Verfahren zur Herstellung hohler Gegenstände aus thermoplastischen Materialien und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung hohler Ge @ insbesondere von Flaschen, aus thermoplastischen Materialien nach dem Spritzguss-Formblas-Verfahren, bei welehem in bekannter Weise ein Formling auf einem versetzbaren Kern in einer Spritzgussform gebildet und anschliessend auf dem gleichen Kern in eine Blasform gebracht wird, um dort durch Aufblasen die gewünsehte Gestalt zu erhalten.
Fiir die Ausführung dieses Verfahrens dienen zweiteilige Formen, die in I'omnlMatten gebildet werden, von denen we nigstens die eine im Verhältnis zur andern beweglieh ist, so dass die Formen geöffnet werden können, um den Kern mit dem Formling von einer Form in die andere bewegen und den fertigen Gegenstand ausstossen zu können.
Bei einigen bekannten Verfahren und Einrichtungen dieser Art ist jeder Spritzgussform eine Blasform zugeordnet, und die Form muss zweimal geöffnet werden, um einen einzigen Gegenstand herzustellen, nämlich einmal für clie Überführung des Kernes mit dem Formling aus der Spritzgussform in die Blasform und ein zweites Mal für das Ausstossen des geblasenen Gegenstandes und die Rück- kehr des leeren Kernes aus der Blasform in die Spritzgussform. Dadurch wird das Ver fahren zu langsam und zu teuer. Es ist auch bereits vorgesehlagen worden, ein Paar von Kernen und zwei Blasformen einer einzigen, zwischen diesen beiden Blasformen gelegenen Spritzgussform zuzuordnen.
Hierbei wird der Kern zwischen den Formen derart hin und her bewegt, dass in einem ersten Arbeitsgang der Träger A in der Spritzgussform mit einem frischen Formling umspritzt wird, während der Kern B in der Blasform b ist und der auf dem letzteren in dem vorhergehenden Arbeitsgang gebildete Formling ausgeweitet wird. Wenn dann die Formen geöffnet werden, wird der in der Blasform b gefertigte Gegenstand ausgestossen, und die Kerne werden so bewegt, dass der Kern A in die Blasform a und der Kern B in die Spritzgussform gelangt. Nach dem Schliessen der Formen wird ein rieur Formling auf dem Kern B gebildet, während der Formling auf dem Kern A ausgeweitet wird usw.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung hohler Gegenstände, durch Spritzgiessen von Formlingen aus thermoplasti schem Material nnd gleichzeitiges Aufblasen von vorher gebildeten Formlingen mit Hilfe von wenigstens zwei Kernen, die einem Satz von Spritzguss-und Blasformen zugeordnet sind, wobei zwischen je zwei Arbeitsgängen die jeweils dureh das Blasen fertiggestellten Gegenstände von ihren Kernen abgestossen und die Kerne von einer Form der einen Art zur benachbarten Form der andern Art verstellt werden, um den nächsten Arbeitsgang einzuleiten, wobei gemäss der Erfindung in jedem Arbeitsgang der Beginn des Einsprit- zens gegenüber dem Beginn des gleichzeitig ablaufenden Blasvorganges verzögert wird,
wodurch die Abkühlung des geblasenen Ge- genstandes in der Blasform gleichzeitig mit dem Einspritzvorgang in der Spritzform zu Ende kommt.
Eine erfindungsgemässe Vorrichtung für die Durchführung dieses Verfahrens ist gekennzeichnet durch zwei Formplatten, von denen wenigstens die eine zu und von der andern beweglich ist und in denen mindestens seehs zweiteilige Formen ausgebildet sind, und zwar mindestens zwei Spritzguss- formen zwischen je zwei Blasformen, sowie durch mindestens einen Satz von zum Einspritzen und Aufblasen eingeriehteten Kernen, deren Gesamtzahl nicht geringer ist als um zwei weniger als die Gesamtzahl der Formen, ferner durch eine Einrichtung zum Verstellen der Kerne in bezug auf die zugeord- neten Formen, um jeden Kern von Arbeitsgang zu Arbeitsgang abwechselnd in eine Spritzgussform und eine Blasform zu bringen.
Die Erfindung wird an Hand der beigeschlossenen Zeiehnungen in mehreren Aus- führungsformen beispielsweise erläutert.
Fig. I zeigt in Ansieht, teilweise im Schnitt, eine Formplatte einer Flaschenblasmachine.
Fig. 2 zeigt in ähnlieher Darstellung eine zweite Ausführungsform und
Fig. 3 eine dritte Ausführungsform.
Fig. 4 zeigt in sehematiseher Darstellung die erste Ausführungsform im Querschnitt.
Fig. 5 bis 7 zeigen schematiseh einen Teil der Vorriehtung in versehiedenen Stellungen.
Die. Vorrichtung nach den Fig. 1 und 4 besitzt Zuganker 8 und 9 zum Anbringen einer festen Formplatte 10 und einer entspre chenden bewegliehen Formplatte 10a, in denen je zwei Sätze von Halbformen Rücken an Rücken vorgesehen sind. Jeder dieser Sätze enthält eine Spritzgussform 11 bzw. 12, die von zwei Blasformen 13, 14 bzw. 15, 16 flankiert sind. Ein Paar beweglicher Kerne 17, 18 ist dem obern Formsatz und ein Paar Kerne 19, 20 dem untern Formsatz zugeordnet. Ein Eingusskanal 22 ist in der Mitte zwischen den Böden der Spritzgussformen 11, 12 vorgesehen und mit beiden durch kurze Kanäle verbunden.
Jeder Kern weist eine durehgehende Bohrung auf, die in das Innere des Formlings ausmündet und die Einführung von Gas unter Druck gestattet, um den Formling in der Blasform auf die. gewünschte Grösse und Gestalt aufzublasen. Das freie Ende jedes Kernes ist mittels eines Rückschlagventils 21 abgeschlossen, welches das Eindringen von thermoplastisehem Material in die Bohrung verhindert. Der Kern erstreckt sieh fast über die ganze Länge des Formlings. Das freie Ende des Formlings erreieht den Boden der Blasform nieht ganz, so dass genügend Raum für die Ausdehnung des Bodenteils des Form lings beim Aufblasen bleibt.
Die Kerne 17, 18 sind an einem obern Sehlitten 23 befestigt, die Kerne 19, 20 an einem untern Sehlitten 24. Die Schlitten 23, 24 sind mit nieht dargestellten Betätigungsvorriehtungen so verbunden, dass beim Öffnen der Formen die Kerne aus den Formen herausbewegt werden und dabei in eine Mittelstell. nny zwisclen den Formplatten kommen, so dass sie in die Längsrichtung der Sehlitten zwischen den Formplatten hin und her bewegt werden können.
Hierbei wird der leere Kern auf die Spritzgussform und der Kern mit dem Formling auf die Blasform zur späteren Einführung in diese beiden Formen ausgerichtet. Durch das Sehliessen der beiden Formplatten sehliessen sich die Formen, während der Offnungszeit der Formplatten erfolgt das Auswerfen des fertiggeblasenen Gegenstandes.
Vorzugsweise erfolgt die Verstellung der beiden Kernpaare in entgegengesetzter Rich- tung, wie in Fig. 1 dargestellt. Dies bewirkt das selbsttätige Abtrennen des Angusses von dem Formling und erübrigt zusätzliehe Einrichtungen für diesen Zweek, wie sie bei bekannten Masehinen notwendig sind.
Die Kerne 17, 18 und 19, 20 stehen mit einem Druekgasbehälter durch die Leitungen 66, 67 bzw. 68, 69 in Verbindung. Der Druek des Gases soll zum vollständigen Aufblasen des Formlings und seiner ansehliessenden Kühlung in der hierfür zur Verfügung stehenden Zeit ausreichen. Jede Gasleitung ist mit einem Ventil 70 ausgestattet. Die Ventile werden so gesteuert, dass die Gaszufuhr zu den Kernen abweehselnd geöffnet und abgesperrt wird. Bei geöffneten Formplatten besorgt der Gasdruck das Ausstossen der gebla- senen Gegenstände.
Den in den Spritzguss- formen befindlichen Kernen wird kein Gas unter Druck zugeführt, Wenn jedoch eine Kühlung des Kernes innerhalb der Spritzgussform notwendig wird, so kann ihm Gas unter Druck zugeführt werden, bevor das thermoplastische Material in die Spritzgussform eingebraeht wird.
Ein glatter Arbeitsbetrieb wird dadurch erreieht, dass man die Kerne schmiert. Dies kann vorteilhaft so geschehen, dass man in die Leitung des Druckgases einen Zerstäuber einbaut, so dass das Gas der Aussen-und Innenseite der Kerne Sehmiermittel zuführt, z. B. Silieon oder ein Stearat, wodurch auch die Ventile der Kerne geschmiert werden.
Die Fig. 5, 6 und 7 zeigen einen Ausguss entferner, der sich in der Zuleitung 22 des thermoplastischen Materials zu den Spritzgussformen befindet, in versehiedenen Stellungen dargestellt. Dieser besteht im wesentlichen aus einem Stift 80, der einen konisehen Kopf trägt und in der beweglichen Formplatte montiert, ist.
Der Stift 80 steht unter dem Einfluss einer Druckfeder 81, so dass in seiner normalen Stellung der Kopf in den Ein gusskanal 22 hineinragt. Über eine nicht ge zeiehnete Hebelanordnung wird der Stift durch ein an der Spritzgussmaschine ange brachtes Steuerorgan betätigt, so dass er vollständig in die bewegliche Formplatte 10a zu riickgezogen wird, wenn die Formplatten vollständig offen sind.
Die Fig. 5 zeigt die Lage des Stiftes bei geschlossenen Formplatten, Fig. 6 bei halb offenen und Fig. 7 bei ganz offenen Platten.
Der konische Kopf des Stiftes bettet sich in dem Anguss des thermoplastischen Materials ein und hält diesen während der Versetzung der Formlinge aus den Spritzgussformen in die Blasformen zurück, um ihn danach auszu werfen lmd den Kanal 22 wieder freizu- machen, sobald die über die Bodenaussenseiten der Formlinge vorstehenden Grate entfernt sind.
Das Material im Einspritzzylinder der Spritzgussmaschine muss auf einer solchen Temperatur gehalten werden, dass es auch naeh dem Einspritzen in die Spritzgussform eine das Blasen ermöglichende Elastizität behält. Diese Temperatur ist von dem Dehnungsfaktor des verwendeten thermoplastischen Materials abhängig.
Polyäthylen ist ein besonders gut verar beitbares Material. Bei seiner Verarbeitung wird die feststehende vordere Formplatte durch Kühlung auf einer Temperatur von etwa 65 C gehalten, die rüekwärtige Form platteauf einer Temperatur von etwa 32 C, mit Ausnahme der Spritzgussformen, die sich auch hier auf ungefähr 65 C aufwärmen diirfen.
Beispiet
Zur Herstellung einer Polyäthylen-Flasche von etwa 112 em3 Inhalt und einem Gewicht von etwa 17, 5 kg pro 1000 Stück, ergeben die folgenden Arbeitsbedingungen befriedigende Resultate :
1. Einspritzen
Zur Einleitung des Arbeitsganges werden die Formplatten geschlossen, der Spritzkolben bewegt sich vor und spritzt eine Fiillung von thermoplastischem Material in die Spritzgussform zur Bildung eines Formlings auf dem Kern. Zeitdauer : 5 Sekunden.
2. Verdichtung
In der vollen Tauehstellung des Spritzkolbens beträgt der Druck in der Spritzgussform etwa 1400 kg/cm2, wodurch das Material angemessen verdichtet wird. Zeitdauer : 3 Sekunden. Der Kolben führt die Rüeklauf- bewegung aus. Zeitdauer : 1 Sekunde.
3. Verstellung der Kerne
Die Bewegung des Einspritzkolbens be tätigt einen Schalter, wodurch die Formplat ten geöffnet, die Kerne mit den Formlingen aus den Spritzgussformen heraus und in die Blasformen hinein bewegt und die. Formplat- ten wieder geschlossen werden. Zeitdauer : 21/2 Sekunden.
4. Blasen
Durch die Schliessbewegung der Formplatten wird der Mechanismus zur Zuführung des Druckgases zu den Kernen mit den Formlin- gen ausgelöst, die Formlinge werden aufgeblasen und die durch das Blasen entstandenen Flaschen werden gekühlt, worauf die Druckgaszufuhr zu den Kernen unterbrochen wird.
Zeitdauer : 17 Sekunden.
5. Auswerfen
Der Meehanismus zum Öffnen der Formplatten wird eingeschaltet, die Formplatten voneinander wegbewegt und die Kerne mit den fertigen Flaschen in eine Mittelstellung zwischen den Platten geführt. Die Druckgas- zufuhr zu den Kernen wird eingeschaltet, und die Flaschen werden abgeworfen. Die Kerne werden hierauf wieder in die Spritzgussfor- men eingebracht. Zeitdauer : 11/s Sekunden.
Die Formplatten werden für einen neuen Arbeitsgang geschlossen, Zeitdauer : 11/4 Sekunden.
Gesamtzeit für alle fünf Arbeitsphasen : 307/8 Sekunden. Tatsäehlieh wird aber von jedem Satz Formen je eine Flaselle in der halben Zeit geliefert, da beim Verstellen des einen Kernes der zweite Kern des gleichen Paares eine Flasehe abstösst.
Zum Aufblasen des Formlings wird eine Gasmenge angewandt, die ausser zum Blasen noeh zum Abkühlen der Flaschen innerhalb der für das Blasen angesetzten Zeit ausreicht.
Die Formplatten werden in der weiter unten angegebenen"Weise gekühlt. Falls zur Kühlung der Kerne notwendig, kann Druckluft durch diese geblasen werden, während sie sich in den Spritzgussformen befinden, aber ehe das thermoplastische Material in die Spritzgussformen eingespritzt wird.
Es kann auch ein Kiihlwasserkanal um den Kernsockel herum vorgesehen sein,
Während des Blases wird die Temperatur der Kerne bei 80-90 C, vorzugsweise eyra 83 C, gehalten. Die Temperatur der Kerne wird bestimmt durch die Temperatur des eingespritzten Materials, durch die Temperatur der feststehenden vordem Form- platte, durch die Zeit, während welcher die Formplatten zwischen zwei Arbeitsgängen offen bleiben, und durch die Zeit, während welcher Druckgas durch die Kerne strömt.
Die Vorrichtung wird derart zeitlich eingestellt, dass die verschiedenen Arbeitsstufen in der erwähnten Reihenfolge aufeinander abgestimmt sind. Die Spritzgussformen 11 und 12 enthalten je einen Formling 26 aus thermo- plastischem Material auf den Kernen 17 bzw.
20, während die Kerne 18 und 19 mit in die endgültige Gestalt der Flaschen 27 geblasenen Formlingen in den Blasformen 14 und 15 liegen und einer Abkühlung unterworfen werden, was angenähert 17 Sekunden bean- sprucht. Das Einspritzen ist mit dem Blasen und Kühlen so abgestimmt, dass die beiden Arbeitsstufen gleiehzeitig endigen. Da das Blasen und Kühlen länger danert als das Einspritzen, muss der Beginn des Einspritzens des thermoplastischen Materials in die Spritzgussformen entspreehend verzögert werden.
Diese Verzögerung beträgt etwa 4 Sekunden.
Nach der Beendigung des Einspritzens wird die Zufuhr von Drueligas in die Blasformen unterbrochen, und die Formen werden durell Wegbewegung der beweglichen Formplatte 10a von der festen Formplatte geöffnet. Dann bewegt sich der Schlitten 23 mit den Kernen 17 und dem daran haftenden Formling sowie dem Kern 18 mit der fertigen Flasehe in die Mittelebeno zwischen den beiden Formplatten, sodam wird das Druckgasventil 70 für einen Moment geöffnet, um mittels des Druekgases die fertige Flasehe von ihrem Kern abzuschleudern.
Gleichzeitig führt der Sehlitten 24 eine entspreehende Bewegung @ aus, und die fertige Flasehe wird vom Kern 19 abgeschleu- dert. Beide Schlitten führen dann gegenläu- fige Bewegungen in der Längsrichtung der Pormplatten aus, wodurch die beiden Form linge vor die Blasformen 13 bzw. 16 und die beiden leeren Kerne vor die leeren Spritzguss- l'ormen 11, 12 gebracht werden, wonach sich alle Kerne in die entspreehenden Formen hin cinbewegen und die Formplatten sich sehlie ssen. Es beginnt nun ein neuer Arbeitsgang.
Bei der Machine gemäss Fig. 1 werden auch die Hälse der Flaschen in der Blasform ausgebildet. Zu diesem Zweeke besitzt jede llälfte der Blasform eine Vertiefung 25, die in der geschlossenen Form mit der entsprechenden Vertiefung der andern Formhälfte das Negativ eines Aussengewindes bildet.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung nach 2 entspricht derjenigen der Vorrichtung nach Fig. l. Im Gegensatz zu der letzteren besitzt in dieser Vorriehtung jeder Formensatz zwei Spritzgussformen und drei Blasformen. Es werden daher in jedem Arbeitsgang von jedem Formensatz zwei Flaschen erzeugt.
Die feste Formplatte 29 weist eine obere Reihe von Blasformhälften 30, 31, 32 sowie eine untere Reihe von Blasformhälften 33, 34, 35 auf. Die Abstände zwischen den einzelnen Blasformen sind unter sieh gleich. In der Mitte zwischen je zwei Blasformen der obern und d der untern Reihe befinden sich Spritzgussformen 36, 37, 38, 39. Da für jede Spritzgussform zwei Kerne vorhanden sein müssen, sind der obern Formreihe vier Kerne 40, 41, 42, 43 und der untern Formreihe vier Kerne 44, 45, 46, 47 zugeordnet.
Die Kerne 41 bis 47 gleichen den Kernen 17 bis 20 der Fig. l und besitzen je ein Ventil 21a. Die obern Kerne sind an einem Schlitten 23a, die untern Kerne an einen Schlitten 24a montiert. Die Sehlitten 23a und 24a sind in ihrer Längsrichtung verstellbar, um die Kerne abwechselnd aus der Blasstellmg in die Einspritzstellung zu bringen, ähnlich wie im Zu sammenhange mit der Fig. 1 beschrieben kurde. Die Kerne 40 bis 47 sind über Lei tungen 71, T2, 73, 74, 75, 76, 77 und 78 an einen Druckgasbehälter angeschlossen.
Jede dieser Leitungen ist mit einem Steuerventil 79 versehen, um den Druekgasstrom durch die Kerne zu den riehtigen Zeitpunkten einzuschalten oder zu unterbrechen, wobei zusätz- lieh Schmiervorrichtungen und Angussentfer- ner der in den Fig. 1, 5, 6 und 7 dargestellten Art vorhanden sein können.
Bei der Ausführungsform der Vorrichtung naeh Fig. 3 sind drei Spritzgussformen 49, 50, 51 radial mit Winkelabständen von 120 um eine gemeinsame Achse angeordnet. Ihre Zahl ist derjenigen der mit ihnen abwechselnden, ebenfalls radial angeordneten Blasformen 52, 53, 54 gleich. Die zeitliche Aufeinanderfolge der versehiedenen Arbeitsstufen ist die gleiche wie bei den übrigen Ausführungsformen.
Eine Hälfte der Formen ist in der kreisrunden festen Formplatte 48 untergebracht, die andere Hälfte in der kreisrunden beweglichen Formplatte. Einspritzköpfe 55, 56, 57 stehen mit den Spritzgussformen 49, 50, 51 in Verbindung.
An einer im Zentrum der Formplatte 48 drehbaren Welle 58 sind sechs radial angeordnete Kerne 59, 60, 61, 62, 63, 64 mit Winkelabständen von 60 befestigt. Es ist somit die doppelte Anzahl. von Kernen wie von Spritzgussformen vorhanden. Jeder Kern hat eine Längsbohrung. Diese Längsbohrungen sind mit einem Luftkanal 65 in der Welle 58 verbunden. Das Ende jedes Kernes ist mittels eines Ventils 21b entsprechend den Ventilen 21, 21a abgeschlossen. Mittels einer nicht gezeichneten Betatigungsvorrichtung lassen sich die Kerne aus den Formen herausheben, sobald die bewegliche Formplatte von der festen Formplatte entfernt wird.
Die Kerne werden sodann durch Drehung um 60 in die nächstfolgende Arbeitsstellung gebracht, so dass nach dem Sehliessen der Formplatten ein weiterer Arbeitsgang durchgeführt werden kann. Durch passende Ventile und Ventilsteuerungen wird die Druekluftzufuhr durch die Kerne zu den Blasformen in der vorbeschriebenen Weise geregelt, um aus den Formlingen durch Blasen die Flaschen herzustellen, sie abzukühlen und auszuwerfen. Auch bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist eine nicht gezeichnete Schmiervorrichtung der oben erwähnten Art vorgesehen.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung nach Fig. 3 ist die folgende :
Fig. 3 zeigt den Augenblick der Einspritzung des thermoplastischen Materials in die Spritzgussformen 49-51 md nm die Kerne 60, 62 und 64 herum, während in den Blasformen 52-54 das Blasen der Hohlkörper auf den Kernen 59, 61 und 63 gerade zu Ende kommt. Wenn diese beiden Tätigkeiten voll- ständig beendigt sind, bewegt sich die beweg- liche Formplatte von der feststehenden Formplatte weg, um die Formen zu öffnen. Gleich- zeitig werden die Kerne aus den Formen herausbewegt und um 60 um die Achse der Welle 58 gedreht.
Während dieser Dreh- bewegung werden die fertigen Gegenstände durch Druckluft von den Kernen abgeschleudert, und die leeren Kerne können nun in die Spritzgussformen eintreten, die gerade vorher von den drei andern Kernen mit den Formlingen verlassen worden sind, während diese letzteren Kerne durch die Drehung in die Stellung gekommen sind, in der sie in die Blasformen eingeführt werden können. Wäh- rend dieser Bewegung wird der Anguss entfernt. Die bewegliche Formplatte wird wieder in die Sehliessstellung der Formen bewegt ; und durch eine automatisch wirkende Ventilsteuervorriehtung wird Druckluft den Kernen zugeführt, um die in den Blasformen liegenden Formlinge aufzublasen.
Bei der hier beschriebenen Ausführungsform wird die Einspritzung des thermoplastischen Materials in die Spritzgussformen derart verzögert, dass sie etwa 9 Sekunden vor dem Ende des Blasund Kühlvorganges beginnt und gleichzeitig mit dem letzteren beendet wird.
Die vorstehend angegebenen Zeiten und Temperaturen sind nur als Beispiele zu betrachten.