DE2307727B2

DE2307727B2 - Verfahren und Vorrichtung zum Formen eines Hohlkörpers

Info

Publication number: DE2307727B2
Application number: DE19732307727
Authority: DE
Inventors: Daniel Antony Fouillet; Eugene Le Vesinet Macquere
Original assignee: Rhone-Progil Sa Paris
Current assignee: Rhone-Progil Sa Paris
Priority date: 1972-02-16
Filing date: 1973-02-16
Publication date: 1979-03-22
Also published as: FR2171930B1; JPS4911957A; IT977358B; FR2171930A1; BE795543A; DE2307727A1; GB1425638A; JPS519791B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und betrifft weiter eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 5.

Aus der DE-PS 1136 815 ist ein nach dem gattungsgemäßen Verfahren arbeitendes Werkzeug zum Formen eines rohrförmigen Vorformlings durch biaxiales Recken bekannt. Das Werkzeug weist einen von einem Spannbacken umgebenen Dorn und diesem gegenüberliegend ein mit dem Dorn axial ausgerichtetes und gegenüber dem Dorn axial verschiebbares Spannteil auf. Das Spannteil weist auf seiner dem Dorn gegenüberliegenden Stirnseite eine Bohrung auf, in der mit radialem Spiel ein Block aus elastischem Werkstoff eingesetzt und an dessen dem Dorn zugewandten Stirnseite eine Bodenplatte über eine den Block axial durchsetzende Spannstange andrückbar ist. Über den Dorn und das Spannteil ist ein Formrohr axial schiebbar. In das Werkzeug wird ein rohrförmiger Vorformling zunächst eingespannt und durch axiales Auseinanderbewegen von Spannteil und Dorn axial gereckt. Anschließend wird das Formrohr über das apannteil geschoben, so daß es den axial gereckten Vorformling vollständig umgibt, und wird der Vorformling durch Einleiten von Druckluft durch eine Bohrung im Dorn aufgeblasen bzw. radial gereckt bis er innen am Formrohr anliegt. Das bekannte Werkzeug weist eine verhältnismäßig große Baulänge auf und ist nicht zum Herstellen von Hohlkörpern mit relativ komplizierten Formen, beispielsweise einseitig offenen Flaschen geeignet. Der Vorformling kann nicht gleichzeitig axial gereckt und aufgeblasen werden, weil das Werkzeug erst nach dem axialen Recken in seinen zum Blasen des gereckten Vorformlings geeigneten Zustand gebracht wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit dem sich auch komplizierte geformte Hohlkörper, beispielsweise einseitig offene Hohlkörper, wie Flaschen, durch biaxiales Recken eines auf Recktemperatur erwärmten Vorformlings unter optimaler Anpaßbarkeit des fertigen Hohlkörpers an dessen Gebrauchserfordernisse herstellen lassen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Dadurch, daß erfindungsgemäß das Formen des Hohlkörpers bei geschlossener Blasform erfolgt, können einerseits komplizierte Hohlkörper hergestellt werden und kann andererseits der Reckgrad der jeweiligen Bereiche des Vorformlings bzw. des fertigen Hohlkörpers an die Gebrauchserfordernisse angepaßt

werden, weil gleichzeitig axial und radial gereckt, d. h. aufgeblasen, werden kann. Des weiteren behält der Formling in der geschlossenen Blasform in optimaler Weise seine vorgegebene Temperatur, bei der sich das Thermoplastmaterial in der viskoelastischen Phase befindet und beim Recken gute mechanische Eigenschaften und einwandfreies Aussehen behält.

Mit den an sich bekannten Merkmalen des Anspruchs 2 — wenn bei dem Werkzeug gemäß der DE-PS 11 36 815 beide Enden des Vorformlings axial voneinanderwegbewegt werden, bleibt auch dort der mittlere Bereich des Vorformlings in Ruhe — wird zusammen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 der besondere Vorteil erzielt, daß der Formling in seinem mittleren Bereich, also dort, wo er sich normalerweise am stärksten reckt, während des biaxialen Reckens zuerst in Anlage an die Blasform kommt. Ein Überrecken in diesem Bereich wird dadurch verhindert Ein Gleiten des zuerst in Anlage an die Blasform kommenden Bereiches des Formlings auf der Innenwand der Blasform ist auf diese Weise vermieden. Das Gleiten würde zu einer unkontrollierten Wandstärke des Hohlkörpers in diesem Bereich führen und das Aussehen des Hohlkörpers beeinträchtigen.

Die Ansprüche 3 und 4 sind auf Durchführungsformen des Verfahrens gerichtet, die es gestatten, den Reckgrad des Hohlkörpers einzustellen.

Der Anspruch 5 kennzeichnet den grundsätzlichen Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Der Anspruch 6 ist auf die Ausbildung der Führung der die Enden des Formhohlraums begrenzenden Formteile gerichtet.

Mit den Merkmalen des Anspruchs 7 wird sichergestellt, daß eine Relativbewegung zwischen der Wand des Hohlkörpers und der Wand der Blasform zumindest im mittleren Bereich des Hohlkörpers beim Recken nicht auftritt.

Die Ansprüche 8 und 9 kennzeichnen weitere besonders vorteilhafte konstruktive Ausbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Die Erfindung ist bei jedem Thermoplastmaterial, beispielsweise Harz, Polystyrol, PVC, nachchloriertes PVC, Polyolefine, beispielsweise Polyäthylen und Polypropylen, oder bei Gläsern anwendbar. Die Erwärmungstemperatur, der Reckgrad und die Reckgeschwindigkeit, sowie die Abkühlung und die Ausformung können jeweils an den Werkstoff angepaßt werden.

Zum Stand der Technik sei noch auf die DE-OS 18 05 091 und die CH-PS 4 86 302 hingewiesen, aus denen bekannt ist, daß der Vorformling gleichzeitig axial gereckt und aufgeblasen wird. Das axiale Recken geschieht jedoch mit Hilfe eines in den Vorformling eingeführten Stempels, d. h. es wird nur ein Ende des Vorformlings bev-egt, wodurch die oben geschilderten Nachteile bezüglich des mittleren Bereiches des fertigen Hohlkörpers auftreten können. Außerdem ist der verwendete Vorformling dort einseitig geschlossen und nicht, wie beim Erfindungsgegenstand bevorzugt, ein Rohrstück.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand sehematischer Zeichnungen beispielsweise und mit weiteren Einzelheiten erläutert. Es stellt dar

F i g. 1 einen Schnitt in einer durch die Werkzeugachse und senkrecht zur Trennflächenebene verlaufenden Ebene durch ein geöffnetes und axial zusammengefahrenes Hohlkörperblaswerkzeug,

F i g. 2 einen F i g. 1 äiinlichen Schnitt durch das axial

zusammengefahrene, jedoch geschlossene Hohlkörperblaswerkzeug,

Fig.3 einen Fig. 2 ähnlichen Schnitt bei axiü auseinandergefahrenem Blaswerkzeug,

Fig.4 einen Fig.2 ähnlichen Schnitt durch ein Blaswerkzeug mit zweiteiliger Werkzeughälfte und

F i g. 5 einen F i g. 3 ähnlichen Schnitt durch das in F i g. 4 dargestellte Blaswerkzeug.

Zum Bewegen der Werkzeughälften bzw. die Gestalt des fertigen Hohlkörpers bestimmenden Formteilen dienen nicht dargestellte Zylinder, die über Kolben 1 und 2 wirken, an denen die Formteile haltende Trägerplatten 3 bzw. 4 befestigt sind. Diese Trägerplatten 3 und 4 sind mit Aufspannplatten 5 bzw. 6 für die zur Formgebung des Hohlkörpers dienenden Formteile fest verbunden. Jede Werkzeughälfte enthält drei Formteile, nämlich die Formteile 7, 8 und 9, und die Formteile 10,

11 und 12. Die mittleren Formteile 8 und 11 sind mit Zapfen 13 bzw. 14, die in in den Aufspannplatten 5 und 6 ausgebildsie Ausnehmungen eingreifen, ortsfest gehalten. Die oberen Formteile 7 und .*.' und die unteren Formteile 9 und 12 sind an den Aufspan !platten 5, 6 so angebracht, daß sie während des Reckvorganges in senkrechter Richtung, d. h. parallel zur Werkzeugachse 15, verschieblich geführt sind, jedoch beim öffnen und Schliefen des Blaswerkzeuges mit den Aufspannplatten 5 und 6, somit auch mit den Trägerplatten 3 und 4, fest verbunden bleiben. Beispielsweise sind an den Aufspannplatten 5 und 6 beiderseits der die Zapfen 13 bzw. 14 aufnehmenden Ausnehmungen nicht sichtbare senkrecht verlaufende Nuten mit schwalbenschwanzförmigem Querschnitt ausgebildet, in denen mit komplementärem schwalbenschwanzförmigem Querschnitt ausgeführte (nicht gezeichnete) Zapfen verschiebbar geführt sind. Die Größe des Verstellweges dieser schwalbenschwanzförmigen Zapfen, die mit den Formteilen 7, 9 bzw. 10, 12 jeweils einstückig ausgebildet oder mit diesen fest verbunden sind. entspricht dem Betrag der möglichen Vergrößerung des Blaswerkzeuges.

Die Reckbewegung ist durch zwei Zylinder od. dgl. angetrieben, von denen der obere mit einer Kolbenstange 16 über eine waagerechte Führungsstange 17 und zwei senkrechte Führungsstangen 13 und 19 auf die oberen Formteile 7 und 10 wirkt, und der untere mit einer Kolbenstange 20 in gleicher Weise über eine waagerechte Führungsstange 21 und senkrechte Führungsstangen 22 und 23 an die nnteren Formteile 9 und

12 der Werkzeughälften angeschlossen ist. Die Führungsstangen 18 und 19 bzw. 22 und 23 sind so angeordnet, daß s'e beim Öffnen und Schließen des Blaswerkzeuges an den waagerechten Führungsstangpn 17 bzw. 21 senkrecht zur Werkzeugachse 15 mit Führ.,ng verschiebbar sind.

Es folgt nun eine kurzgefaßte, für das Verständnis der Erfindung jedoch ausreichende Beschreibung der Wirkungsweise des Blaswerkzeuges.

Man geht von einem Rohling oder Vorformling 25 aus, der in einem (nicht gezeichneten) Ofen erwärmt wird. Zum Transport innerhalb des Ofens und zum Einführen in das Blaswerkzeug ist der Vorformling 25 an einem Halteglied 26, das einen Blaskanal 27 aufweist, hängend angeordnet. Mit dem Halteglied 26 ist stoffschlüssig, beispielsweise durch Schweißen oder Löten, ein Federring 28 verbunden, der eine Halteklemme bildet und den Vorformling 25 festhält. Sobald der Vorformling 25 die für das Recken zweckmäßige Temperatur angenommen hat, wird er in das axial

zusammengefahrene Blaswerkzeug eingeführt und in diesem eingeschlossen (Fig. I). Die Werkzeughälften werden mit den über die Kolben 1 und 2 wirkenden Zylindern so verschoben, daß der Vorformling 25 an seinen beiden Enden geklemmt wird, und zwar mit der Formhöhlung oder den Werkzeugteilen 29 und 30 für den Hals und mit den Quetschkanten 31 und 32. die die Verbindung des Bodens 33 unter Ausbildung eines Butzens 34 besorgen.

Nach dem Schließen des immer noch zusammengef.ihrcncii Blaswcrkzcuges werden der obere und der untere· Zylinder eingeschaltet, die die Kolbenstangen 16 mil 20 so anziehen, daß die urteren Formteile 9 und 12 und die oberen Formteile 7 und 10 von den ortsfesten mittleren Formteilen 8 und 11 weg bewegt werden. Sobald ein Abstand mit dem gewünschten Wert erreicht ist. wodurch sich Hohlräume 35 und 36 ausgebildet haben, wird durch den Blaskanal 27 unter Druck ein und 45 einstückig mittig angeordnete Flächen 47 und 41 ausgebildet sind und daß diese Formteile 43 und 45 ir der Vergrößerungsbewegung mit Verlängerungen 4« und 50 auf den Innenflächen der bewegbaren unterer Formteile 44 und 46 gleiten.

Die Arbeitsweise ist die gleiche wie beim ober beschriebenen Blaswerkzeug. Die Recklänge ist durcr einen Abstand 51 zwischen den Formteilen 43 und Φ bzw. 45 und 46 dargestellt.

Bezüglich weiterer Ausgestaltungen der beschriebe neu Vorrichtungen sei beispielsweise darauf hingcwic sen. daß an der Innenfläche der Formteile Verstärkungs oder Versteifungsrippen vorgesehen sein könnten. Dit Formteile könnten mit Kühl- oder Hei/.systcmcr ausgerüstet sein, die auf örtlich begrenzte Bereiche odc auf die Gesamtfläche wirken. Auch ist es möglich. di< Antriebseinrichtungen für die seitlichen und/ode senkrechten Bewegungen abzuwandeln und /um Fest

ItUlUUlM, mi (iii^ciiiv-uiv-ii L.Uli. .11./ ν; 11 ig ν. iC 111.1. CiSiJ uCr

Vorformling 25. an dem eine Verengung 37 (Fig. 3) eingetreten ist, aufgeweitet wird und sich nach Annahme der mit gestrichelten Linien angedeuteten Zwischengestalt 38 an die Wände des Blaswerkzeugcs anlegt. Sobald der aufgeweitete Vorformling 25, d. h. der geformte Hohlkörper ausreichend abgekühlt ist, zu welchem Zweck im Blaswerkzeug Vorrichtungen zum Zuführen eines Kühlmittels vorgesehen sein können, wird das Blaswerkzeug durch Einschalten der Zylinder zum seitlichen Auseinanderfahren der Werkzeughälften geöffnet und der fertige Hohlkörper ausgeworfen. Um das Ausformen zu erleichtern, insbesondere bei stark eingezogenem Boden 33, ähnlich wie bei Sektflaschen, kann noch eine Absenkung der unteren Formteile 9 und 12 vorgesehen sein, um das Ausformen des eingezogenen Bodens 33 zu erleichtern.

Vorstehend wurde eine sehr interessante Ausbildungsform des Verfahrens beschrieben. Die anschließende Beschreibung betrifft eine anwendbare abgewandelte Ausbildungsform. Die Vorteile der einen und der anderen werden aus dem Folgenden verständlich. Bei der in F i g. 4 und 5 dargestellten abgewandelten Ausbildungsform weisen die Werkzeughälften jeweils zwei Formteile auf.

In F i g. 4 und 5 sind die Kolben 1 und 2, die Trägerplatten 3 und 4 für die Blaswerkzeuge und Aufspannplatten 41 und 42 zu erkennen. Die Aufspannplatten 41, 42 weisen keine Ausnehmungen zur Aufnahme von Zapfen 13 und 14 auf. sondern sind mit senkrechten Nuten mit beispielsweise schwalbenschwanzförmigem Querschnitt versehen, in denen mit entsprechender Größe ausgebildete schwalbenschwanzförmige Zapfen verschiebbar geführt sind. Diese Zapfen gehören zu Formteilen 43, 44, 45 und 46, wobei die bewegbaren Formteile 43 und 44 zusamrren die eine Werkzeughälfte, die Formteile 45 und 46 die andere Werkzeughälfte bilden. Die oberen Formteile 43 und 45 sind, wie beim zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel, über die waagerechte Führungsstange 17 und die beiden Führungsstangen 18 für die nach oben gerichtete Vergrößerungsbewegung fest an die Kolbenstange 16 und damit an den oberen Zylinder angeschlossen. Lagerböcke 24 ermöglichen die seitliche Bewegung. In gleicher Weise sind die unteren Formteile 44 und 46 über die waagerechte Führungsstange 21 und Führungsstangen 22 und 23 fest mit der Kolbenstange 20 des unteren Zylinders verbunden und sind über Lagerböcke 24 seitlich mit Führung verschiebbar. Man erkennt, daß mit den bewegbaren oberen Formteilen 43 Werk/eiighälften andere Einrichtungen zu verwenden Außerdem können die die Werkzeughälfte bildendet Teile zum Abführen oder zum Austritt der Luf zwischen dem Vorformling und dem Blaswerkzeuj Abzugskanäle oder poröse Teile oder Systeme aufwei sen.

Hinsichtlich des Anwendungsverfahrens besteht di< Möglichkeit, das Recken mit einer teilweisen Aufwei tung zu kombinieren, beispielsweise durch allmähliche; Erhöhen des Blasmitteldruckes, wobei die Einleitung de: Blasmittels mit dem Reckvorgang beginnt. Die mi einem Blaswerkzeug in der vorbeschriebenen Ausfüh rung ausgerüstete Maschine kann, je nach Bedarf, füi Handbedienung oder für automatische Programmsteue rung mit Antrieb durch beispielsweise elektromagnet! sehe, pneumatische, hydraulische oder mechanisch! oder auch andere geeignete Systeme eingerichtet sein.

Die Anwendung des Verfahrens und die Benutzunj des Blaswerkzeuges bei der Herstellung von Flascher führt bei den durchsichtigen Harzen zu einer Verbesse rung der Transparenz und zu einer erhöhten Stoß- unc Bruchfestigkeit der erzeugten Gegenstände. So ergeber sich für Flaschen, die aus Vorformlingen aus sogenann tem glasklaren oder Kristall-Polystyrol erzeugt werden folgende Arbeitsdaten:

Recktemperatur 100° C

Reckgrad in Längsrichtung
im Werkzeug, etwa 40%

Dicke des Vorformlings 2 mm

Masse der Flasche 22—25 g

Die Berst- oder Bruchfestigkeit wird gemessen, inden man die mit Wasser gefüllten Flaschen auf , mer Zementboden fallen läßt. Für jede Fallhöhe wird de prozentuale Anteil der zu Bruch gegangenen Flasche) aufgeschrieben. Die Ergebnisse der durchgeführte! Versuche sind in der nachstehenden Tabelle zusammen gefaßt.

Fallhöhe

Anteil in % der zu Bruch
gegangenen Flaschen

ungereckt geieckt

10 cm
20 cm
50 cm
80 cm
90 cm
100 cm

60	0
92	0
100	0
-	0,5
-	3,5
-	20

Hierzu ^ Blatt Zeichnuncen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Formen eines Hohlkörpers, bei dem ein an seinen beiden Enden gehaltener, auf Recktemperatur erwärmter rohrförmiger Vorform- ϊ ling durch Voneinanderwegbewegen seiner beiden Enden axial gereckt und durch Aufblasen unter im wesentlichen radialem Recken in Anlage an die Innenwand einer Blasform gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß das axiale ι ο Recken und das Aufblasen bei geschlossener Blasform erfolgen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das axiale Recken in an sich bekannter Weise bei in axialer Richtung im wesentlichen ι; stillstehendem mittlerem Bereich des Vorformlings erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das axiale Recken und das Aufblasen in an sich bekannter Weise gleichzeitig >o erfolgen.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig axial gereckt und zum Teil aufgeblasen wird und das Aufblasen nach Beendigung des axialen Reckens vervollständigt wird.

5. Vorrichtung zum Herstellen eines einseitig offenen Hohlkörpers, z. B. einer Flasche, aus thermoplastischem Kunststoff, nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 mit zwei Halterungen zum ω Halten der beiden Enden des Vorformlings, von denen eine Halterung einen Luftkanal zum Einleiten von Luft in den Vorformling aufweist, mit einer Einrichtung zum Vpneinanderwegbewegen der Halterungen und einer kuaxia' zu den Halterungen J5 angeordneten, diese umgebenden Blasform, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

a) die Blasform weist in an sich bekannter Weise zwei mehrteilige Formhälften auf, die zwischen ⁴ⁿ einer Offenstellung und einer Schließstellung bewegbar sind,

b) die Formhälften weisen je eine Trägerplatte (3 bzw. 4) auf, an denen die den Formhohlraum begrenzenden Formteile (7,8,9 bzw. 10,11,12; ⁴' 43,45 bzw. 44,46) angebracht sind und

c) die die Enden des Formhohlraums begrenzenden Formteile (7, 10 bzw. 9, 12; 43, 45 bzw. 44, 46) sind mittels an jeder von ihnen angreifenden Antriebsvorrichtungen voneinander wegbe- '" wegbar.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die die Enden des Formhohlraums begrenzenden Formteile (7,10 bzw. 9,12; 43,44 bzw. r> 45, 46) an der Trägerplatte (3 bzw. 4) in axialer Richtung bewegbar zwangsgeführt sind und die Antriebseinrichtungen Führungsstangen (17, 21) zur Zwangsführung aufweisen, die an je eine Kolbenstange (16, 20) einer Kolbenzylindereinheit ange- w> schlossen sind,

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede Formhälfte drei Formteile (7, 8, 9 bzw. 10, 11, 12) aufweist, deren jeweils mittleres Formteil (8 bzw. 11) an der Trägerplatte (3 6Ί bzw. 4) ortsfest angeordnet ist und die die Enden des Formhohlraums begrenzenden Formteile (7,10 bzw. 9, 12) derart überlappt, daß im Formhohlraum beim Auseinanderbewegen der die Enden des Formhohlraums begrenzenden Formteile (7,10 bzw. 9,12) in die Endlage kein Spalt entsteht

8. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede Formhälfte zwei Formteile (43, 44 bzw. 45, 46) aufweist, die einander derart überlappen, daß im Formhohlraum bei ihrem axialen Auseinanderbewegen in die Endlage kein Spalt entsteht

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der eine die Enden des Formhohlraums begrenzenden Formteile (7,10 bzw. 43, 45) jeder Formhälfte die Formhöhlung für den Hals und der andere dieser Formteile (9,12 bzw. 44, 46) die Formhöhlung für den Boden der Flasche aufweist