DE19809990C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoff-Hohlkörpern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kunststoff-Hohlkörpern, wie Behältern, bei dem man in einer ersten Stufe in einem Schuß wenigstens ein Paar komplementäre Hohlkörperteile durch Spritzgießen bildet und in einer zweiten Stufe diese Hohlkörperteile unter Bildung des Hohlkörpers verbindet. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoff-Hohlkörpern, wie Behältern, mit einer Spritzgußstation nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 4.

Hohlkörper aus Kunststoff, wie z. B. Kanister, Tanks und Flaschen, werden im allgemeinen durch Extrusionsblasformen hergestellt. Hierbei wird zunächst ein Schlauch aus plastifiziertem Kunststoff extrudiert, der in einem Blaswerkzeug mit einem der Hohlkörperkontur entsprechenden Hohlraum eingeschlossen und bis zur Anlage an der Hohlraumwandung aufgeblasen wird. Nach einer zur Erreichung der Formstabilität genügenden Abkühlungszeit kann der Hohlkörper entformt werden. Nachteilig bei diesem Verfahren ist der erhebliche apparative Aufwand, zu dem die Schließeinheit, der Speicherkopf, das Blasformwerkzeug, die Wandstärkenregulierung, die Abfallentfernungs- und die Spreizvorrichtung beiträgt. Der je nach Hohlkörpergestalt unterschiedliche Abfallanteil muß wieder in den Prozess zurückgeführt werden. Ein weiterer Nachteil ist die langsamere Abkühlung der Hohlkörperinnenseite, da die Wärmeabfuhr zur Blasluftseite hin gebremst erfolgt. Wenn statt Blasluft tiefgekühlte Gase, wie Kohlendioxid oder Stickstoff eingesetzt werden, steigen die Betriebskosten erheblich. Aber auch der Blasluftverbrauch stellt einen erheblichen Kostenfaktor dar, insbesondere bei größeren Hohlkörpern. Wegen der innenseitig langsamen Abkühlung des Blasformlings ergeben sich längere Taktzeiten, insbesondere bei Hohlkörpern mit größeren Wandstärken.

Die DE 196 15 309 A1 offenbart ein Verfahren zum Spritzgießen eines zweiteiligen Körpers und die zugehörigen Spritzgießformen, wobei die spritzgegossenen Hohlkörperteile für den Transfer und ihre Vereinigung durch bewegliche Stempel aus den Kavitäten entfernt, zusammengefahren und durch Zusammendrücken lösbar verbunden werden. Als Transfereinrichtungen sind separate Stempel vorgesehen. Die Formteile können außer ihrer Öffnung- und Schließbewegung zum Formkern keine weiteren Bewegungen ausführen.

Aus "Kunststoffe", Heft 9, 1991, Seiten 778 bis 781 ist die Automatisierung eines Fertigungsablaufes in mehreren aufeinander folgenden Stationen mittels Robotersteuerung bekannt. Das Dokument offenbart ein Verfahren bei dem das spritzgegossene Ober- und Unterteil eines Behälters aus der Spritzgußmaschine in eine Kühlstation überführt wird, wobei dies mittels eines speziell hierfür vorgesehenen Roboters durchgeführt wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoff- Hohlkörpern zu schaffen, bei dem bzw. der apparative Aufwand verringert werden soll, der Abfallanteil reduziert werden soll und die Taktzeit gesenkt werden soll. Darüber hinaus sollen auch die Betriebskosten der Vorrichtung reduziert werden, und die Steuerung bzw. Gleichmäßigkeit der Wandstärke des Hohlkörpers soll in einfacher Weise möglich sein.

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Verfahren zum Herstellen von Kunststoff-Hohlkörpern, wie Behältern, bei dem man in einer ersten Stufe in einem Schuß wenigstens ein Paar komplementäre Hohlkörperteile durch Spritzgießen bildet und in einer zweiten Stufe diese Hohlkörperteile zusammenführt und unter Bildung des Hohlkörpers verbindet dadurch gelöst, daß die Hohlkörperteile nach dem Öffnen der Spritzgußform in den Außenformwerkzeugen verbleiben und mit diesen in eine externe Verbindungsstation transferiert und dort längs ihrer Ränder unlösbar verbunden werden. Durch das Spritzgießen der Hohlkörperhälften wird eine schnellere Abkühlung als beim Blasformen erreicht, so daß die Taktzeit erheblich gesenkt werden kann. Die Wandstärke wird durch die Kavität exakt vorgegeben, und der Abfallanteil ist sehr gering. Im allgemeinen werden zwei spiegelsymmetrische Hohlkörperhälften geformt, die längs ihrer Ränder zu, dem Hohlkörper verbunden werden. Dabei können die beiden Hälften unterschiedlich ausgebildete Ränder aufweisen, wenn dies für die Verbindung der beiden Hälften förderlich ist. Beispielsweise können an der Rändern Überlappungen oder ein gegenseitiger Eingriff in Form von Nut und Feder ausgebildet sein.

Vorzugsweise verbindet man die beiden Hohlkörperhälften durch Schweißen. Es können verschiedene Verfahren zur Anwendung kommen, die sich im wesentlichen in der Art der Wärmezuführung zu den beiden Rändern der Hohlkörperhälften unterscheiden. Die Wärmezufuhr kann z. B. durch direkten Kontakt mit einem Schweiß­ spiegel oder durch Infrarot-Strahler erfolgen. Wenn die Hohlkörperhälften noch heiß in die Schweißstation transferiert werden, kann die zur Erreichung der Schweißtemperatur erforderliche Wärmezufuhr gering und die erforderliche Zeit kurz bemessen werden.

Nach der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung stellt man zwei im wesentlichen spiegelsymmetrische Hohlkörperhälften her, deren konkave Seiten einander zugewandt sind. Die beiden Hohlkörperhälften haben schon in der Spritzgießmaschine die für ihre Verbindung nötige Lage zueinander, so daß ihr Handling bis zur Verbindung nur Linear- aber keine Drehbewegungen erfordert.

Die Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoff-Hohlkörpern, wie Behältern, mit einer Spritzgußstation mit zentralen und äußeren Formwerkzeugen, die in zusammengefahrener Position die Kavitäten zur Bildung von zwei komplementären Hohlkörperteilen bilden, und einer Verbindungsstation zur Verbindung der Hohlkörperteile zu einem Hohlkörper, löst die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß die Spritzgußstation ein Spritzgußwerkzeug in einer stationären zentralen Aufspannplatte mit Kanälen für die Zuführung des plastifizierten Kunststoffs und auf ihren beiden Seiten aufgespannten zentralen Formwerkzeugen mit konvexen Kavitätsflächen und zwei den beiden Seiten der zentralen Aufspannplatte zugeordneten, äußeren Aufspannplatten mit äußeren Formwerkzeugen mit konkaven Kavitätsflächen umfaßt, und daß die mit den Formwerkzeugen bestückten äußeren Aufspannplatten als Transfereinrichtung zwischen der Spritzgußstation für die gebildeten Hohlkörperhälften verfahrbar sind. Wenn die Formwerkzeuge für jeweils eine Kavität vorgesehen sind, werden mit einem Spritzschuß die beiden komplementären Hohlkörperhälften gebildet. Es ist auch möglich, daß in jedem Formwerkzeug Kavitäten für zwei oder mehr Hohlkörperhälften eingearbeitet sind. Mit jedem Spritzschuß werden dann zwei oder mehr Paare komplementäre: Hohlkörperhälften gefertigt. Da die Hohlkörperhälften durch die Zwangskühlung in den Formwerkzeugen schnell abkühlen, jedoch möglichst heiß zur Verbindung in eine Schweißstation gefahren werden sollen, ergibt sich auch aus diesem Grunde eine kurze Spritzgießphase.

Vorzugsweise haben die zentralen Formwerkzeuge konvexe Kavitätsflächen und die äußeren Formwerkzeuge konkave Kavitätsflächen. Die beiden Hohlkörperhälften werden daher bereits in der Lage zueinander gefertigt, in der sie - nach Randerhitzung und Zusammenpressen - verbunden werden. Der Transfer aus der Spritzgießstation die Verbindungs- /Schweißstation erfolgt daher über reine Linearbewegungen.

Bei einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Transfereinrichtungen durch die mit den Formwerkzeugen bestückten äußeren Aufspannplatten gebildet. Hierbei werden die Hohlkörperhälften beim Öffnen der Spritzgußform von den äußeren Formwerkzeugen mitgenommen, die anschließend den Transfer in die Verbindungsstation ausführen. Zweckmäßigerweise sind hierbei jeder Seite der zentralen Aufspannplatte zwei oder drei wechselweise verfahrbare äußere Aufspannplatten mit Formwerkzeugen zugeordnet. Sobald ein mit Hohlkörperhälften beladenes Paar äußerer Aufspannplatten/Formwerkzeuge aus der Spritzgußstation abgefahren ist, kann ein neues Aufspannplattenpaar mit leeren Formwerkzeugen in die Spritzgießstation einfahren, und die Formen können zufahren, so daß der nächste Spritzgießvorgang beginnen kann, bevor das mit Hohlkörperhälften beladene Werkzeugpaar die Verbindungsstation erreicht hat. Zweckmäßigerweise umfaßt die Verbindungsstation eine Schweißeinrichtung. Es können unterschiedliche Typen in dieser Einrichtung zur Anwendung kommen, sofern sie eine saubere Schweißnaht ohne Außenwulst ergeben.

Die alleinige Fig. 1 zeigt die Spritzgußform in geschlossenem Zustand.

Die Fig. 1 zeigt die Spritzgußstation der Vorrichtung mit einem Plastifizierungsextruder 1, einer daran angeschlossenen, zentralen Aufspannplatte 2 und den beiden in Öffnungs- und Schließrichtung verfahrbaren äußeren Aufspannplatten 3 und 4. die Aufspannplatte 2 trät auf beiden Seiten ein Formwerkzeug 5 bzw. 6, während die äußeren Aufspannplatten 3 und 4 äußere Formwerkzeuge 7 bzw. 8 tragen, die mit den zentralen Formwerkzeugen 5 bzw. 6 die Kavitäten 9 bzw. 10 für die Kanisterhälften 11 und 12 bilden. Die zentralen Formwerkzeuge 5, 6 enthalten Angußkanäle 13. die Formwerkzeuge 5-8 enthalten ferner Kühlmittelkanäle sowie ggfs. Auswerfersysteme (nicht dargestellt).

Da die Spritzgußfertigung der Hohlkörperhälften mit kürzeren Taktzeiten als ihre Verbindung, insbesondere ihre Verschweissung, erfolgt, können der Spritzgußstation mehrere Schweißstationen zugeordnet werden, die im Wechsel nacheinander mit den Hohlkörperhälften aus der Spritzgußstation beschickt werden.

Claims (6)

1. Verfahren zum Herstellen von Kunststoff-Hohlkörpern, wie Behältern, bei dem man in einer ersten Stufe in einem Schuß wenigstens ein Paar komplementäre Hohlkörperteile durch Spritzgießen bildet und in einer zweiten Stufe diese Hohlkörperteile zusammenführt und unter Bildung des Hohlkörpers verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkörperteile nach dem Öffnen der Spritzgußform in den Außenformwerkzeugen verbleiben und mit diesen in eine externe Verbindungsstation transferiert und dort längs ihrer Ränder unlösbar verbunden werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkörperhälften durch Schweißen verbunden werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei im wesentlichen spiegelsymmetrische Hohlkörperhälften hergestellt werden, deren konkave Seiten einander zugewandt sind.

4. Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoff-Hohlkörpern, wie Behältern, mit einer Spritzgußstation mit zentralen und äußeren Formwerkzeugen, die in zusammengefahrener Position die Kavitäten (9, 10) zur Bildung von zwei komplementären Hohlkörperteilen (11, 12) bilden, und einer Verbindungsstation zur Verbindung der Hohlkörperteile zu einem Hohlkörper, dadurch gekennzeichnet, daß die Spritzgußstation ein Spritzgußwerkzeug mit einer stationären zentralen Aufspannplatte (2) mit Kanälen für die Zuführung des plastifizierten Kunststoffs und auf ihren beiden Seiten aufgespannten zentralen Formwerkzeugen (5, 6) mit konvexen Kavitätsflächen und zwei den beiden Seiten der zentralen Aufspannplatte zugeordneten, äußeren Aufspannplatten (3, 4) mit äußeren Formwerkzeugen (7, 8) mit konkaven Kavitätsflächen umfaßt, und daß die mit den Formwerkzeugen (7, 8) bestückten äußeren Aufspannplatten (3, 4) als Transfereinrichtung zwischen der Spritzgußstation und der Verbindungsstation für die gebildeten Hohlkörperhälften (11, 12) verfahrbar sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Seite der zentralen Aufspannplatte (2) zwei oder drei wechselweise verfahrbare, äußere Aufspannplatten (3 bzw. 4) zugeordnet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstation eine Schweißeinrichtung (16) umfaßt