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Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren und Werkzeug zur Herstellung eines Kunststoffbehälters, insbesondere eines Kraftstoffbehälters, durch Innendruckformen und insbesondere durch Blasformen.
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Beim Blasformen wird ein aufgeheizter und dadurch fließzäher Vorformling aus thermoplastischem Kunststoff innerhalb eines formgebenden Blaswerkzeugs mit Gas, z. B. mit Druckluft, aufgeblasen und legt sich dabei an eine formgebende Werkzeugwandung bzw. an die Innenwandung einer Werkzeugkavität an. Nach dem Aufblasen kühlt der durch das Aufblasen erzeugte Hohlkörper im Werkzeug ab, bis er genügend Formsteifigkeit besitzt und entformt werden kann. In einer gängigen Verfahrensvariante wird ein schlauchartiger Vorformling verwendet, der unmittelbar zuvor durch Extrusion erzeugt werden kann (sogenanntes Extrusi onsblasformen).
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Für Kraftfahrzeuge verwendete Kunststoffbehälter, wie insbesondere Kraftstoffbehälter (Kraftstofftanks), können durch Blasformen hergestellt werden. Mitunter müssen im Inneren eines solchen Kunststoffbehälters diverse Einbauteile angeordnet werden, wie bspw. Füllstandsgeber, Be- und Entlüftungselemente, Pumpen, Filter, Schwappschutzwände, Ventile, Befestigungselemente und Ähnliches. Derzeitige Bemühungen gehen dahin, möglichst viele oder alle Einbauteile bereits während der Herstellung des Kunststoffbehälters in diesen einzubringen, was die Zugänglichkeit zum Behälterinneren erfordert.
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Die den nächstliegenden Stand der Technik bildendenden Patentschriften
DE 10 2013 203 085 A1 und
EP 2 769 825 A1 beschreiben ein Blasformverfahren (und eine Vorrichtung) zur Herstellung eines Hohlkörpers, insbesondere eines Kraftstoffbehälters, bei dem ein schlauchartiger Vorformling zwischen zwei Teilen einer Blasform angeordnet wird, die Blasform nicht vollständig geschlossen wird, wobei der Vorformling im Bereich seiner Enden gasdicht verschlossen wird, und der Innenbereich des Vorformlings mit einem gasförmigen Druckmedium beaufschlagt wird, wodurch der Vorformling gegen Innenwandungen der Blasformteile gedrückt und der Hohlkörper vorgeformt wird. Um eine einfache Art der Auftrennung des Vorformlings in zwei Hälften zu ermöglichen ist vorgesehen, dass Partien des Vorformlings mittels an den Blasformteilen angeordneten Klemmvorrichtungen erfasst werden und der Vorformling jeweils zwischen den Klemmvorrichtungen in zwei Halbteile aufgerissen wird. Die Klemmvorrichtungen weisen jeweils ein in Öffnungs- und Schließrichtung der Blasformteile verschiebbares Klemmorgan und eine diesem stirnseitig gegenüberliegend angeordnete Anschlagkante auf, wobei eine Nut zwischen dem Klemmorgan und der Anschlagkante gebildet ist, in die Material des Vorformlings wulstartig hineingedrückt wird, und das Klemmorgan zum Einklemmen des Materials des Vorformlings oder die Anschlagkante verschoben wird.
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Zum Stand der Technik wird ferner auf die Patentschriften
DE 10 2004 061 476 A1 und
DE 10 2006 028 095 A1 hingewiesen, in denen mittels Widerstandsdraht, Glühdraht, Glühband oder Ähnliches versehene Abquetsch- bzw. Abgrenzkanten und Messer für Blaswerkzeuge beschrieben sind. Durch Erhitzung des Widerstandsdrahts, Glühdrahts oder dergleichen wird ein verbessertes Abtrennen von überschüssigen Butzen und verlorenen Blasteilköpfen ermöglicht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung (Werkzeug) zur Herstellung eines Kunststoffbehälters durch Innendruckformen eines schlauchartigen Vorformlings anzugeben, die wenigstens einen mit dem Stand der Technik einhergehenden Nachteil nicht oder zumindest nur in einem verminderten Umfang aufweisen.
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Die Aufgabe wird gelöst durch das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch das erfindungsgemäße Formwerkzeug (Vorrichtung), insbesondere ist dies ein Blasformwerkzeug, mit den Merkmalen des nebengeordneten Patentanspruchs. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich analog für beide Erfindungsgegenstände aus den abhängigen Patentansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung. Die Erfindung eignet sich insbesondere auch zur Herstellung von Kraftstoffdrucktanks für Kraftfahrzeuge.
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Das erfindungsgemäße Verfahren weist zumindest folgende, in dieser Reihenfolge auszuführende Schritte auf:
- - Anordnen eines schlauchartigen Vorformlings zwischen den Werkzeugteilen eines mit einer Werkzeugkavität ausgebildeten (geöffneten) Formwerkzeugs;
- - Schließen des Formwerkzeugs (durch Zusammenfahren der Werkzeugteile in einer Schließrichtung) und Formen oder Vorformen eines Behälters aus dem Vorformling durch Innendruck, d. h. durch Erzeugen eines Innendrucks im Innenbereich des Vorformlings mit einem gasförmigen Druckmedium, wobei ein umlaufender Abschnitt des Vorformlings durch einen (zwischen den Werkzeugteilen vorhandenen bzw. noch vorhandenen) Werkzeugspalt hindurch aus der Werkzeugkavität herausgedrückt wird;
- - seitliches Abziehen des (aus der Werkzeugkavität herausgedrückten) umlaufenden Abschnitts, wodurch der Behälter in zwei Behälterhälften geteilt wird;
- - thermisches Durchtrennen von Kunststoffbrücken und/oder Kunststofffäden, die beim seitlichen Abziehen des umlaufenden Abschnitts entstanden sind.
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Um im schlauchartigen Vorformling einen für die Behälterformung erforderlichen Innendruck erzeugen zu können, ist dieser an seinen axialen Enden gasdicht verschlossen. Der schlauchartige Vorformling kann beim Anordnen oder beim Schließen des Formwerkzeugs gasdicht verschlossen werden, bspw. durch Verschweißen. Ein verschlossener Vorformling kann aber auch als vorgefertigtes Ausgangsprodukt bereit gestellt werden. Im verschlossenen Vorformling kann bereits ein Gas (auch Luft) eingeschlossen sein, dass beim Schließen des Formwerkzeugs einen für die Behälterformung ausreichenden Innendruck erzeugt. Bevorzugt wird der Innendruck jedoch durch Einblasen eines gasförmigen Druckmediums in das Innere des verschlossenen Vorformlings erzeugt, insbesondere mithilfe wenigstens eines Blasdorns. Je nach weiterem Verfahrensablauf kann der Behälter hierbei im Wesentlichen fertig geformt oder nur vorgeformt werden.
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Der geformte oder zumindest vorgeformte (und später noch auszuformende Behälter) wird entlang des beim Schließen umlaufend aus der Werkzeugkavität herausgedrückten Abschnitts in zwei Behälterhälften getrennt, indem dieser Abschnitt ringsum seitlich, d. h. quer zur Schließrichtung bzw. Schließachse des Formwerkzeugs bzw. der Werkzeugteile, nach außen, d. h. von der Werkzeugkavität weg, abgezogen und dabei zumindest teilweise abgetrennt wird. Das Abziehen kann somit auch als Abreißen oder Abtrennen bezeichnet werden. (Hierzu werden nachfolgend noch zwei bevorzugte Methoden erläutert.) Das Formwerkzeug muss hierzu nicht geöffnet werden.
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Beim Abziehen können sogenannte Kunststoffbrücken bzw. -stege und/oder Kunststofffäden entstehen, wodurch es u. a. zu Prozessstörungen und Qualitätsbeeinträchtigungen kommen kann. Ein ähnlicher als „Fadenbildung“ oder „Fadenziehen“ bezeichneter Fehler tritt hin und wieder beim Spritzgießen von Kunststoffen auf. Die Erfindung sieht daher vor, dass solche Kunststoffbrücken und Kunststofffäden, die sich beim Abziehen ungewollt gebildet haben, thermisch durchtrennt werden. Hierunter wird verstanden, dass die Kunststoffbrücken und/oder Kunststofffäden mittels direkter Wärmeinwirkung zerteilt (oder auch zerstört) werden.
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Das Teilen bzw. Trennen des geformten bzw. vorgeformten Behälters kann folgendermaßen erfolgen (bevorzugte erste Methode):
- - Schließen des Formwerkzeugs und Formen oder Vorformen eines Behälters aus dem Vorformling durch Innendruck, wobei ein umlaufender Abschnitt des Vorformlings durch einen Werkzeugspalt hindurch aus der Werkzeugkavität herausgedrückt und in eine die Werkzeugkavität umgebende Kammer gedrückt und in dieser Kammer gegen Krallenpaare mit feststehenden inneren Haltekrallen und bewegbaren äußeren Abreißkrallen gepresst wird; und
- - seitliches Abziehen des umlaufenden Abschnitts durch seitliches Verschieben der äußeren Abreißkrallen, wodurch der umlaufende Abschnitt zwischen den äußeren Abreißkrallen und den (feststehenden) inneren Haltekrallen aufgerissen und der Behälter so in zwei Behälterhälften geteilt wird.
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Das Teilen bzw. Trennen des geformten bzw. vorgeformten Behälters kann auch folgendermaßen erfolgen (zweite Methode):
- - Schließen des Formwerkzeugs und Formen oder Vorformen eines Behälters aus dem Vorformling durch Innendruck, wobei ein umlaufender Abschnitt des Vorformlings durch einen Werkzeugspalt hindurch aus der Werkzeugkavität herausgedrückt und außerhalb der Werkzeugkavität mittels Greifeinrichtungen gegriffen wird; und
- - seitliches Abziehen des umlaufenden Abschnitts durch seitliches Verschieben der Greifeinrichtungen, wodurch der umlaufende Abschnitt an wenigstens einer Abrisskante des Formwerkzeugs abgerissen und der Behälter in zwei Behälterhälften geteilt wird. Diesbezüglich wird im Weiteren auf die entsprechenden Erläuterungen in der deutschen Patentanmeldungen 10 2017 202 839.4 hingewiesen, worauf ausdrücklich Bezug genommen wird.
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Das seitliche Verschieben der Abreißkrallen bzw. Greifeinrichtungen erfolgt bevorzugt bei geschlossenem Formwerkzeug. Unter seitlichem Verschieben wird insbesondere verstanden, dass die Abreißkrallen bzw. Greifeinrichtungen quer zur Schließrichtung bzw. Schließachse des Formwerkzeugs bzw. der Werkzeugteile bewegt werden. Quer heißt hierbei, dass die Bewegungsachsen der Abreißkrallen bzw. Greifeinrichtungen zur Schließachse bevorzugt einen Winkel zwischen 45° und 90° und besonders bevorzugt einen Winkel zwischen 60° und 90° einnehmen. Die Abreißkrallen bzw. Greifeinrichtungen werden insbesondere im Wesentlichen senkrecht (90°) zur Schließrichtung bewegt. Die Abreißkrallen bzw. Greifeinrichtungen werden dabei jeweils nach außen, d. h. seitlich nach außen, also von der Werkzeugkavität wegbewegt.
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Das thermische Durchtrennen der Kunststoffbrücken und/oder Kunststofffäden erfolgt bevorzugt mithilfe wenigstens eines Heißdrahtschneidelements. Ein Heißdrahtschneidelement ist ein gespanntes Drahtstück, das durch Bestromung widerstandserwärmt wird. Das Heißdrahtschneidelement wird so stark erwärmt (z. B. bis zu mehreren Hundert Grad Celsius), das damit ein schnelles und örtlich gezieltes Durchschmelzen oder Durchbrennen der Kunststoffbrücken und/oder Kunststofffäden möglich ist, wobei der erwärmte bzw. heiße Draht zugleich als Klinge bzw. Schneide fungiert. Die Drahtdicke, das Drahtmaterial, die Höhe der elektrischen Spannung und des Stromes sowie die Erhitzungsdauer können durch Versuche ermittelt werden. Dieses Prinzip ist aus dem Stand der Technik bekannt und wird bspw. zum Styroporschneiden eingesetzt (sogenannter Heißdrahtschneider). Bspw. kann vorgesehen sein, dass ein mit einem Heißdrahtschneider bestückter Roboter verwendet wird, der bei geöffnetem Formwerkzeug zwischen die Werkzeugteile einfährt und die Kunststoffbrücken und/oder Kunststofffäden durchtrennt. Bevorzugt ist jedoch vorgesehen, dass das Formwerkzeug wenigstens einen Heißdrahtschneider bzw. wenigstens ein Heißdrahtschneidelement aufweist, mit dem die Kunststoffbrücken und/oder Kunststofffäden, insbesondere bei noch geschlossenem Formwerkzeug, durchtrennt werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann ferner einige oder alle folgenden, sich an die vorausgehenden Schritte anschließenden und insbesondere in dieser Reihenfolge auszuführenden Schritte aufweisen:
- - Öffnen des Formwerkzeugs (durch Auseinanderfahren der Werkzeugteile), wobei jeweils eine Behälterhälfte in dem entsprechenden Werkzeugteil verbleibt;
- - Befestigen wenigstens eines Einbauteils an wenigstens einer der Behälterhälften, insbesondere an der Innenseite;
- - nochmaliges Schließen des Formwerkzeugs (durch Zusammenfahren der Werkzeugteile), wobei die Behälterhälften bspw. an schmelzwarmen, nacherhitzten oder mit Klebstoff versehenen Rändern stoffschlüssig zu einem Behälter bzw. einer Behälterblase gefügt werden;
- - gegebenenfalls Blasformen des gefügten Behälters (durch Beaufschlagen des Innenbereiches des Behälters mit einem gasförmigen Druckmedium), wodurch der bislang nur vorgeformte Behälter fertig ausgeformt wird (indem dieser gegen die Innenwandung der Werkzeugkavität gedrückt wird), d. h. hierdurch wird die Endform des herzustellenden Behälters geschaffen (das Fügen und Blasformen kann nacheinander, gleichzeitig oder bei entsprechender Abdichtung auch in umgekehrter Reihenfolge erfolgen);
- - gegebenenfalls Beschneiden des Behälters, insbesondere mithilfe einer umlaufenden Schneideinrichtung des Formwerkzeugs;
- - Öffnen des Formwerkzeugs und Entformen des fertigen, mit wenigstens einem Einbauteil versehenen Kunststoffbehälters.
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Bevorzugt werden die Werkzeugteile beim nochmaligen (zweiten) Schließen des Formwerkzeugs zum Fügen und gegebenenfalls Aus- bzw. Fertigformen des Behälters enger Zusammengefahren (zweite Schließstellung) als beim vorherigen (ersten) Schließen zum Vorformen des Behälters (erste Schließstellung).
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann ferner im Weiteren nicht näher erläuterte Zwischenschritte, Teilschritte, vorbereitende Schritte und/oder nachbereitende Schritte aufweisen. Bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren mithilfe eines erfindungsgemäßen Form- bzw. Blasformwerkzeugs ausgeführt und kann daher den vorausgehenden Schritt aufweisen:
- - Bereitstellen eines erfindungsgemäßen Form- bzw. Blasformwerkzeugs.
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Das erfindungsgemäße Form- bzw. Blasformwerkzeug zur Herstellung eines Kunststoffbehälters durch Innendruck- bzw. Blasformen eines schlauchartigen Vorformlings, insbesondere durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens, weist folgende Komponenten auf:
- - zwei mit einer Werkzeugkavität ausgebildete und zueinander relativbewegliche Werkzeugteile (Werkzeughälften bzw. -seiten);
- - außerhalb der Werkzeugkavität angeordnete Mittel zum seitlichen Abziehen (bzw. Abreißen oder Abtrennen) eines umlaufenden Abschnitts des Vorformlings, der beim Schließen des Formwerkzeugs (durch Zusammenfahren der Werkzeugteile) durch einen Werkzeugspalt (zwischen den Werkzeugteilen) aus der Werkzeugkavität herausgedrückt wird/wurde, wodurch ein zuvor zwischen den Werkzeugteilen geformter oder vorgeformter Behälter (s. o.) in zwei Behälterhälften geteilt werden kann bzw. teilbar ist;
- - wenigstens ein Heißdrahtschneider bzw. wenigstens ein Heißdrahtschneidelement (wie oben bereits erläutert) zum thermischen Durchtrennen von Kunststoffbrücken und/oder Kunststofffäden, die beim seitlichen Abziehen des umlaufenden Abschnitts entstanden sind.
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Das Heißdrahtschneidelement ist bevorzugt an ausfahrbaren Stößeln befestigt. Die Aus- und Einfahrbewegungen sowie die elektrische Erwärmung können durch eine Werkzeug- oder Maschinensteuerung gesteuert werden.
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Es kann ein einzelnes, um die Werkzeugkavität herum angeordnetes bzw. um die Werkzeugkavität herumgeführtes Heißdrahtschneidelement vorgesehen sein. Ebenso können mehrere einzeln oder auch gemeinsam steuerbare Heißdrahtschneidelemente vorgesehen sein, die um die Werkzeugkavität herum angeordnet sind. Bevorzugt ist vorgesehen, dass nur in kritischen Bereichen, in denen sich erfahrungsgemäß Kunststoffbrücken und/oder Kunststofffäden bilden, wenigstens ein Heißdrahtschneidelement angeordnet ist (alternativ können auch nur die dort angeordneten Heißdrahtschneidelemente betrieben werden).
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- - wenigstens eine die Werkzeugkavität umgebende Kammer (Außenkammer); und
- - in der Kammer um die Werkzeugkavität herum angeordnete Krallenpaare mit feststehenden inneren (d. h. der Werkzeugkavität zugewandten) Haltekrallen und bewegbaren bzw. verfahrbaren, insbesondere seitlich bewegbaren, äußeren (d. h. von der Werkzeugkavität abgewandten) Abreißkrallen, sodass durch seitliches Verschieben der äußeren Abreißkrallen der umlaufende Abschnitt (der beim Schließen des Formwerkzeugs durch den Werkzeugspalt aus der Werkzeugkavität herausgedrückt wurde) zwischen den äußeren Abreißkrallen und den inneren Haltekrallen aufgerissen und der Behälter in zwei Behälterhälften geteilt werden kann bzw. teilbar ist.
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Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass das Heißdrahtschneidelement bzw. die Heißdrahtschneidelemente zwischen den feststehenden inneren Haltekrallen und den bewegbaren äußeren Abreißkrallen angeordnet ist/sind, bevorzugt derart, dass das Heißdrahtschneidelement bzw. die Heißdrahtschneidelemente direkt neben den feststehenden inneren Haltekrallen angeordnet ist/sind und insbesondere (so wie auch die feststehenden inneren Haltekrallen) in seitlicher Richtung unverschiebbar ist/sind.
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- - wenigstens eine außerhalb der Werkzeugkavität angeordnete Abrisskante; und
- - mehrere außerhalb der Werkzeugkavität angeordnete und seitlich verschiebbare Greifeinrichtungen, mit denen der umlaufende Abschnitt des Vorformlings (der beim Schließen des Formwerkzeugs durch den Werkzeugspalt aus der Werkzeugkavität herausgedrückt wurde) gegriffen und an der Abrisskante abgerissen werden kann, sodass ein zuvor zwischen den Werkzeugteilen geformter oder vorgeformter Behälter in zwei Behälterhälften geteilt werden kann bzw. teilbar ist.
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Das Heißdrahtschneidelement bzw. die Heißdrahtschneidelemente ist/sind in geeigneter Weise im Formwerkzeug angeordnet, bspw. in der Nähe oder auch direkt neben der Abrisskante.
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Die Erfindung wird nachfolgend in nicht einschränkender Weise anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die in den Figuren der Zeichnung gezeigten und/oder nachfolgend erläuterten Merkmale können, auch unabhängig von bestimmten Merkmalskombinationen, allgemeine Merkmale der Erfindung sein und die Erfindung entsprechend weiterbilden.
- 1 bis 7 veranschaulichen in schematischen Schnittdarstellungen die erfindungsgemäße Herstellung eines Kunststoffbehälters.
- 8 zeigt schematisch einen Heißdrahtschneider.
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Das in den 1 bis 7 nur schematisch dargestellte Blasformwerkzeug 100 weist zwei zueinander relativbewegliche Werkzeugteile bzw. -hälften 110, 120 auf, die mit einer formgebenden Werkzeugkavität 130 ausgebildet sind. Ferner weisen beide Werkzeugteile 110, 120 um die Werkzeugkavität 130 herum angeordnete Schieber 170 auf, die seitlich, d. h. quer zur Schließrichtung S verschiebbar sind. Das Blasformwerkzeug 100 ist in einer nicht gezeigten Blasformmaschine eingebaut, insbesondere derart, dass die Werkzeugteile 110, 120 vertikal ausgerichtet sind (siehe Bezugszeichen v), sodass ein aufzublasender schlauchartiger Vorformling 200 von oben eingeführt werden kann. Aufgrund der vertikalen Ausrichtung v können die Werkzeugteile 110, 120 auch als Werkzeugseiten bezeichnet werden.
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Im Weiteren wird die erfindungsgemäße Herstellung eines Kunststoffbehälters 260, insbesondere eines Kraftstofftanks bzw. -behälters, mit Einbauteilen 250 beschrieben. Die einzelnen Schritte werden bevorzugt automatisiert und insbesondere vollautomatisiert ausgeführt.
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Zu Beginn des Herstellvorgangs wird der vorzugsweise direkt extrudierte schlauchartige Vorformling 200 an seinen axialen Enden gasdicht verschlossen und zwischen den geöffneten Werkzeugteilen 110, 120 in der Werkzeugkavität 130 positioniert, wie in 1 gezeigt. Der schlauchartige Vorformling 200 ist bspw. aus HDPE (High-Density Polyethylen) gebildet und wird im erwärmten oder noch schmelzwarmen Zustand verarbeitet. Durch Vorblasen wird aus dem schlauchartigen Vorformling 200 ein Hohlkörper erzeugt, der beim Schließen des Blasformwerkzeugs 100 durch Zusammenfahren der Werkzeugteile 110, 120 verformt wird. Dabei wird ein umlaufender Abschnitt 210 des Vorformlings 200 durch einen ringsum verlaufenden Werkzeugspalt 160 zwischen den Werkzeugteilen 110, 120 hindurch aus der Werkzeugkavität 130 herausgedrückt und in eine die Werkzeugkavität 130 umgebende Kammer bzw. umlaufende Außenkammer 150 hineingedrückt, wie in 2 gezeigt. Ein eventuell überstehender Außenrand des Vorformlings 200 kann dabei zwischen den Schiebern 170 eingeklemmt werden, wie in 2 gezeigt, und wird dabei durch entsprechende Ausgestaltung der Schieber 170 abgedrückt bzw. abgequetscht.
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Nachdem das Blasformwerkzeug 100 geschlossen ist (erstes Schließen) und die Werkzeugteile 110, 120 die in 2 gezeigte erste Schließstellung eingenommen haben, wird der Vorformling 200 bzw. der daraus gebildete Hohlkörper durch Beaufschlagen seines Innenbereiches mit einem gasförmigen Druckmedium, bspw. Druckluft, blasgeformt bzw. aufgeblasen (z. B. mittels Blasdorn), wodurch der Vorformling 200 näherungsweise gegen die Innenwandung der Werkzeugkavität 130 gedrückt und dabei ein Behälter 220 vorgeformt wird. Durch den mehrere Millimeter breiten Werkzeugspalt 160 zwischen den Werkzeugsegmenten bzw. Wandkomponenten 135 hindurch wird dabei auch der in der Kammer 150 befindliche umlaufende Abschnitt 210 des Vorformlings 200 durch den Innendruck umgeformt und hierbei gegen Krallenpaare 140 mit inneren Haltekrallen 141 und äußeren Abreißkrallen 142 gepresst bzw. auf die Krallen 141, 142 geblasen. Die Schieber 170 bilden eine nur in dieser ersten Werkzeugschließstellung wirksame äußere Werkzeugabdichtung (erste Dichtebene) und ermöglichen so einen Druckaufbau in der Kammer 150.
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Die Krallen 141, 142 sind an beiden Werkzeugteilen 110, 120 seitlich um die Werkzeugkavität 130 herum angeordnet, wobei die inneren (d. h. der Werkzeugkavität 130 zugewandten) Haltekrallen 141 feststehend und die äußeren (d. h. von der Werkzeugkavität 130 abgewandten) Abreißkrallen 142 mit den Schiebern 170 zusammen bewegbar sind. Eine Kralle 141, 142 ist ein vorstehendes, d. h. in die Kammer 150 hineinragendes Element, das z. B. harkenartig, klauenartig, klingenartig oder dergleichen ausgebildet ist. Der Vorformling 200 wird im betreffenden Abschnitt 210 durch den wirksamen Innendruck auf die Krallen 141, 142 gepresst, wobei sich ein Formschluss ergibt (insbesondere ohne damit einhergehende Perforation), bspw. indem das Kunststoffmaterial des Vorformlings 200 wulstartig über die Krallen 141, 142 gedrückt wird. Durch den Formschluss können auf den betreffenden Abschnitt 210 Reißkräfte aufgebracht werden.
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Bei geschlossenem Blasformwerkzeug 100 werden nun, insbesondere bei entlastetem Innendruck, die Schieber 170 ausgehend von ihrer in 2 gezeigten inneren Anfangsposition seitlich, d. h. quer zur Schließrichtung S der Werkzeugteile 110, 120 (siehe 1), und nach außen, d. h. von der Werkzeugkavität 130 weggerichtet, verschoben, was in 3 durch die Pfeile verdeutlicht ist. Die Schieber 170 haben dabei unterschiedliche Verfahrwege, was in 3 durch unterschiedliche Pfeillängen veranschaulicht ist. Durch dieses seitliche Abziehen wird der aus der Werkzeugkavität 130 herausgedrückte umlaufende Abschnitt 210 zwischen den bewegten äußeren Abreißkrallen 142 und den feststehenden inneren Haltekrallen 141 aufgerissen, sodass der vorgeformte Behälter 220 in zwei Behälterhälften 230, 240 geteilt wird. Dieses Abziehen bzw. Abreißen kann auch als Abkrallen bezeichnet werden.
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Beim Abziehen bzw. Abreißen können sich an den Trennstellen Kunststoffbrücken und/oder Kunststofffäden A' bilden, d. h., die abgezogenen bzw. abgerissenen Abfallstücke bzw. Butzen A werden nicht vollständig abgetrennt. Dies kann den weiteren Herstellvorgang beeinträchtigen. Erfindungsgemäß ist daher vorgesehen, dass solche Kunststoffbrücken und/oder Kunststofffäden A' thermisch durchtrennt werden. Beide Werkzeugteile 110, 120 sind hierzu mit Heißdrahtschneidern 180 ausgebildet. Die Heißdrahtschneider 180 weisen Heißdrahtschneidelemente 181 auf (siehe 8), die zwischen den feststehenden inneren Haltekrallen 141 und den bewegbaren äußeren Abreißkrallen 142 angeordnet und an ausfahrbaren Stößeln 182 befestigt sind (siehe auch 1). Die Heißdrahtschneidelemente 181 werden mithilfe von Antrieben 183 in Schließrichtung S (siehe 1) ausgefahren bzw. in die Kammer 150 eingefahren und durchtrennen dabei gezielt die Kunststoffbrücken und/oder Kunststofffäden A', sodass eine vollständige und saubere Butzenabtrennung erfolgt, wie in 4 gezeigt. Die Heißdrahtschneidelemente 181 sind direkt neben den inneren feststehenden Haltekrallen 141 angeordnet, was eine präzise Durchtrennung ermöglicht.
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Die Heißdrahtschneider 180 werden anschließend wieder zurückbewegt. Das Blasformwerkzeug 100 wird dann geöffnet und die abgerissenen und sauber abgetrennten Abfallstücke A werden aus dem Blasformwerkzeug 100 entfernt, wie in 5 gezeigt. Die Behälterhälften 230 und 240 verbleiben in den entsprechenden Werkzeugteilen 110 und 120. Im nun zugänglichen Behälterinneren werden die Einbauteile 250 positioniert und an wenigstens einer Innenseite fixiert.
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Das Blasformwerkzeug 100 wird jetzt nochmalig geschlossen (zweites Schließen), wobei die Werkzeugteile 110 und 120 eine zweite, engere Schließstellung einnehmen, wie in 6 gezeigt. Diese engere Werkzeugschließstellung wird durch die versetzten äußeren Endposition der Schieber 170 ermöglicht. Dadurch können die Werkzeugteile 110 und 120 weiter zusammenfahren und der in der ersten Schließstellung (siehe 2 bis 4) noch vorhandene Werkzeugspalt 160 wird geschlossen. Die in der ersten Schließstellung noch beabstandeten Werkzeugsegmente 135 bilden nun eine nur in dieser zweiten Werkzeugschließstellung wirksame innere Werkzeugabdichtung (zweite Dichtebene).
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Bei diesem nochmaligen Schließen des Blasformwerkzeugs 100 werden die Behälterhälften 230 und 240 miteinander gefügt. Hierzu kann das Blasformwerkzeug 100 eine bspw. als Heizdraht ausgebildete Heizeinrichtung 190 aufweisen, mit der die zu fügenden Ränder der Behälterhälften 230 und 240 nacherhitzt werden können, um ein stoffschlüssiges und gasdichtes Fügen zu ermöglichen, wobei auch andere Erwärmungs- und/oder Verbindungsmöglichkeiten realisierbar sind. Die nun gasdichte Behälterblase wird durch Beaufschlagen ihres Innenbereiches mit einem gasförmigen Druckmedium, insbesondere Druckluft, weiter aufgeblasen (z. B. mittels Blasdorn) und dabei formfolgend gegen die Innenwandung der Werkzeugkavität 130 gedrückt, wodurch der zweiteilige Behälter 260 fertig ausgeformt wird.
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Der hergestellte Kunststoffbehälter 260 mit den integrierten Einbauteilen 250 kühlt im Blasformwerkzeug 100 ab, bis er genügend Formsteifigkeit besitzt und nach dem Öffnen des Blasformwerkzeugs 100 entformt werden kann, wie in 7 gezeigt. Beim vorausgehenden Werkzeugschließvorgang (siehe 6) kann der hergestellte Behälter 260 ferner mithilfe einer integrierten Schneid- bzw. Trimmeinrichtung 137 (bspw. in Gestalt von Abquetschkanten) beschnitten werden. Zur Entformung des Behälters 260 und der Abfallstücke bzw. Butzen A kann das Blasformwerkzeug 100 nicht gezeigte Auswerfer aufweisen. Zur Herstellung eines weiteren Behälters 260 werden die Schieber 170 nun wieder in ihre innere Anfangsposition (siehe 1) verschoben.
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Alternativ zu der vorausgehend erläuterten Vorgehensweise kann vorgesehen sein, dass der Behälter 260 bereits beim ersten Schließen des Formwerkzeugs 100 im Wesentlichen ausgeformt bzw. fertiggeformt wird, sodass die Behälterhälften 230, 240 nach dem Bestücken mit Einbauteilen 250 beim zweiten Schließen des Formwerkzeugs 100 (mit oder gegebenenfalls auch ohne Innendruck) nur noch gefügt werden.
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Alternativ zu der vorausgehend erläuterten Vorgehensweise kann außerdem vorgesehen sein, dass durch das seitliche Abziehen des umlaufenden Abschnitts 210 nur Dünnstellen erzeugt werden (ohne Abreißen), die dann nachfolgend mithilfe der Heißdrahtschneider 180 durchtrennt werden.
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8 zeigt schematisch einen Heißdrahtschneider 180, der ein Heißdrahtschneidelement 181 aufweist, das an zwei ausfahrbaren Stößeln 182 befestigt bzw. dazwischen gespannt ist, über die auch die elektrische Kontaktierung zwecks Widerstandserwärmung erfolgt. Die Stößel 182 werden mithilfe von elektrischen, pneumatischen oder hydraulischen Stößelantrieben 183 betätigt, die von einer Werkzeug- oder Maschinensteuerung gesteuert werden. Bei entsprechender Ausgestaltung können die Stößel 182 zugleich auch als Auswerfer fungieren. Wie oben bereits erläutert, kann ein einzelnes Heißdrahtschneidelement 181 (d. h. nur ein Draht) vorgesehen sein, das mittels mehrerer Stößel 182, die quasi als Stützpunkte dienen, um die Werkzeugkavität 130 herumgeführt, d. h. umlaufend ausgebildet ist. Ebenso können mehrere, insbesondere unabhängig voneinander betreibbare, Heißdrahtschneidelemente 181 vorgesehen sein, die sich jeweils zwischen wenigstens zwei Stößeln 182 erstrecken und bevorzugt nur in kritischen Bereichen angeordnet sind.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Blasformwerkzeug
- 110
- Werkzeugteil
- 115
- Grundplatte
- 120
- Werkzeugteil
- 125
- Grundplatte
- 130
- Werkzeugkavität
- 135
- Werkzeugsegment
- 137
- Schneideinrichtung
- 140
- Krallenpaar(e)
- 141
- Haltekralle
- 142
- Abreißkralle
- 150
- Kammer
- 160
- Werkzeugspalt
- 170
- Schieber
- 180
- Heißdrahtschneider
- 181
- Heißdrahtschneidelement
- 182
- Stößel
- 183
- Stößelantrieb
- 190
- Heizeinrichtung
- 200
- Vorformling
- 210
- Abschnitt
- 220
- Behälter
- 230
- Behälterhälfte
- 240
- Behälterhälfte
- 250
- Einbauteil(e)
- 260
- Kunststoffbehälter
- A
- Abfallstück
- A'
- Kunststoffbrücken/Kunststofffäden
- S
- Schließrichtung
- v
- Vertikale
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10064801 A1 [0004]
- DE 102009030492 A1 [0004]
- DE 102012001928 A1 [0004]
- DE 102013203085 A1 [0005]
- EP 2769825 A1 [0005]
- DE 102017202839 [0006, 0016, 0027]
- DE 102018204145 [0006, 0015, 0025]
- DE 102004061476 A1 [0007]
- DE 102006028095 A1 [0007]