 2a bis 2c, welche im folgenden gemeinsam beschrieben werden, zeigen einen Hohlkörper 21 aus Kunststoff, der mittels der Vorrichtung gemäß den 1a bis 1c hergestellt worden ist. Dabei zeigt die 2a eine Draufsicht auf den Hohlkörper 21 auf die Öffnungsseite, 2b eine erste Seitenansicht auf einen oberen Abschnitt des Hohlkörpers und 2c eine zweite, um 90° versetzte Seitenansicht.
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Der Hohlkörper 21 hat, entsprechend der Form des Hohlraums 3 des Formwerkzeugs 2 einen Halsabschnitt 22 mit einer Öffnung 23, einen sich an den Halsabschnitt 22 anschließenden Schulterabschnitt 24, an den sich bodenseitig ein Mantel- bzw. Basisabschnitt 25 mit einem Boden 28 anschließt. Der Halsabschnitt hat einen etwa konstanten Durchmesser über der Höhe mit einer leichten konkaven Krümmung in Richtung Schulterabschnitt 24. Im Übergangsbereich zwischen Halsabschnitt 22 und Schulterabschnitt 24 geht die Außenkontur des Hohlkörpers 21 in eine konvexe Krümmung mit größerem Radius über. Ferner ist erkennbar, dass im Übergangsbereich zwischen dem Halsabschnitt 22 und dem Schulterabschnitt 24 sind zwei Ausformungen 26 vorgesehen, die auch als Auswölbungen bezeichnet werden können. Diese Auswölbungen 26 werden durch die Ausformungen 12 des Formwerkzeugs gebildet. Insofern entspricht die Form der Auswölbung 26 der oben beschriebenen Form der Ausformung 12 des Formwerkzeugs. Die Auswölbung 26 erweitert die Wandung des Hohlkörpers 21 nach außen, wobei die Tiefe T der Ausformung vom öffnungsseitigen Ende in Richtung zum bodenseitigen Ende kontinuierlich abnimmt. Die Auswölbung 26 mündet öffnungsseitig in den Halsabschnitt 22. Am freien Ende des Halsabschnitts 22 ist ein umlaufenden Kragen 27 ausgebildet.
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Es ist insbesondere in 2b erkennbar, dass die Auswölbung 26, in Längsrichtung vom öffnungsseitigen Ende zum bodenseitigen Ende betrachtet, zunächst eine zunehmende Umfangserstreckung aufweist, wobei das Maximum der Umfangserstreckung etwa im Übergangsbereich zwischen Halsabschnitt 22 und Schulterabschnitt 24 liegt. Ab diesem Übergangsbereich verjüngt sich die Auswölbung 26 in Richtung Boden. Insgesamt sind die Auswölbungen 26 etwa linsenförmig gestaltet, das heißt sie haben ein gerundetes Profil mit einer maximalen Tiefe T in der Ebene E2.
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Wie insbesondere aus 2a erkennbar, erstrecken sich die Auswölbungen 26 über einen Winkel α von etwa 45° um die Längsachse. Dabei versteht es sich, dass die Umfangserstreckung auch einen anderen Wert haben kann, beispielsweise zwischen 30° und 60°. Es ist ferner erkennbar, dass die beiden Auswölbungen 26 in der Ebene E2 einander diametral gegenüberliegend angeordnet sind. Durch diesen symmetrischen Aufbau ergeben sich besonders günstige Spannungsverhältnisse beim Erstarren des Hohlkörpers nach dem Blasformverfahren. In Draufsicht sind die Auswölbungen 26 etwa C-förmig gestaltet.
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Die 3a bis 3c, welche im folgenden gemeinsam beschrieben werden, zeigen einen erfindungsgemäßen Hohlkörper 21 in einer weiteren Ausführungsform. Diese entspricht weitestgehend der Ausführungsform gemäß den 2a bis 2c, auf deren Beschreibung insofern Bezug genommen wird. Dabei sind gleiche bzw. einander entsprechende Einzelheiten mit denselben Bezugszeichen versehen, wie in den 2a bis 2c.
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Der einzige Unterschied der vorliegenden Ausführungsform besteht darin, dass anstelle von zwei Auswölbungen 26 hier vier Auswölbungen 26, 26’ vorgesehen sind, die einander paarweise diametral gegenüberliegend angeordnet sind. Dabei liegen die ersten beiden Auswölbungen 26, wie bei der Ausführungsform gemäß 2, in der Ebene E2. Die zusätzlichen zwei Auswölbungen 26’ liegen in der Fügeebene E1, so dass die Formwerkzeuge eine entsprechende Ausformung 12 aufweisen müssen. Die Auswölbungen 26 sind untereinander gleich gestaltet und über den Umfang regelmäßig angeordnet, so dass sich hier günstige Spannungsverhältnisse beim Erstarren des Kunststoffs ergeben.
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4 zeigt den oberen Bereich eines erfindungsgemäßen Hohlkörpers 21 in einer weiteren Ausführungsform. Dieser entspricht in weitestgehend der Ausführungsform gemäß den 3a bis 3c, auf deren Beschreibung insofern Bezug genommen wird. Dabei sind gleiche bzw. einander entsprechende Einzelheiten mit denselben Bezugszeichen versehen, wie in den 3a bis 3c.
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Bei dem Hohlkörper 21 gemäß 4 ist der Übergang vom Halsbereich 22 zum Schulterbereich 24 sprungartig. Der Kragen bzw. Flansch 27 des Halsbereichs 22 kann durch Anstauchen erzeugt werden. Es sind vier Auswölbungen 26 über den Umfang vorgesehen, die jeweils um 90° versetzt zueinander angeordnet sind. Die Auswölbungen 26 sind im Übergangsbereich vom Halsbereich 22 zum Schulterbereich 24 angeordnet. Der Halsbereich 22 ist zumindest etwa hülsenförmig bzw. zylindrisch. Hieran schließt sich der Schulterbereich 24 an, der eine weitestgehend ebene Fläche bildet. Als ein Anwendungsfall für einen solchen Behälter mit angestauchtem Flansch sei beispielsweise die Verwendung als Additivbehälter für Kraftstoffadditive genannt. Der Behälter 21 kann eine beliebige Querschnittsform haben.
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5 zeigt den oberen Bereich eines erfindungsgemäßen Hohlkörpers 21 in einer weiteren Ausführungsform. Dieser entspricht in weiten Teilen der Ausführungsform gemäß den 2a bis 2c bzw. der 4, auf deren Beschreibung insofern Bezug genommen wird. Dabei sind gleiche bzw. einander entsprechende Einzelheiten mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Wie bei der Ausführungsform gemäß 2, sind bei dem vorliegenden Hohlkörper 21 auch zwei Ausformungen 26 vorgesehen, von denen in 5 jedoch nur eine erkennbar ist. Die zweite Ausformung ist hierzu diametral gegenüberliegend angeordnet. Wie bei der Ausführungsform gemäß 4 ist der Übergang zwischen Halsbereich 22 zum Schulterbereich 24 im Wesentlichen stufenförmig, bzw. hat nur einen kleinen Übergangsradius im Längsschnitt. Die Besonderheit der vorliegenden Ausführungsform besteht darin, dass der Halsbereich 22 ein Außengewinde 29 aufweist, auf das ein Deckel mit einem entsprechenden Gegengewinde aufgeschraubt werden kann. Als ein Anwendungsfall für einen solchen Behälter 21 mit Gewindeöffnung sei beispielsweise die Verwendung als Kraftstofftank genannt.
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Insgesamt hat die erfindungsgemäße Vorrichtung aufgrund der zwischen dem Öffnungsabschnitt 7 und Schulterabschnitt 8 vorgesehenen Ausformungen 12 den Vorteil, dass hierdurch beim Abkühlen des Kunststoffs ein Ausgleichsbereich gebildet ist. Beim Erstarren des Kunststoffs entstehende Spannungen werden reduziert, was zu einer Verminderung der Verzüge und somit einer höheren Maßgenauigkeit der herzustellenden Hohlkörper 21 führt. Entsprechend weisen die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellten Hohlkörper 21 geringe Fertigungstoleranzen auf. Sowohl die Formabweichungen in radialer Richtung (Rundheitsabweichungen), als auch die Formabweichungen in axialer Richtung (Planabweichungen) sind besonders gering.
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Als Kunststoffe für die Herstellung der erfindungsgemäßen Hohlkörper können Polyolefine, vor allem Polyethylen (PE) und Polypropylen (PP) sowie Plexiglas (PMMA), Polycarbonat (PC), Polyamid (PA) oder andere Kunststoffe bzw. Mischungen aus den genannten Kunststoffen verwendet werden. Auch thermoplastisches Polyurethan oder thermoplastische Elastomere auf Urethanbasis (TPU) sowie Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) lassen sich zur Herstellung erfindungsgemäßer Hohlkörper verwenden.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Formteil
- 3
- Hohlraum
- 4
- Vorsprung
- 5
- Zentrierstift
- 6
- Öffnung
- 7
- Öffnungsabschnitt
- 8
- Schulterabschnitt
- 9
- Mantelabschnitt
- 10
- Bodenabschnitt
- 12
- Ausformung
- 13
- Mündung
- 14
- Ausnehmung
- 15
- Halseinsatz
- 21
- Hohlkörper
- 22
- Halsabschnitt
- 23
- Öffnung
- 24
- Schulterabschnitt
- 25
- Mantelabschnitt
- 26
- Auswölbung
- 27
- Kragen
- 28
- Boden
- 29
- Gewinde
- A
- Längsachse
- E
- Ebene
- D
- Durchmesser
- R
- Radius
- T
- Tiefe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 2154777 A [0004]
- DE 7514598 U1 [0005]
- DE 102006026885 A1 [0006]
- DE 8019274 U1 [0007]
- DE 102005028705 A1 [0008]
