DE7618631U1

DE7618631U1 - Vorrichtung zur herstellung von kunststoffgegenstaenden, insbesondere von vorformlingen

Info

Publication number: DE7618631U1
Application number: DE19767618631U
Authority: DE
Original assignee: COLLOMBIN ANDRE MARCEL; GRAND-LANCY GENF (SCHWEIZ)
Current assignee: COLLOMBIN ANDRE MARCEL; GRAND-LANCY GENF (SCHWEIZ)
Priority date: 1975-06-13
Filing date: 1976-06-11
Publication date: 1978-06-22
Also published as: GB1555381A; ATA426776A; DE2626342C2; IT1063698B; JPS6047086B2; CA1077217A; FR2314042B1; FR2314042A1; CH595969A5; JPS51151773A; US4243620A; DE2626342A1; AT364761B; US4324541A

Description

8000 München 90 Grünwalder Straße 175 a Telefon 64 68 46

Ennio Glaoco CURETTI und Andre Marcel COLOMBIN 5, Chemin des Fraisiers, GH-121Ü Grand Lancy /Geneve

Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffgegenständen, insbesondere von Vorformlingen '"""^

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffgegenständen, insbesondere von Vorformlingen.

Es sind verschiedene Vorrichtungen zur Herstellung von Gegenständen, insbesondere von hohlen Körpern aus Kunststoff, bekannt und in Anwendung, die jedoch alle mehr oder weniger große Nachteile aufweisen.

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Am meisten verbreitet ist das Hotlkörperblasen. Man verwendet einen S

mittels einer Schneckenpresse durch ein Extrudermundstück extrudier- |

ten Schlauch oder ein extrudiertes Rohr, der bzw. das durch sein Eigengewicht nach unten hängt und der bzw. das hierauf in eine Preßform eingeführt wird, wo das Rohr bzw. der Schlauch gegen die Wand der Form geblasen und am Boden verschweißt wird. Anschließend werden die Abfälle am Kragen, und Boden abgeschnitten.

Bei der Anwendung dieser bekannten Vorrichtungen stößt man auf Schwierigkeiten, die ihre Ursache in der mangelnden Kontrollmöglichkeit dee Vorformlings oder des Rohres haben, der bzw. das unterhalb des Extrudermundstückes ohne Stütze aufgehängt und den äußeren Einflüssen der Temperatur und den Luftströmungen ausgesetzt ist, Ferner beet ehen Schwierigkeiten darin, daß manche Kunststoffe nicht die Eigenschaften (Viskosität, Kohäsion des geschmolzenen Materials) aufweisen, um die Herstellung eines Vorformlings zu gestatten, der nicht unter • einem Eigengewicht abreißt. Weiterhin liegen die Ursachen für die erwähnten Schwierigkeiten in der Notwendigkeit besonders feiner Regelvorgänge zur Regelung der Wanddicken an verschiedenen Stellen und insbesondere in dem Vorhandensein eines Abfalles in der Größenordnung von 20 bis 50 % wegen der Flaschenform.

Die Herstellung von Hohlkörpern mit zusammengesetzter Wand stößt »uf die Schwierigkeit, daß keine Schweißvorrichtung vorhanden ist, die •ine Verschweißung der einzelnen Schichten untereinander unabhängig

Es sind bereits Anlagen für das Einspritz-Hohlkörperblasen entwickelt worden, um die Eigenschaften des Spritzens (Herstellung eines Vorformlings mit im allgemeinen zylindrischer oder konischer Wand mit geschlossenem Boden, wobei der Körper auf einem Dorn gehalten ist) ■ait denjenigen des Hohlkörperblas ens (Blasen dieses Vorformlings la einer Hohlkörperblasform) in einer aufeinanderfolgenden Phase zu verbinden.

Diese vielverspreciiende Betriebsweise zieht jedoch folgende Nachteile nach sich:

- Erhöhter Preis für die Maschinen und die Werkzeugausrüstungen in Anbetracht der Kompliziertheit des Systems und der geforderten Präzision.

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- Schwierigkeit beim Sichern der Konzentrizität eines Kerns und der Verteilung des Materials für einen Körper mit engem Flaschenhals .

In diesem Falle haben die sehr hohen Spritzdrückc die Neigung, eine Verschiebung des Kernes und folglich eine ungleichmäßige Dicke des Vorformlings herbeizuführen.

- Die Schwierigkeit der thermischen Regelung im wesentlichen, um einen Vorformling mit'angemessener Qualität für den Blas Vorgang zu erhalten, der sehr warme Teile (seitliche Teile) erfordert, die sehr nahe an sehr kalten Teilen (Boden und Hals der Flasche)liegen müssen.

Im besonderen wird das Spritzen des Vorformlings bei hohem Druck (600 bis 120ύ kg/cm ) durchgeführt, wobei das Material die Neigung hat, in dünnen Strahlen durch die Kapillardüsen anzukommen und zu vernetzen, die notwendig sind, um eine Trennung des Vorformlings von der Plastifiziervorrichtung herbeizuführen.

Diese Strahlen legen in der Form 'nicht gleichmäßige Wege zurück und lagern sich an verschiedenen Stellen des Vorformlings mit unterschiedlicher thermischer Vorgeschichte ab und erzeugen ungleichmäßige innere Spannungen in dem Vorformling, die sich in der fertigen Flasche wiederfinden .

Die bisher bekannten Vorrichtungen und Anlagen machten es notwendig, den Vorformling in Abhängigkeit von dem verwendeten Verfahren des Ziehens, Blasens, Warmverformens usw. für die Endbearbeitung des gewünschten Kunststoffgegenstandes herzustellen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, die Kunststoffgegenstände und insbesondere Vorformlinge herzustellen gestattet, die sich durch weitgehende Homogenität auszeichnen und deshalb geeignet

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sind, durch jede beliebige Vorrichtung bzw. durch jedes beliebige Verformungsverfahren in die endgültige Form gebracht zu werden.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Vorrichtung eine Form aufweist, die zumindest eine Matrize, eine E inführ öffnung für das Material und einen Dorn umfaßt, bei dem zumindest ein Teil in axialer Richtung in bezug auf die Matrize verschiebbar ist, und daß der Dorn bzw. ein Teil desselben mit einer Betätigungsvorrichtung verbunden ist, deren Kraftwirkung auf den Dorn bzw. dessen Teil steuerbar ist.

Weiterbildungen der Erfindung sowie Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen in Verbindung mit der Beschreibung und der Zeichnung, in der die Erfindung beispielsweise dargestellt ist. In dieser Zeichnung zeigen:

Fig. 1 bis 6 verschiedene Betriebs Stellungen einer in schematischer Form dargestellten Vorrichtung nach der Erfindung;

Fig. 7 einen weiteren Arbeitsablauf der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 8 eine weitere schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung bei der Herstellung eines Vorformlings mit zusammengesetzter, geschichteter Wand;

Fig. 9 und 10 den schematischen Verlauf der Materialverteilung in der Form der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 11 einen konischen Dorn in einem ebenfalls konischen Hohlraum

einer weiteren Aus führung s form der Vorrichtung nach der Erfindung, wobei die linke Seite der Figur die Einführphase des Kunststoffes und die rechte Seite die Kompreesionsphase des Kunststoffes zeigt;

Fig. 12 eine schematische Darstellung der Bewegungen im Inneren

des Materials während der Kompression des Vorformlings;

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Fig. 13 eine Besonderheit einer Einspritzdüse;

Fig. 14 schematische Darstellungen von verschiedenen Betriebsphasen

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einer abgeänderten Vorrichtung nach der Erfindung;

Fig. 15, eine detaillierte Darstellung der Vorrichtung nach der

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Erfindung; und

Fig. 16 einen Teilschnitt durch einen abgeänderten Dorn der Vorrichtung nach Fig. 15.

Zur Herstellung eines Gegenstandes, im besonderen eines Vorfonnlings, der geeignet sein soll, um anschließend mittels verschiedener bekannter Verfahren, wie z.B. mittels der "Warmverformung, des Blasformens, des Vakuumtiefziehens, des mechanischen und/oder pneumatischen Ziehens bzw. Reckens oder anderer kombinierter Verfahren, weiter ve r formt zu werden, ist es notwendig, eine Homogenität des den Vorformling bildenden Materials zu realisieren, die so perfekt wie möglich sein soll. Es genügt nicht, daß der Vorformling symmetrisch in den Abmessungen ist, sondern das Material, das ihn bildet, soll frei von inneren Spannungen sein bzw. die zurückbleibenden Spannungen, die nicht beseitigt werden können, sollen kontrolliert und beispielsweise symmetrisch sein.

Die beigefügten Figuren zeigen in stark schematisierter Form eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur; Herstellung eines Vorformlings dessen Herstellung Stufe 'für Stufe an Hand der Zeichnung näher erläutert wird.

Die Vorrichtung weist eine Form auf, die eine Matrize 1 umfaiSt, welche in ihrer Temperatur geregelt werden kann und einen Hohlraum 2 aufweist, dessen Begrenzungswände in ihren Abmessungen den Außenabmessungen eines fertigen Vorformlings entsprechen. Das obere Ende der Matrize 1 ist durch ein, Gleitstück 3 verschlossen. Die Form umfaßt auch noch einen Dorn 4, der sich in Längsrichtung in dem Hohlraum 2 erstreckt und mit dem Gleitstück 3 in Verbindung steht. Bei dem dargestellten Ausführungebeispiel ist der Dorn 4 aus zwei Teilen aufgebaut, die gegeneinander verschiebbar sind, was ein nachträgliches Hohlpresäen bzw. Ausweiten des Vorformlings gestattet.

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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist nicht nur der Dorn gegen eine Rückhaltekraft in bezug auf die Matrize bewegbar, sondern bei abgeänderten Ausfuhrungsformen ist nur ein Teil dieses Dornes, der als bewegbarer Teil bezeichnet "wird, gegenüber der Matrize während des Einführens des Materials in den Hohlraum bewegbar. Der Dorn 4 ist mit einem pneumatischen oder hydraulischen Kolben 5 verbunden, der in einer Kammer 6 eines Zylinders 7 verschiebbar ist.

Das untere Ende der Matrize 1 weist eine E inführ öffnung für den Kunststoff in den Hohlraum auf, die durch, eine seitlich verschiebbare Düse 8 verschließbar ist, welche einen Zuführungskanal 9 für den Kunststoff aufweist, auf einer gewünschten Temperatur durch, ein bekanntes Regelsystem gehalten wird und den Kunststoff in bekannter Weise durch eine nicht dargestellte Schneckenpresse zugeteilt erhält.

Diese Düse ist mit geringer Reibung gegenüber der Stirnfläche der Matrize 1 zwischen einer Stellung, in welcher der Zuführkanal 9 mit der E inführ öffnung fluchtet und einer Schließstellung verschiebbar, in welcher eine kalte Fläche 10 die öffnung verschließt.

In der Anfangs stellung, die in Fig. 1 gezeigt ist, ist der Dorn 4 vollständig in den Hohlraum 2 eingeführt und verschließt die E inführ öffnung, wobei die Stirnfläche mit der kalten Fläche 10 der Düse 8 in Berührung steht.

Um einen Gegenstand, insbesondere einen Vorformling, herzustellen, werden die folgenden Verfahrens schritte angewandt:

1 . Man verschiebt die Düse 8 in bezug auf die Matrize 1, um den Zuführungskanal 9 für den Kunststoff mit der E inführ öffnung in fluchtende Verbindung zubringen (vergl. Fig. Z).

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Der Dorn 4 wird einer durch den Kolben 5 regelbaren Rückhaltekraft unterworfen und verhindert, daß der Kunststoff frei in den Hohlraum eindringt, wodurch der Fluß des Kunststoffes geregelt wird. Dieser Dorn ist einer veränderbaren, regelbaren Rückhaltekraft bzw. Gegenkraft unterworfen, die entweder konstant oder programmiert oder auch eine Funktion der Eigenschaften (Temperatur, Druck, Viskosität, innere Kohäsion usw.) des in den Hohlraum 2 eingeführten Materials ist. Einige Millimeter des plastischen Materials, die sich am Ende der Dü3e befinden, weisen im allgemeinen eine Temperatui auf, die geringer ist als der Rest des Kunststoffes, da die Form wesentlich kalter ist als die Düse 8.

Man bringt diesen "kalten Stopfen" in Berührung mit der Stirnfläche des Dornes und "klebt" ihn so an dem Dorn fest. Man gewährleistet so die Befestigung dieses Teiles des Kunststoffes, der wegen der zyklischen Natur des Herstellungsverfahrens und seiner Abkühlung nicht die gleiche thermische Vorgeschichte aufweist wie der Rest des Materials, das für den Gegenstand verwendet wird.

Man vermeidet daher insbesondere, daß der "Stopfen" den Fluß des eingeführten Kunststoffmateriales ablenkt und an irgendeine nicht erwünschte und nicht überwachte Stelle des Gegenstandes gelangt, wo er eine Ungieichartigkeit bildet.

Z. Darauf wird der Kunststoff durch die Schneckenpresse in den Hohlraum (vergl. Fig. 3) eingepreßt. Der "Stopfen" aus Material wird an der Stirnfläche des Dornes befestigt, der sich unter dem Druck des Materials zurückschiebt, v/elcher wesentlich größer ist als die Rückhaltekraft bzw. die Gegenkraft des Dornes, wodurch das Material gleichmäßig um than. "Stopfen" herumfließt, um .fortschreitend und in homogener Weiee in dem Hohlraum 2 emporzusteigen, ohne ihn vollständig auszufüllen.

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Während dieser Einführung des Materials ist dieses keiner Kompression oder Kraft unterworfen, sondern es fließt frei um den Dorn 4 herum, welcher wegen seiner Rückhalte- bzw. Gegenkraft einen Widerstand auf den Mate rialf luß ausübt und durch einen automatischen Ausgleich seiner Lage in Längsrichtung des Hohlraumes gestattet, eine Glättung bzw. gleichmäßige Schichtung der Stromfäden des Materiaiflusses hervorzurufen und zu kontrollieren, um ein Auffüllen so homogen wie nur möglich zu erzielen.

3. Darauf wird die Düse 8 relativ zur Matrize 1 verschoben und die kalte Fläche 10 in Berührung mit demjenigen Teil des Kunststoffes gebracht, der durch diese Verschiebung abgeschnitten wurde.

4. Dann wird der Druck des durch die Düse 8 gelieferten Materials aufgehoben und der Dorn 4 erzeugt eine Kompression des in dem Hohlraum 2 eingeschlossenen Materials, welches hierauf diesen vollständig ausfüllt. Es ist ebenso möglich, während dieser Kompr ess ions phase einen Druck auf den Dorn 4 auszuüben, der höher ist als seine Rückhalte- bzw. Gegenkraft. Während der Kompression wird der "Materialstopfen" zwischen der kalten Fläche 10 und der Stirnfläche des Dornes gehalten und kann nicht nach der einen oder der anderen Seite ausweichen, wodurch eine vollständige Homogenität des Gegenstandes bzw. des Vorformlings gewährleistet ist (vergl. Fig. 5).

Schließlich wird der Dorn 4 aus dei~i Hohlraum 2 herausgezogen und nimmt •mit sich den Gegenstand oder den Vorformling 12 mit aus der Form heraus. Dieser kann entweder genügend abgekühlt werden, um bereits in einem Zustand mit stabilen Abmessungen zu sein, oder er kann noch formbar sein. In dem letzteren Falle ist es möglich, ihn auf dem Dorn 4 erkalten zu lassen:, was im allgemeinen ein Zusammenziehen desselben nach sich zieht. Dieses Zusammenziehen kann ausgenutzt werden, um eine dickere

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Wand des Vorformlings zu erhalten, indem man ein kontrolliertes Zusammenziehen des Vorformlings durch ein Zurückziehen des Dornes zuläßt. Dies kann in bestimmten Fällen dieser Art wichtig sein, da die

j Erfahrung zeigt, daß Dickenoptima für die Einführung von Material in

den Hohlraum 2 bestehen. Daher kann man für die Herstellung eines Vorformlings mit verdickter Wand nichtsdestoweniger das Material unter Beachtung dieses Optimums der Dicke einführen, die bei größerer Länge geringer ist, um dann ein Zusammenziehen zuzulassen, was eine Zunahme der Wanddicke des Vorformlings hervorruft (Fig. 7). In diesem Fall kann sich der Dorn frei gegenüber dem Verschlußstück verschieben, um diesen Zusammenzieh Vorgang zu ermöglichen.

Wenn man Gegenstände mit sehr dünnen Wänden herzustellen wünscht,

ist es möglich, den aus dem Hohlraum herausgenommenen Vorformling f

I durch den Dorn mechanisch zu recken, wobei der Kragen des Vorform- j

lings in dem Verschlußstück 3 der Matrize gehalten und der Dorn gegen- !

über d-iesem Vp.TgcVilnßsttif-Te verschiebbar ^:s£_s Schließlich fa"" roar» ά&η V οϊ formling recivfeii, mn dann wiedci zuädmüicnzilcricü lassen und Um aufs Neue recken, um dem Material des Vorformlings die bekannten Eigenschaften oder Spannungen zu verleihen.

Bei einer nicht dargestellten Abänderung ist es ebenfalls möglich, den j mit einem Vorformling in noch formbarem Zustand versehenen Dorn

j in einen kalten Hohlraum einzuführen und den Vorformling dort ein zweites

Mal zu komprimieren, um eine Stabilisierung der Abmessungen zu erhalten .

Wenn man einmal den gewünschten Vorformling erhalten hat, so kann dies-er entweder gelagert oder direkt für den Verfor mungs Vorgang zur Herstellung eines Gegenstandes verwendet werden, indem man beispielsweise den Dorn in eine zur Umformung oder Endfertigung bestimmte

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Form einführt, wobei auf diesem Dorn sich der Vorformling befindet, der »och eine Temperatur aufweist, bei der er verformbar ist.

Wegen der Homogenität und der symmetrischen inneren Spannungen • ind die so erhaltenen Vorformlinge geeignet, mittels eines jeden der bekannten Verfahren verformt zu werden, um einen gewünschten Gegenstand zu erhalten.

Der Vorformling muß kein Hohlzylinder sein, sondern er kann auch als ein hohler Konus oder selbst als eine Scheibe ausgebildet sein, was von der Form des Hohlraumes 2 und des Domes 4 abhängt.

Es ist ebenfalls offensichtlich, daß man eine andere Düse als die dargestellte seitlich verschiebbare Düse verwenden kann. Tatsächlich genügt es, um das gewünschte Resultat zu erhalten, daß man die nachfolgenden Eigenschaften bzw. Merkmale gewährleistet:

1. Die Befestigung des "Stopfens" aus Kunststoff an einer Stelle im Inneren des Hohlraumes der Matrize vor dem Einführen d^s Kunststoffmaterials in den Hohlraum.

Z. Das Kunststoffmaterial soll in den Hohlraum eingeführt werden, ohne daß dieses Material einem anderen Druck oder einer anderen Kraft ausgesetzt ist als der Glättung der Stromfäden um einen "schwimmenden" Dorn, d.h. einen relativ zum Hohlraum entgegen einem einstellbaren Druck bewegbaren Dorn.

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3, Die Kompression des Kunststoffmaterials in dem Hohlraum durch den Dorn.

Tatsächlich haben alle bis jetzt durchgeführten Versuche gezeigt, daß die wichtige Phase bei dar Herstellung eines Vorformlings in der Einführung des Materials in den Kohlraum der Matrize zu sehen ist; diese Einführung muß in einer symmetrischen, homogenen und gegen eine Stauwirkung durchgeführten Art und Weise ablaufen, die in Abhängigkeit von c*n Eigenschaften des verwendeten Materials (Druck, Temperatur, Viskosität usw.) bestimmt ist.

Es sei auch noch bemerkt, daß die Öffnungen der Düse und des Hohlraumes mehrere Quadratmillimeter groß sind, wodurch man ein homogenes Auffüllen des Hohlraumes sicherstellen kann.

Ein ideales Auffüllen des Hohlraumes besteht in einer gleichmäßigen V er teilung des Materiales um den "Stopfen" herum, dessen Lage symmetrisch

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• Materials bedingt . durchStrönungsreibung an den Wänden der Form und

des Dornes einen Geschwindigkeitsgradienten des Fließens des Materials

■ insofern als dieses in den Hohlraum durch das Innere des Materials

hindurch eindringt derart, daß dieses Material gegenüber dem Hohlraum

und dem Dorn durch Wände getrennt ist, welche aus bereits in den Hohl-

$ raum eingeführtes Material gebildet sind.

Diese Eigenschaft wird angewendet, wenn man Vorformlinge mit zusammengesetzter Wand (Fig. 9) herzustellen wünscht, d.h. wenn man Vorformlinge herstellen will, die aus zwei oder mehreren verschiedenen Kunst-Bi off en bestehen.

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Tatsächlich führt man in den Hohlraum einer Form eine Menge Kunststoff ein, die durch eine erste Dosis eines ersten Materiales 16 gebildet ist, wobei der Hohlraum, jedoch nur teilweise aufgefüllt wird, und ersetzt die Öffnung der in Betrieb stehenden Düse durch eine andere Öffnung, beispielsweise durch seitliches Verschieben, welche ihrerseits eine zweite Dosis eines anderen Kunststoffmateriales 17 in den Hohlraum 2 einführt. Dieses zweite Kunststoffmaterial 17 dringt in das erste Material 16 ein, welches eine Hülle bildet, schiebt die Masse des ersten Materials vor sich her, welches sich mit zunehmender Verschiebung an den Wänden der Matrize 1 und den Dorn 4 anlegt. Die Dosis des ersten Materials ist derart bestimmt, daß bei vollständig aufgefülltem Hohlraum dieses erste Material einen kontinuierlichen Überzug, ausgehend von der Einfüllöffnung der Matrize bildet, welches die Wände des Hohlraumes 2 und des Dornes 4 überzieht, wobei das zweite Material 17 im Inneren dieses Überzuges eingehüllt ist, der durch das erste Material gebildet ist.

Man kann auf diese Weise Gegenstände erhalten, deren innere und äußere Wände aus einem Material bestehen, das besondere Eigenschaften aufweist und eine Einlage aus einem anderen Material andere Eigenschaften sichert. Wenigstens eines der Materialien kann ein Treibmittel oder Ausdehnungsmittel aufweisen, um den Schrumpffaktor zu kompensieren und eine gute Kohäsion oder Haftkraft der Einlage 17 an dem ihn schützenden überzug zu sichern. Man kann auch auf diese Weise einen Gegenstand mit einer zusammengesetzten Wand herstellen, indem man Materialien verwendet, die unvereinbar sind, da eine Verbindung der beiden Bestandteile der Wände nicht auf chemischem, sondern auf mechanischem Wege d\>,rch Umhüllen des einen Materials mittels des anderen herbeigeführt wird.

Damit das Einhüllen des zweiten Materials in dem ersten Material vollständig ist, kann man den Einführvorgang des Materials in den Hohlraum durch eine kleine Dosis 18 des ersten Materials (vergl. Fig. 10) abschließen.

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Eine andere Art der Herstellung zusammengesetzter Vorformlinge ist
in Fig. 8 dargestellt. Ein erster Vorformling wird,wie in Bezugnahme
auf die Zeichnung beschrieben, hergestellt.

Darauf wird dieser Vorformling, dessen Material genügend gehärtet ist, |

durch eine zweite Schicht 13 in einem zweiten Hohlraum 14 ^>rch eine |

zweite Dosis 15 überzogen, wobei dieser Vorgang ganz und gar dem zuerst be-| schriebenen Vorgang entspricht. Diese Herstellungsvorgänge können nach ,

Belieben mit verschiedenen Material wiederholt werden. Diese'Betriebs- —· j weise wird durch die geringe Geschwindigkeit und den niederen Einführdruck des Materiales (große Düse und große Einführöffnung für das ]

Material) ermöglicht, denn so wird die erste Materialschicht, die auf
dem Dorn befestigt ist, nicht beschädigt, wenn man die zweite Schicht
des Materials einführt.

Eine dritte Art der Herstellung eines zusammengesetzten Vorformlings
besteht, unter Berücksichtigung der Herstellung durch Verformung, darin,
daß man zwei Gegenstände herstellt, wie sie durch das beschriebene
Verfahren erhältlich sind, wobei jedoch die Abmessungen derart sind,
daß sie ineinandergeschachtelt oder ineinandergetrieben werden können.
Man setzt dann diese beiden Gegenstände, die aus verschiedenen Materialien bestehen können, welche miteinander vereinbar oder unvereinbar |

sind, ineinander und formt dann das Fertigerzeugnis. '

\ Schließlich kann man, immer zur Herstellung eines Artikels mit zusammen- \

\ gesetzter Wand, nachdem man einen Vorformling der weiter oben be- s

echriebenen Art hergestellt hat, diesen aus der Matrize herausnehmen, ? indem man ihn auf dem Dorn beläßt, worauf man eine dünne Schicht eines

anderen Kunststoffmaterials auf diesen Gegenstand durch Eintauchen oder ■'

Bestreichen aufträgt. 1

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Um eine bessereVerteilung der Kräfte in dem Vorformling zu erzielen, kann man während des ganzen Einführabschnittes des Materiales in den Hohlraum eine Relativbewegung in Form einer Drehbewegung zwischen dem Dorn und der Matrize hervorrufen.

Einer der Hauptvorteile der beschriebenen 'Vorrichtung besteht darin, daß man Vorformlinge herstellen kann, die wegen Fehlens von inneren Kräften ode: wegen kontrollierter Kräfte geeignet sind, durch jedes bekannte Verfahren veriormt, d.h. weiterbearbeitet werden zu können.

Ein weiterer Vorteil dieser Vorrichtung ergibt sich aus der Tatsache, daß es keinen Abfall des Kunststoffmaterials gibt, dz.8 daher die gesamte Menge des in den Hohlraum der Form eingeführten Materials für die Herstellung des gewünschten Gegenstandes verwendet wird. Dies ist insbesondere bei de^ Herstellung von Gegenständen aus zwei Materialien wichtig, denn die T-Yiederverwendung der einzelnen Materialien ist praktisch ausgeschlossen.

Die Anlage oder die Vorrichtung zur Herstellung von Vorformlinge η weist ein wichtiges, fundamentales Merkmal auf. Der Dorn 4 ist nur in axialer Richtung verschiebbar. Dies gestattet eine perfekte Zentrierung zu gewährleisten. Alle während des Verfahrensablaufes notwendigen seitlichen Verschiebungen, beispielsweise die Überführung des Vorformlings in einen Hohlraum für eine Verformung usw., werden immer durch seitliche Verschiebungen der Matrizen, der Düsen zur Einführung des Materials, der Plastifiziervorrichtung falls notwendig, der Hohlräume für die Verformung, falls der Dorn ein.Blasformen der Gegenstände zuläßt, usw., durchgeführt.

Dieses Konzept einer Vorrichtung für die Warmverformung eines Vorformlings und/oder eines fertigen Gegenstandes ist originell und verein-

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facht in bedeutender "Weise die mechanischen Probleme der Verwirklichung dieser Vorrichtung. Alles ist um einen nur in seiner Achsrichtung linear verschiebbaren Dorn angeordnet. Die Matrizen, Düsen und Verformungshohlräume sind "weiterschaltbar und kommen der Reihe nach entsprechend dem gewünschten Her stellung szyklus in Arbeitsstellung gegenüber dem Dorn.

Bei der beschriebenen Vorrichtung ist die E inführ öffnung für den Kunststoff an der Unterseite der Matrize vorgesehen. Diese Lave der Öffnung in der Form kann auch abweichend hiervon an einer anderen Stelle sein, insbesondere kann der Kunststoff durch den Dorn hindurch zugeführt werden.

Man hat weiter oben gesehen, daß eines der sc'.wer zu lösenden Probleme in der homogenen bzw. gleichförmigen Einführung des Kunststoffes, ausgehend von der Düse, in den Raum zwischen den Hohlraumwänden und dem Dorn besteht. Eine andere Schwierigkeit besteht darin, eine perfekte Konzentrizität zwischen dem Dorn und der Form während des Einführens des Materials aufrecht zu erhalten.

Wenn man eine Form 1 mit konischem Hohlraum 2 (Fig. H) sowie einen ebenfalls konischen Dorn 4 verwendet, so kann man die Dicke des Materials Ewischen dem Moment der Einführung (linker Teil in Fig. 11) und dem Moment der Kompression (rechter Teil der Fig. 11) verändern. Während der Einführung des Kunststoffes in den Hohlraum 2 ist der Abstand, der den Dorn 4 von der Form trennt, verhältnismäßig groß, was ein erleichtertes Fließen unter geringem Druck und mit einer leichten Ausrichtung bzw. Reckung des Materials erlaubt. Dieses Ab^e.iken des Einführungsdruckes erlaubt gleichzeitig, eine besonders homogene Masse des eingeführten Materials und eine besonders bemerkenswerte Verminderung der auf den Dorn 4 einwirkenden mechanischen Kräfte zu erhalten. Die Verminderung dieser Kräfte gestattet es, wesentlich leichter die Konzentrizität des Dornen in bezug auf den Hohlraum sowohl während der Exnführung des Materials al» auch während der Kompression desselben zu erhalten.

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Man weiß, daß entsprechend den verwendeten Materialien die Ausrichtung des Materials in dem Querschnitt eines Artikels ein bestimmender Faktor für seine mechanischen Eigenschaften sein kann. Durch die beschriebene Vorrichtung verwirklicht man eine erste Ausrichtung in dem Material während der Einführung desselben zwischen den Dorn und die Form. Tatsächlich j

(Fig. 12) neigen beim Einführen des Materials durch sich selbet hindurch sowohl ein in der Nähe des Domes befindliches Teilchen a als auch ein in der Nähe der Wand des Hohlraumes befindliches Teilchen b dazu, gegenüber einem Materialteilchen c zurückzubleiben, das im Zentrum der Wand des Vorformlings sich befindet, obgleich alle diese Materialteilchen sich während ihres Aufenthaltes in der Düse im gleichen Materialabschnitt befinden.

Man erhält so ein Recken im Inneren des Materials, das eine Ausrichtung der Teilchen bereits während der Einführphase herbeiführt. Darauf wird diese Ausrichtung des Materials noch während der Kompressionsphase gesteigert. Tatsächlich wird das am Dorn befindliche Materialteilchen a durch die Relatiwerschiebung des Dornes gegenüber der Form während

der Kompression nach a' verschoben. I

"versucne haben gezeigt, daü dieses Phänomen der Ausrichtung die Ursache s

I für eine Verbesserung der mechanischen Eigenschaften der nach diesem I

Verfahren hergestellten Gegenstände sein kann.

Ein kritischer Punkt bei der Verwirklichung der Vorrichtung besteht in der Konstruktion der Einführdüse. Tatsächlich muß das Material in der Düse auf einer Temperatur gehalten werden, die im allgemeinen über derjenigen -der Form liegt.

Fig. 13 zeigt eine besondere Düse. Diese weist einen Körper 20 auf, der einen Stabilisierungskreis 21 für die Temperatur umfaßt. Der Körper 20 läuft in einen konischen Teil aus, der durch einen Konus 22 aus einem Isoliermaterial umgeben: ist, -welcher diesen Körper von einer Kappe 23 trennt, deren obere Fläche mit der Form 24 in Berührung steht. Diese Kappe 23 umfaßt ebenfalls einen Stabilisierungskreis 2.i> für die Temperatur, ebenso wie die Form 24 und der Dorn 25. Im allgemeinen wird die Temperatur der Kappe

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auf dem gleichen Wert gehalten, wie dies bei der Temperatur der Form 24 S der Fall ist.

Daher wird der Kunststoff bis zum vorderen Ende der Düse auf der Temperatur des Körpers gehalten. Die kritische Zone für die Bildung des "kalten" Materialstopfens 27 ist so weit wie möglich begrenzt.

Damit außerdem der Stopfen 27 während der Einführung sich korrekt gegen die Stirnfläche des Domes legt, ist es erforderlich, daß die öffnung der Form und die öffnung der Düse annähernd gleiche Abmessungen aufweisen und daß die Gestalt des Hohlraumes in dieser Zone so ausgebildet sein soll, daß selbst unter der Einwirkung einer Schwerkraft während der seitlichen Verschiebung der Düse, um diese zu verschließen, der Stopfen sich auch nicht teilweise :

• eitlich zwischen dem Hohlraum und dem Dorn verschieben kann. |

Um weitgehendst die Bildung eines "kalten" Materialstopfens zu ver- ·

meiden, kann man nach, dem Verschließen der Düse eine Druckverminderung j im Material hervorrufen, was ein Ablösen desselben von der unteren Fläche : der Form bewirkt, die die Düse verschließt. Diese Druckverminderung kann durch ein axiales Zurückziehen der Plastifizierachnecke erreicht werden.

Die Fig. 14, 14a, 14b und 14c zeigen in schematischer Weise eine Ab-Änderung der Betriebsweise, welche die Herstellung von Gegenständen mit einer zweiaxialen Ausrichtung des Materials ermöglicht.

Die Herstellung eines Vorformlings 30 erfolgt wie weiter oben angezeigt, worauf der Dorn in axialer Richtung aus der Form herausgezogen wird, welcher dabei den Vorformling 30 mitnimmt. Der Dorn ist wie bei den vorangehenden Ausführungsformen aus zwei Teilen 31 und 32 aufgebaut, die ineinander schiebbar sind und zwischen sich einen freien Raum 33 belassen. Dieser Raum 33 ist über eine Leitung 34, ein Abblaseventil 35, einen Sammelbehälter 36 und ein Auffüllventil 37 mit einer Druckluftquelle verbunden.

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Während der Herstellung eines Vorformlings wird der Vorratsbehälter mit einer vorbestimmten Menge Luft aufgefüllt, wobei das Ventil 37 geöffnet und das Ventil 3 5 geschlossen ist. Diese Menge wird gespeichert und das Ventil 37 geschlossen. Unmittelbar nach dem Herausziehen des Dornes aus der Form wird das Ventil 35 geöffnet und der Vorformling wird in freier Luft aufgebläht (Fig. 14b). Das Material ist genügend homogen, damit das Aufblähen in freier Luft praktisch symmetrisch erfolgt. Dann (Fig. 14c) wird der innere Teil 31 des Dornes nach unten verschoben, was ein mechanisches Recken des aufgeblähten Vorformlings hervorruft. Der mechanisch gereckte aufgeblähte Vorformling wird darauf in eine Form zur Endbearbeitung eingeführt, wobei diese Endbearbeitung durch ein axialies Verschieben des Dornes und dann ein Aufblähen bis zur Endform durch öffnen der Ventile 3 5 und 37 erfolgt.

Schließlich ergibt sich eine weitere Besonderheit der Vorrichtung zur Herstellung von Voirformlingen aus der Tatsache, daß der Dorn nur Bewegungen entlang seiner Längsachse durchführt. Die Formen zur Vorver-

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aufeinanderfolgend in bezug auf den Dorn zentriert zu werden. Daher ist die axiale Bewegung des Dornes auf einen Wert beschränkt, der nur wenig größer ist als die Höhe einer Form. Dies hat zur Folge, daß die Herstellung der Vorrichtung erleichtert, die Zentrierung des Dornes einfacher durchgeführt werden kann, die Bewegungen geringer sind und die Robustheit der Maschine vergrößert wird.

Die Fig. 15 und 15' zeigen eine praktische Ausfuhrungsform einer Vorrichtung in detaillierter Darstellung. Die Fig. 15' zeigt den oberen Teil de r V or richtung.

Diese Vorrichtung umfaßt einen Tisch 40, auf dem eine Vorrichtung zum. Absperren der Düse aufruht. Diese Vorrichtung umfaßt einen Träger 41,

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bei dem zumindest ein Teil 42 auf der gleichen Temperatur wie die Form 43 zur Herstellung des Vorformlings gehalten wird. Ein Stabilisierungskreis 44 für die Temperatur ist zu diesem Zweck vorgesehen. Bei dieser Ausführungsform bildet der Teil 42 gleichzeitig einen Teil der Form. Tatsächlich schließt der Hohlraum 45 der Form 43 mit der Ausnehmung 46 des Teiles 42 ab, wenn die Form 43 auf dem Träger 41 zentriert ist.

Unter dem Tisch 40 ist eine Düse 47 befestigt, die mit Kunststoff durch sine nicht dargestellte Plastifiziervorrichtung versorgt ist. Diese Düse 47 weist eine große öffnung auf und der Düsenkörper 48 ist durch einen Stabilisierungskreis auf einer Temperatur gehalten, die der Temperatur des geschmolzenen Kunststoffes entspricht und höher liegt als die Temperatur der Form 43, welche ebenfalls durch einen Stabilisierungskreis 49 auf einer konstanten Temperatur gehalten wird. Diese Düse umfaßt eine Kappe 50, die thermisch von dem Düsenkörper 48 durch ein Isolier zwischenstück 51 derart getrennt ist, daß die Kappe 50 stets die gleiche Temperatur wie das Teil 42 des TrS"?-?* und. SQniit d.ie Temperatur der Form 43

Die Form ist seitlich verschiebbar und kann durch eine Endverformungsform oder eine Blasform 52 {rechter Teil der Fig. 15) ersetzt werden, wenn sich der Dorn 52 in der oberen Stellung befindet.

Die Vorrichtung umfaßt zwei Brücken 54 und 55, die miteinander verbunden, jedoch zusammen gegenüber dem Tisch 40 in axialer Richtung verschiebbar sind. Die Brücke 54 trägt eine obere Vorrichtung 56 zur Zentrierung der Form43 oder 52. Diese obere Anordnung 56 umfaßt einen Teil 57 der Form, welcher den Hals bzw. Kragen des Kunststoffgegenstandes formt, sowie einen Führungsblock 58 für den Dorn 53. Die nicht dargestellten hydraulischen Zylinder steuern die axialen Verschiebungen der Brücken. Es ist offensichtlich, daß diese obere Anordnung 56 ebenfalls einen Stabilisierungskreis 59 für die Temperatur umfaßt.

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Der Dorn 53 weist einen im Inneren verschiebbaren Teil 60 auf, der das untere Ende des Dornes bildet; alles zusammen ist durch einen Stabilisierungskreis 61 auf einer konstanten Temperatur gehalten. Die Gesamtgruppe des Dornes ist auf der oberen Brücke 55 angeordnet, jedoch gegenüber derselben verschiebbar. Ein Kolben 6Z, der mit dem Dorn 53 verbunden ist, ist in einem Zylinder 63 verschiebbar gelagert, welcher auf der Brücke 55 befestigt ist. Ein hydraulischer Steuerkreis 64 steuert die Verschiebung des Dornes 53 in bezug auf die Brücke 55 sowie seine Lage ic dem Hohlraum 52.

Wenn einmal die Form des Vorformlings durch die Bewegung der Brücke geschlossen und der Dorn in die Form in seine Position für das Einführen des Materials gebracht ist, ist es daher anschließend möglich,, die Kompression des Materials durch den Steuerkreis 64 hervorzurufen, welcher ein Absinken des Dornes bis in seine im linken Teil der Fig. 15 dargestellte Lage bewerkstelligt.

Schließlich ist ein zweiter Steuerkreis 65 für die Verschiebung des Zentralteiles 60 des Dornes vorgesehen, und man führt Luft durch eine öffnung zwischen dieses Teil und den Dorn 53 ein, um den Gegenstand in der Endbearbeitungsform 52 aufzublähen oder den Vorformling zu recken.

Die Höhe, bis auf welche sich die Brücken 54 und 55 und deshalb der Dorn verschieben sollen, ist etwas größer als die Höhe der Form 43 oder Dies stellt eine verminderte Bewegungsbahn dar, die eine gute Zentrierung und eine gute Steifigkeit der Gesamtanordnung ermöglicht. Dies idt durch die Tatsache erzielt worden, daß die Formen 43 und 52 in seitlicher Richtung verschiebbar oder entfernbar sind. Die Zentrierung der Formen in ihrer Arbeitsstellung ist genau und leicht durchzuführen und sie sind zwischen dem Träger 41 und der Zentrieranordnung 56 eingespannt. Konische Stützflächen können vorgesehen sein, um die Zentrierung zu erleichtern.

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Es sei erwähnt, daß die Verwendung einer Düse zum Abscheren, die eine vollständige Trennung der heißen Düse von dem Vorformling gestattet, welch letzterer gegen eine kalte Fläche während der Kompressionsphase gehalten wird, insbesondere für die Verarbeitung von Polyester-Thermoplasten vorteilhaft ist, da man so eine Kristallisation des Materials vermeidet, was vorzugsweise an heißen Stellen auftritt.

Im Falle eines Vorformlings oder eines Gegenstandes mit zusammengesetzter Wand kann man einen neu hergestellten Kunststoff für die eine Schicht und einen aufgrund der Wiederverwendung pulverisierten Kunststoff für die andere Schicht verwenden.

Schließlich ist es offensichtlich, daß an Stelle von Vorrichtungen, bei denen der Dorn nur geradlinige Bewegungen ausführt, auch eine Vorrichtung vorgesehen werden kann, in welcher sich der Dorn auch quer verschieben kann, um mit den verschiedenen Formen in fluchtende Ausrichtung zu gelangen, die festliegen.

Fig. 16 zeigt einen Ausschnitt aus einer Ausführungsform einer Vorrichtung, bei welcher der Dorn 53 einstückig ausgebildet ist und eine Blasnut 67 aufweist. Dieser Dorn 53 ist in axialer Richtung in bezug auf den Führungsblock 58 und einen Ring 57 verschiebbar. Während der Einführung des Materials und der nachfolgenden Kompression befindet sich der Dorn in der dargestellten Lage in der linken Hälfte der Fig. 16, wobei die Blasnut 67 verschlossen ist.

Wenn der Dorn sich in der Blasstellung für die Aufblähen des Vorformlings in einer Endbearbeitungsform befindet, so nimmt der Dorn die in der rechten Hälfte der Fig. 16 gezeigte Lage ein; die Blasnut 67-ist freigegeben und die in diese Nut zugeführte Luft gestattet das Aufblähen des

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Vorformlings, wobei die Luft in diese Nut über nicht dargestellte und im Führungsblock 58 vorgesehene Leitungen augeführt wird.

1 Der Dorn kann auch eine der dargestellten Nut ähnlicLe Nut (nicht darge-

j stellt) aufweisen, die mit ebenfalls nicht dargestellten Leitungen in V er -

ι bindung steht, um den geformten Gegenstand mit einer Flüssigkeit an-

! zufüllen.

- Schutzansprüche-

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Claims

Schutzans prüche

1. Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffgegenständen, insbesondere von Vorformlingen, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Form aufweist, die zumindest eine Matrize (1, 24, 43) , eine Einführöffnung für das Material und einen Dorn (4, 32, 53) «umfaßt, bei dem zumindest ein Teil (31, 60) in axialer Richtung in bezug auf die Matrize verschiebbar ist und daß der Dorn (4) bzw. ein Teil (31, 60) desselben mit einfcr Betätigungsvorrichtung (5, 7, 62, 63) verbunden ist, deren Kraftwirkung ε af den Dorn (4) bzw. de&sen Teil (31, 60) steuerbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspr\ich 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn (4, 32, 53) in Achsrichtung verschiebbar und/oder um seine Achse drehbar gelagert ist und da.ä der Dorn zumindest einer Matrize und zumindest einer Vorrichtung (8, 20, 47) zur Zuführung des Kunststoffmaterials zugeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der vordere Teil bzw. die Stirnflächides Dornes (4, 25, 31, 53) bis zur Berührung mit dem Boden (10, 23, 42) des Hohlraumes (2) der Matrize verschiebbar ist, daß der Dorn in dieser Stellung am Anfang des Zyklusses den Hohlraum der Form verschließt und daß der vordere Teil des Dornes (4, 25, 31, 53) durch eine entsprechende Formgebung des Bodens dieses Hohlraumes (2) in dieser Schließstellung selbsttätig zentriert ist.

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4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungsvorrichtung eine an der unteren Fläche der Matrize anliegende, in seitlicher Richtung verschiebbare Düse (9j 20, 47) aufweist, die zwischen einer Offenstellung, in v/elcher sie mit der Eintrittsöffnung in der Form (1, 24, 43) fluchtet, und einer Schließstellung verschiebbar ist, in welcher eine "kalte" F .äche (10) der Einführungeöffnung der Form gegenübersteht.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis k, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn (4, 32, 53) in einem Verschlußstück (3, 58) der Matrize in axialer Richtung verschiebbar geführt ist und daß er mit einem Kolben (5, 62) eines mechanischen, pneumatischen oder hydraulischen Arbeite-Zylinders (7, 63) verbunden ist, der eine einstellbare Rückhaltekraft bzw. Gegenkraft auf den Dorn (4, 32, 53) während des Einführens des Materials in die Form (1, 24, 43) ausübt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 , dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn (4, 53) in Antriebsverbindung mit einer Antriebe vorrichtung für eine Drehung um seine Längsachse steht.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere weiterschaltbare Matrizen (43, 52) einem Dorn (4, 53) zugeordnet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gestalt des vorderen Teiles des Domes (4, 53) derjenigen des Bodens des Hohlraumes (2, 45) entspricht.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bia 8 , dadurch gekennzeichnet, daß der vordere Teil des Dornes von einer Stange (31, 60) getragen ist, die in dem Körper des Dornes (4, 32, 53) in axialer Richtung verschiebbar ist.

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10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 , gekennzeichnet durch eine durch seitliches Verschieben verschließbare Einführungsdüse _;

. (8, 20, 47), bei der während des Verschiebens das Kunststoffmaterial j

in der Düse stetig in Berührung mit einer durchgehenden Fläche steht. '

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 , dadurch gekennzeioh- \ net, daß der Dorn eine Einrichtung zur Zuführung von Flüssigkeiten ι in den gebildeten Gegenstand enthält und gleichzeitig mit dem Auffüllen zurückziehbar ist.

12» Vorrichtung nach einem der Anspruch,«· 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn quer in bezug auf die Form verschiebbar ist.

13f+Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 , dadurch gekennzeich- i net, daß der Dorn (63) aus einem Stück besteht und mit einer Blas nut (47) versehen ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn (63) auch mit einer Füllnut versehen ist.

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