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Beschreibung Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines hohlen
Kunststoffkörpers Die Erfindung betrifft die Herstellung eines hohlen Kunststoffkörpers,
insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines hohlen Kunststoffkörpers
unregelmäßiger Gestalt. Eine solche unregelmäßige Gestalt ist z. B. dadurch gegebenidaß
der Körper einen Vorsprung besitzt, der von der Außenfläche des Körpers absteht.
Ausserdem soll die Herstellung eines Kunststoffkörpers mit wechselnder Materialzusammensetzung
ermöglicht sein. Speziell betrifft die Erfindung eine Blasformethode zur Herstellung
eines hohlen Kunststoffkörpers gewünschter Form, der nach herkömmlichen Blasformverfahren
nicht hergestellt werden kann.
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Zur Erläuterung der Erfindung soll zunächst der Stand der Technik
erläutert werden, wozu auf die Zeichnung Bezug
genommen wird. Wenn
man einen hohlen Kunststoffkörper 2 herstellen will, der einen von der Außenfläche
eines Hauptkörpers 2' nach auBen abstehenden Vorsprung 1 aufweist, so wird nach
dem herkömmlichen Verfahren zunächst der Hauptkörper 2' durch Blasformen hergestellt,
und anschliessend wird der nach einem geeigneten Verfahren, z. B. durch Spritzguß,
hergestellte Vorsprung an dem Hauptkörper 2' befestigt. Diese Vorgehensweise ist
insofern nachteilig, als mehrere separate Verfahrens schritte zum Herstellen erforderlich
sind und außerdem die Verbindung zwischen dem Hauptkörper 2' und dem später angebrachten
Vorsprung 1 eine relativ geringe Festigkeit aufweist und mithin nicht besonders
zuverlässig ist. Andererseits kann aber auch der Vorsprung 1 zusammen mit dem Hauptkörper
2' gleichzeitig durch Blasformen hergesteLlt werden. In diesem Fall jedoch wird
notwendigerweise ein beträchtlich großer Grat gebildet, was zur Verteuerung des
Produkts wegen des beträchtlichen Zeitaufwands zum Entfernen des Grats führt, ganz
zu schweigen von der erheblichen Materialverschwendung.
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Außerdem ist es manchmal erwünscht, daß ein hohler Kunststoffkörper
abhängig von der jeweiligen Stelle des Körpers in seiner Zusammensetzung differiert,
so daß unterschiedliche Eigenschaften des Körpers erzielt werden. Beispielsweise
soll ein hohles Kunststoffrohr häufig einen relativ
harten Abschnitt
besitzen, um mit einer Metallpassung oder dergleichen verbunden zu werden, während
ein anderer Abschnitt des Rohrs relativ weich sein soll, damit dieser Abschnitt
leicht gebogen werden kann. Bei einem Rohr mit solchen Eigenschaften würden im Stand
der Technik zuerst unterschiedliche Abschnitte separat hergestellt und dann zusammengefügt
werden, um das Endprodukt zu erhalten. Diese Vorgehensweise ist aber insofern nachteilig,
als erstens mehrere zeitraubende und mithin teure Verfahrensschritte durchzuführen
sind und außerdem die Widerstandsfähigkeit des fertigen Produkts nicht besonders
hoch ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben aufgezeigten Nachteile
zu vermeiden und ein verbessertes Verfahren sowie eine verbesserte Vorrichtung zum
Herstellen eines hohlen Kunststoffkörpers anzugeben, wobei der Kunststoffkörper
einen von der Außenfläche des Körpers nach außen abstehenden Vorsprung aufweisen
soll. Das Verfahren und die Vorrichtung sollen es ermöglichen, praktisch jede beliebige
Form und Struktur herzustellen. Der hohle Kunstauch stoffkörper soll/lokal unterschiedliche
Materialzusammenkönnen setzungen und Eigenschaften besitzenl Schließlich soll durch
die Erfindung ermöglicht werden, einen hohlen Kunststoffkörper herzustellen, der
einen komplizierten Aufbau besitzt,
wobei die Anzahl der Verfahrens
schritte jedoch relativ niedrig sein soll.
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Die Lösung der obigen Aufgabe bzw. der oben genannten Teilaufgaben
ist in den Patentansprüchen gekennzeichnet.
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Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der
Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines
hohlen Kunststoffkörpers mit einem sich nach außen erstreckenden Vorsprung, Fig.
2 eine Vorderansicht einer Vorrichtung zum Herstellen eines hohlen Kunststoffkörpers
gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, Fig. 3 eine schematische Darstellung
einer modifizierten Ausführungsform mit einer separaten Zuführleitung zum Zuführen
zusitzlichen Formmaterials, Fig. 4 eine Draufsicht auf eine Formhälfte mit einer
Auskehlung, die einen nach außen vorspringenden Vorsprung 1Oa besitzt,
Fig.
5 eine schematische Darstellung einer Form mit einer oberen und einer unteren Formhälfte,
wobei die beiden Formhälften kurz vor der gegenseitigen Berührung stehen und ein
Parison 13 sowie ein Klumpen Formmaterial in die Form eingebracht sind, Fig. 6 eine
Längsschnittansicht eines Kunststoffbehälters mit dreischichtigem Aufbau, der mit
Hilfe der Erfindung herstellbar ist, Fig. 7 eine schematische Darstellung einer
Blasformmaschine gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, Fig. 8a bis
8c schematische Längsschnittansichten verschiedener hohler Kunststoffkörper, die
sich in vorteilhafter Weise mit der in Fig. 7 gezeigten Maschine herstellen lassen,
Fig. 9 eine schematische Skizze einer modifizierten Blasformmaschine gemäß einer
weiteren Ausführungsform der Erfindung, Fig. 10 eine Längsschnittansicht eines Parisons
P' mit einer lokalen Zweischichtstruktur zur Herstellung eines Kunststoffkörpers
mit zwei Schichten unterschiedlichen Materials,
Fig. 11 eine Schnittansicht
einer weiter modifizierten Blasformmaschine gemäß einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung, und Fig. 12 eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Blasformmaschine, die sich zur Herstellung eines Kunststoffkörpers
mit Dreischichtstruktur eignet.
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Fig. 2 zeigt eine Blasformmaschine nach der Erfindung. Ein Speicher
3 speichert Formmaterial, bei dem es sich um irgend ein beliebiges, bekanntes Kunststoffmaterial
handelt, welches sich zum Blasformen eignet. Ein Ausbringrohr 4 ist am Boden des
Trichters 3 angeordnet, steht mit diesem in Verbindung und verläuft horizontal.
Am vorderen Ende des Ausbringrohrs 4 befindet sich eine Extrudierdüse 5. In dem
Ausbringrohr 4 ist drehbar eine Auger-Schnecke 6 gelagert. Die Außenfläche des Rohres
4 ist von einem Heizband 7 umwickelt, so daß das durch das Rohr 4 transportierte
Formmaterial in einen geschmolzenen Zustand gebracht wird, so daß das Material fließfähig
wird. Wenn die Schnecke 6 angetrieben wird, so daß sie sich dreht, wird Formmaterial
aus dem Trichter 3 durch das Ausbringrohr 4 gefördert, und das so geförderte Material
wird aufgrund der über das Hetsband 7 aufgebrachten Wärme geschmolzen. Das geschmolzene
Material
wird in Richtung des vorderen Endes des Rohres zur Extrudierdüse 5 transportiert.
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Das auf diese Weise transportierte geschmolzene Formmaterial wird
aus der Düse 5 in Form eines Parisons extrudiert, welcher anschließend in eine erste
Auskehlung (in Fig. 2 gestrichelt dargestellt) in einer ersten Formhälfte 9 eingebracht
wird. Die erste Formhälfte 9 ist ihrerseits auf einem Drehtisch montiert. Oberhalb
des Drehtisches befinden sich an einer anderen Stelle eine zweite Formhälfte 14,
in der eine zweite Auskehlung eingearbeitet ist, welche einen Formhohlraum definiert,
der der äußeren Gestalt eines zu formenden Kunststoffkörpers entspricht, wenn die
zweite Formhälfte mit der ersten Formhälfte passend in Berührung gebracht ist. Die
zweite Formhälfte 14 ist vertikal beweglich gelagert und kann dadurch mit der ersten
Formhälfte 9 in Berührung gebracht werden, wenn letztere unter der zweiten Formhälfte
positioniert ist. Obschon dies nicht speziell dargestellt ist, weil es dem Fachmann
geläufig ist, werden die erste und die zweite Formhälften 9, 14, wenn sie miteinander
in Berührung gebracht sind, zusammengeklammert, und man kann unter Druck stehendes
Gas in das zwischen denzusammengeklemmten Formhälften befindliche Parison einbringen,
um dadurch
eine Blasformung durchzuführen. Anschließend, wenn das
Parison hinreichend weit abgekühlt ist, so daß es den geformten Zustand beibehält,
wird die zweite Formhälfte 14 nach oben bewegt, so daß sie sich von der ersten Formhälfte
9, die fest auf dem Drehtisch montiert ist, trennt. Die in Fig. 2 gezeigte Maschine
hat den Vorteil, daß zwei oder noch mehr erste Formhälften 9 auf dem Drehtisch angeordnet
werden können, damit unterschiedliche Verfahrensschritte parallel ablaufen können.
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Die in Fig. 2 gezeigte Maschine kann in vorteilhafter Weise so wie
in Fig. 3 gezeigt ausgebildet sein, um zum Herstellen eines hohlen Kunststoffkörpers
zu dienen, der einen Vorsprung aufweist, wie in Fig. 1 dargestellt ist. Der Aufbau
nach Fig. 3 besitzt ein Bypass-Rohr 4a, das von dem Ausbringrohr 4 abzweigt. Das
Bypass-Rohr 4a besitzt ein Steuerventil 4b, welches das öffnen und das Schließen
des Bypass-Rohres 4a steuert. Fig. 4 zeigt einen Grundriß der ersten Formhälfte
9 mit der darin gebildeten Auskehlung, die einen Formhohlraum definiert, wenn die
Formhälfte passend in Berührung mit der zweiten Formhälfte 14 gebracht ist. Die
Formhälfte nach Fig. 4 wird zum Herstellen des in Fig. 1 gezeigten hohlen Kunststoffkörpers
verwendet. Dieser Kunststoffkörper enthält den Hauptkörper 2', der rohrförmig ist
und etwa die Form eines S" aufweist, und einen einzelnen
Vorsprung
1, der von der äußeren Umfangsfläche des Hauptkörpers 2' nach außen vorspringt.
Wie in Fig. 4 gezeigt ist, enthält also die in der ersten Formhälfte 9 gebildete
Auskehlung einen etwa S-förmigen Halbrohr-Abschnitt und einen vorspringenden Abschnitt
10a, dessen Form dem Vorsprung 1 entspricht.
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Erfindungsgemäß wird dem S-förmigen Abschnitt der in der ersten Formhälfte
9 ausgebildeten Auskehlung ein aus der Extrudierdüse 5 extrudiertes Parison 13 zugeführt.
Die Extrudierdüse 5 enthält einen Außenzylinder 11 und einen Dorn 12, der den Außenzylinder
11 unter Bildung einer Lücke zwischen Zylinder und Dorn durchsetzt, wobei die Lücke
eine Ringöffnung bildet, die mit dem Ausbringrohr 4 strömungsverbunden ist. Das
auf diese Weise gebildete Parison 13 ist also geschmolzenes Formmaterial, das aus
der Düse 5 extrudiert wird, wenn es von dem Ausbringrohr 4 durch die zwischen Außenzylinder
11 und Dorn 12 gebildete Ringöffnung ausgetragen wird. Andererseits wird das in
dem Ausbringrohr 4 befindliche, geschmolzene Formmaterial auch dem vorspringenden
Abschnitt 10a in der ersten Formhälfte 9 zugeführt, und zwar über das Bypass-Rohr
4a, indem das Ventil 4b betätigt wird. Das über das Bypass-Rohr 4a zugeführte geschmolzene
Formmaterial hat die Form eines Klumpens, und dieser Klumpen ist vorzugsweise in
seinem Volumen etwas
größer als der Vorsprung-Hohlraum, der durch
den vorspringenden Abschnitt 10a definiert wird, wenn die beiden Formhälften miteinander
in Berührung stehen. Es sei jedoch hierzu bemerkt, daß dann, wenn in dem Trichter
3 befindliches Formmaterial in ausreichend geschmolzenem Zustand vorliegt, es teilweise
aus dem Trichter 3 von Hand oder mit einem geeigneten Werkzeug entnommen und in
den vorspringenden Abschnitt 10a der ersten Formhälfte 9 eingebracht werden kann.
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Der Zustand, in welchem das Parison 13 in dem S-förmigen, rohrförmigen
Auskehlungsabschnitt 10 und der Klumpen 8 geschmolzenen Formmaterials in dem Vorsprungsabschnitt
10a der ersten Formhälfte 9 eingebracht sind, ist in Fig. 5 dargestellt. Nachdem
das Parison 13 und der Klumpen 8 sich in der in Fig. 5 dargestellten Lage befinden,
wird die zweite Formhälfte 14 passend in Berührung mit der ersten Formhälfte 9 gebracht,
wie in Fig. 5 durch Pfeile angedeutet ist. Anschließend werden die erste und die
zweite Formhälfte 9 und 14 miteEnander verklemmt, und es wird in das Parison 13,
das sich in dem durch die Formhälften 9 und 14 befindlichen Formhohlraum befindet,
unter Druck stehendes Gas eingeleitet, um eine Blasformung zu bewirken. Überraschenderweise
hat sich herausgestellt, daß dann, wenn unter diesen Umständen eine Blasformung
durchgeführt
wird, sich der Klumpen 8 gut mit dem Parison 13 vereinigt
und dadurch der Kunststoffkörper eine einheitliche Struktur erhält. Um eine ausgezeichnete
Festigkeit zwischen dem sich ergebenden Rohrabschnitt 2' und dem Vorsprung 1 zu
erhalten, ist es lediglich notwendig, daß der Klumpen 8 ein geringfügig größeres
Volumen erhält als durch die Vorsprungs-Ausnehmung, die durch die Vorsprungsabschnitte
10a in den beiden Formhälften 9 und 14 definiert wird, vorgegeben ist.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel hat der Klumpen 8 das gleiche
Material wie das Parison 13. Allerdings kann der Klumpen 8 auch aus einem anderen
Material als das Parison 13 bestehen, wichtig ist jedoch, daß das Material des Klumpens
8 mit dem Material des Parisons 13 gemeinsam formbar ist, wenn man unterschiedliche
Materialien verwendet. Daher bestehen das Parison 13 und der Klumpen 8 vorzugsweise
aus dem selben Material.
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Nach dem Einbringen von-Druckgas bleiben die Formhälften 9 und 14
eine vorbestimmte Zeit lang zusammengeklemmt, bis das geformte Parison und der Klumpen
soweit abgekühlt sind, daß sie formbeständig sind. Anschließend werden die Formhälften
9 und 14 voneinander getrennt, um das fertige Kunststoffprodukt zu entnehmen.
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Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, läßt sich durch die Erfindung
die Bildung eines Grats selbst dann minimieren, wenn der herzustellende Kunststoffkörper
einen Vorsprung hat, der sich ein beträchtliches Stück von der Außenoberfläche des
Körpers nach außen erstreckt. Die Minimierung von Gratbildungen bedeutet eine Minimierung
der zur Gratentfernung erforderlichen Nachbearbeitung und eine Minimierung der Materialvergeudung.
Da außerdem der Klumpen 8 nach dem Blasformen einstückig mit dem Parison 13 wird,
erhält man einen Kunststoffkörper gleichmäßigen Aufbaus auch dann, wenn der Kunststoffkörper
unregelmäßige Gestalt hat, beispielsweise einen Vorsprung besitzt. Hierdurch erhält
man ein Produkt, dessen Lebensdauer und Widerstandsfähigkeit hervorragend sind.
Das erfindungsgemäß hergestellte Produkt kann vorteilhaft als Leitung eingesetzt
werden, die, starken Vibrationen ausgesetzt ist, z. B. als Leitung in einer Klimaanlage
für ein Kraftfahrzeug.
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Fig. 6 zeigt einen weiteren Kunststoffkörper c mit Mehrschichtstruktur.
Dieser Körper läßt sich vorteilhaft nach dem erfindungsgemäßen Blasformverfahren
mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung herstellen. Der Körper C ist ein flaschenähnlicher
Behälter und hat mit Ausnahme seines Öffnungsteils 22 einen dreischichtigen Aufbau.
Der Körper 21 des Behälters C enthält relativ starre Außen- und
Innenschichten
21a, 21c und eine Schaummaterialschicht 21b, die zwischen der äußeren und inneren
Schicht 21a, 21c eingeschlossen ist. Der Behälter hat also eine hervorragende Wärmeisolierung,
obschon die Steifigkeit nicht besonders stark ausgeprägt ist. Der Mündungsabschnitt
22 ist als Einzelschicht aus relativ starrem Material gebildet, da die Mündung ein
Außengewinde aufweist. Wenn man einen solchen Behälter C nach einem typischen Verfahren
nach dem Stand der Technik herstellt, werden zuerst der Körper- und der Mündungsabschnitt
21 und 22 separat hergestellt, und anschließend werden diese Abschnitte mittels
eines Klebers oder nach einem anderen Verfahren vereinigt. Dieses bekannte Verfahren
ist jedoch insofern nachteilig, als der sich ergebende Aufbau eine geringe Lebensdauer
aufweist, weil die mechanische Festigkeit und Haltbarkeit des Behälters zwischen
Körperabschnitt und Mündungsabschnitt 21, 22 relativ schwach ist. AuBerdem hat das
bekannte Verfahren den Nachteil, daß mehrere Verfahrensschritte notwendig sind,
es muß nämlich der Körperabschnitt 21 mit dem Mündungsabschnitt 22 in einem separaten
Verfahrensschritt vereinigt werden.
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Fig. 7 zeigt schematisch eine Maschine zum Herstellen eines hohlen
Kunststoffkörpers mit Bereichen unterschiedlicher
Materialzusammensetzungen.
Dieser Aufbau läßt sich leicht in der in Fig. 2 gezeigten Maschine einsetzen. Die
Vorrichtung nach Fig. 7 kann zum Herstellen verschiedener Arten hohler Kunststoffkörper
dienen, die Bereiche unterschiedlicher Materialzusammensetzungen aufweisen. Einige
Beispiele für solche mit der Vorrichtung nach Fig. 7 herstellbare hohle Kunststoffkörper
sind in den Fig. 8a bis 8c dargestellt. Ein in Fig. 8a gezeigter hohler Kunststoffkörper
P enthält einen Balgabschnitt P2 und ein Paar glatter Rohrabschnitte P10 und P11,
wobei diese beiden an jeweils ein Ende des Balgabschnitts P2 anschließen. Bei dem
dargestellten Beispiel besteht der Balgabschnitt P2 aus relativ weichem Material,
beispielsweise Polyäthylen geringer Dichte (LD-PE), während die glatten Rohrabschnitte
P10 und P11 aus relativ steifem Material bestehen, beispielsweise Polyäthylen hoher
Dichte, so daß das Rohr P eine erhöhte Streckfähigkeit erhält.
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Fig. 8b zeigt einen weiteren hohlen Kunststoffkörper J mit einem Rohrabschnitt
J1 aUS relativ starrem Material und einem Paar Anschlußabschnitte J2, die jeweils
aus relativ weichem Material bestehen. Ein solches Rohr J kann mit dem Verbindungsabschnitt
J2 leicht an einen anzuschließenden Gegenstand angepaßt werden. Fig. 8c zeigt ein
Kniestück V, welches einen gekrümmten Rohrabschnitt V2 aus
relativ
weichem Material und ein Paar Verbindungsabschnitte V1 enthält, die beide aus relativ
hartem Material bestehen.
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Sämtliche dargestellten Teile enthalten jeweils Zonen aus unterschiedlichen
Materialien mit unterschiedlichen Eigenschaften. Solche Produkte lassen sich vorteilhaft
mit der in Fig. 7 gezeigten Apparatur herstellen.
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Wie Fig. 7 zeigt, sind an eine Extrudierdüse 26 zwei Ausbringrohre
23,und 27 angeschlossen, die zu jeweils einem (nicht gezeigten) Trichter führen.
Die Ausbringrohre 23 und 24 definieren Ausbringkanäle 23a bzw. 24a, von denen jeder
mit einer Auger-Schnecke 25 ausgestattet ist. Die beiden Rohre 23 und 24 haben einen
ähnlichen Aufbau wie das Ausbringrohr bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel,
so daß bei Antrieb der Schnecken 25 das geschmolzene Formmaterial, typischerweise
thermoplastisches Material, von dem jeweiligen Trichter zu der Düse gefördert wird.
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Die Düse 26 besitzt einen Dorn 26a mit konvergierendem Unterende.
Der Dorn verläuft vertikal und befindet sich in der Mitte der Düse 26. Der Dorn
26a besitzt eine Mittelbohrung 26a1, die den Dorn 26a in Längsrichtung durchsetzt
und mit einer Druckgasquelle, wie einem Luftkompressor 26a2, strömungsverbunden
ist. Die Düse 26 besitzt außerdem einen Strömungskanal 27, der zwischen der Außenfläche
des Dorns 26a
und einer Unterteilungswand 26b in der Düse 26 definiert
ist, und der mit dem Ausbringkanal 23a über ein Ventil 29 strömungsverbunden ist.
Die Düse 26 besitzt weiterhin einen zweiten Kanal 28 in Form eines zu dem ersten
Kanal 27 konzentrischen Rings, wobei der zweite Strömungskanal 28 zwischen der Unterteilungswand
26b und einem Körper 26c der Düse 26 definiert ist. Die unteren Enden des ersten
und des zweiten Strömungskanals 27 und 28 treffen sich an einem Punkt in der Nähe
der Unterseite der Düse 26, wodurch eine Parison-Austragöffnung 26d zwischen dem
Düsenkörper 26c und dem unteren Ende des Dorns 26a gebildet wird. Der erste Strömungskanal
27 ist mit dem Ausbringkanal 23a über ein Ventil 29 verbunden, während der zweite
Strömungskanal 28 mit dem Ausbringkanal 24a über ein Ventil 30 verbunden ist. Die
Düse 26 befindet sich oberhalb einer (nicht gezeigten) Formhälfte, wenn aus der
Düse 26 ein Parison P extrudiert wird.
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Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, befinden sich die Ventile
29 und 30 zwischen dem ersten Kanal 27 und dem Ausbringkanal 23a bzw. zwischen dem
zweiten Kanal 28 und dem Ausbringkanal 24a, und die Ventile 29 und 30 sind mit einer
Steuereinheit 31 verbunden. Hierdurch wird unter Steuerung durch die Steuereinheit
31 erreicht, daß die Ventile 29 und 30 den Durchsatz des durch die jeweiligen
Kanäle
strömenden geschmolzenen Formmaterials steuern. In der bevorzugten Ausführungsform
besitzt die Steuereinheit 31 einen Mikrocomputer, der die Betätigung jedes der Ventile
29 und 30 nach Maßgabe eines ausgewählten Programms steuert, das in einem ebenfalls
in der Steuereinheit 31 vorgesehenen Speicher gespeichert ist. Außerdem ist wichtig,
daß die Betätigung jedes der Ventile 29 und 30 einhergeht mit dem Betrieb der zugehörigen
Schnecken 25, um zu verhindern, daß der Druck innerhalb jedes der Kanäle 23a und
24a übermäßig stark wird. Außerdem ist eine Kombination einer Lichtquelle LS und
eines Photodetektors PD vorgesehen, wobei diese beiden Teile einander gegenüberliegend
in einer vorbestimmten Entfernung von der Düse 26 vorgesehen sind. Die Lichtquelle
LS richtet einen Lichtstrahl auf den Photodetektor PD, der ein Signal an die Steuereinheit
31 gibt, um den Betrieb der beiden Ventile 29 und 30 zu steuern.
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Im folgenden soll ein Verfahren zum Herstellen des in Fig. 8a gezeigten
hohlen-,Kunststoffkörpers unter Verwendung der in Fig. 7 gezeigten Apparatur erläutert
werden.
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Wie oben bereits beschrieben wurde, ist es bei der Herstellung des
Rohres P mit dem Balgabschnitt P2 vorzuziehen, ein weiches Kunstharzmaterial wie
z. B. LD-PE für den Balgabschnitt P2 zu verwenden, während für die anderen
Abschnitte
P10 und P11 ein hartes Kunstharzmaterial verwendet wird, z. B. Polyäthylen hoher
Dichte (HD-PE). Alternativ jedoch kann eine Kombination aus hartem Vinylchlorid
und weichem Vinylchlorid verwendet werden. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel werden
weiches und hartes Kunstharzmaterial ausgewählt, deren Affinität gewährleistet,
daß sie an der Übergangsstelle fest zusammenhalten, so daß eine einstückige Struktur
mit gradueller Xnderung der Materialzusammensetzung erhalten wird. Man kann jedoch
auch eine Kombination aus hartem und weichem Kunstharzmaterial mit relativ schwacher
Affinität verwenden, indem man zwischen beiden Materialien ein Klebemittel vorsieht.
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Zum Zwecke der Erläuterung soll hier angenommen werden, daß das HD-PE
dem ersten Ausbringrohr 23 zugeführt wird, während das LD-PE dem zweiten Ausbringrohr
24 zugeführt wird. Somit fließt das HD-PE im geschmolzenen Zustand durch das Ventil
29, wenn dieses geöffnet ist, in den ersten Strömungskanal 27 der Düse 26, um die
Austragöffnung 26d zu erreichen. Andererseits strömt LD-PE in geschmolzenem Zustand
durch das geöffnete Ventil 30 in den zweiten Strömungskanal 28, um die Austragöffnung
26d zu erreichen.
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Um zunächst einen Parison-Abschnitt plO entsPrechend dem Rohrabschnitt
P10 des Rohres P, bestehend aus HD-PE, zu
formen, wird das Ventil
29 geöffnet, und die erste Ausbringeinheit 23 wird in Gang gesetzt, während das
Ventil 30 geschlossen bleibt und die zweite Ausbringeinheit 24 ruht. Sobald das
Parison p10 mit einer Länge 110 entsprechend der Länge L10 des Rohrabschnitts P10
des Produkts P ausgetragen ist, liefert die Steuereinheit 31 ein Signal an das Ventil
29, um es zu schließen, und an die erste Ausbringeinheit 23, um sie stillzusetzen.
Gleichzeitig wird das Ventil 30 geöffnet und die zweite Ausbringeinheit 24 in Gang
gesetzt. Hierdurch wird aus der Düse 26 über die Austragöffnung 26d Material ausgetragen,
welches von HD-PE auf LD-PE wechselt, wobei letzteres zur Formung des Balgabschnitts
P2 des Produkts P dient.
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Da nun die Austragöffnung 26d ein Stück von den Ventilen 29 und 30
entfernt ist, erfolgt der Wechsel der Materialien nicht unmittelbar nach dem Schließen
und Öffnen der Ventile 29 und 30, sondern der Materialwechsel erfolgt graduell von
dem einen Material zu dem anderen Material, wenn das Material aus der Austragöffnung
26d austritt. Also wird, wie in Fig. 7 angedeutet ist, die Übergangsstelle zwischen
den beiden Abschnitten in dem ausgetragenen Parison bezüglich der Längsachse des
ausgetragenen Parisons geneigt. Dies kann man als Vorteil insofern ansehen, als
die Materialänderung nicht abrupt stattfindet und mithin
ein gradueller
Übergang der mechanischen Festigkeit entsteht.
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Nach dem Austragen des Parisons p2 des LD-PE über einen Längenabschnitt
l2, der der Längs L2 des Balgabschnitts P2 entspricht, liefert die Steuereinheit
31 wiederum ein Steuersignal, durch welches das Ventil 29 geöffnet und die erste
Ausbringeinheit 23 in Gang gesetzt wird, während das Ventil 30.geschlossen und die
zweite Ausbringeinheit 24 gestoppt wird. Hierdurch ändert sich das aus der Austragöffnung
26d ausgetragene Material nach und nach von LD-PE auf HD-PE. Dann wird der ausgetragene
Parison in eine Nut einer (nicht gezeigten) Boden-Formhälfte eingebracht, die sich
unterhalb der Düse 26 befindet. Anschließend wird die obere Formhälfte auf die untere
Formhälfte geklammert, und es wird unter Druck stehendes Gas in den Parison, der
sich zwischen den zusammengeklemmten Formhälften befindet, eingebracht. Das unter
Druck stehende Gas wird über den Luftkanal 26a1 von der Druckgasquelle 26a2 eingeblasen.
Auf diese Weise erfolgt eine Blasformung, und man erhält ein geformtes Kunststoffprodukt
P mit einem Balgabschnitt P2 erhöhter Streckfähigkeit.
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Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel werden die vorzugsweise
als Sperrventile ausgebildeten Ventile 29 und
30 in Verbindung
mit dem Betrieb der ersten und der zweiten Ausbringeinheit 23 und 24 geöffnet und
geschlossen, um einen Materialwechsel an der Austragöffnung 26d zu erzielen. Als
alternatives Verfahren ist es jedoch möglich, das Umschalten zwischen den ausgetragenen
Materialien dadurch zu bewirken, daß die Betriebsbedingungen der ersten und der
zweiten Ausbringeinheit 23 und 24 gesteuert werden, während die Ventile 29 und 30
unbetätigt bleiben. In diesem Fall würde der Grenzflächenbereich zwischen den beiden
Abschnitten unterschiedlichen Materials noch mehr geneigt sein, und dieser Grenzbereich,
in dem zwei unterschiedliche Materialien vorhanden wären, würde noch größer ausfallen.
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Fig. 9 zeigt eine modifizierte Apparatur, die der in Fig.
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7 dargestellten Apparatur in vieler Hinsicht ähnelt. Deshalb werden
für gleiche oder ähnliche Teile gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet. Bei
dieser Ausführungsform sind in den Kanälen, durch die der Austragöffnung 26d der
Düse 26 geschmolzenes Formmaterial zugeführt wird, vorgesehen, was einen Unterschied
zu dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel darstellt. Bei dem in Fig. 9 gezeigten
Aufbau ist der Dorn 32 mit einer Antriebseinheit 33, z. B. einer Zylindereinheit,
gekoppelt, wodurch der Dorn 32 sich
in bezug auf die Düse 26 nach
unten und nach oben zu bewegen vermag. Die Antriebseinheit 33 steht außerdem in
Verbindung mit der Steuereinheit 31, so daß ihr Betrieb nach Maßgabe eines von der
Steuereinheit 31 kommenden Signals gesteuert wird. Wie weiter unten noch deutlicher
werden wird, wird die Strömung des geschmolzenen Formmaterials durch den ersten
Strömungskanal 27 durch die relative Lage zwischen Dorn 32 und Düse 26 gesteuert.
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In der Apparatur nach Fig. 9 ist der Dorn 32 mit einem nach außen
ragenden Rücken 34 ausgestattet, der sich durchgehend um den gesamten Umfang des
Dorns erstreckt und sich an einer Stelle in der Nähe des unteren Dornendes befindet.
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Außerdem besitzt eine zylindrische Zwischenwand 26b, die von der Mischstelle
zwischen dem ersten und dem zweiten Strömungskanal 27 und 28 in der Düse 26 nach
unten absteht, in ähnlicher Weise einen nach innen vorspringenden Rücken 35, der
sich durchgehend über den Umfang der Wand erstreckt und am unteren Teil der Wand
ausgebildet ist.
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Die Rücken 34 und 35 haben eine solche Höhe, daß sie in Dichtungsberührung
miteinander gebracht werden können, wenn der Dorn 32 in seine obere Grenzstellung
nach oben gezogen wird. Befindet sich also der Dorn 32 in seiner oberen Grenzstellung,
so daß die Rücken 34 und 35 dichtend aneinander liegen, so wird der erste Strömungskanal
27
blockiert, mit der Folge, daß kein Material über die Öffnung
26d aus dem ersten Strömungskanal 27 ausgetragen werden kann. Dies hat den Effekt,
daß die Zufuhr des Materials aus dem ersten Strömungskanal 27 zu der Austragöffnung
26d dadurch gesteuert werden kann, daß man die Lage des Dorns 32 bezüglich der Düse
26 einstellt.
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Die Vorrichtung nach Fig. 9 eignet sich zur Herstellung eines hohlen
Kunststoffkörpers mit Doppelschichtstruktur.
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Wenn ein Parison p' mit Doppelschichtstruktur erzeugt werden soll,
wie sie in Fig. 10 skizziert ist, wird der Dorn 32 zunächst in seiner oberen Grenzstellung
eingestellt, in der die Rücken 34 und 35 einander berühren und dadurch den ersten
Strömungskanal blockieren, und das aus der Öffnung 26d ausgetragene geschmolzene
Formmaterial kommt lediglich von dem zweiten Strömungskanal 28, wodurch ein Einzelschicht-Abschnitt
P12 gebildet wird. Dann wird der Dorn 32 nach unten bewegt, so daß sich die Rücken
34 und 35 voneinander lösen und dadurch den ersten Strömungskanal 37 öffnen, so
daß anderes geschmolzenes Formmaterial zu der öffnung 26d aus dem ersten Strömungskanal
27 gelangen und dadurch ein Parison p2, mit Doppelschichtstruktur gebildet werden
kann. Anschließend wird der Dorn 32 wieder nach oben gezogen, um den Rücken 34
in
Kontakt mit dem Rücken 35 zu bringen und dadurch erneut den ersten Strömungskanal
27 zu blockieren und dadurch nur das Material aus dem zweiten Strömungskanal 28
zu der Öffnung 26d zu lassen. Hierdurch erhält man einen Parison p', wie er in Fig.
10 gezeigt ist, indem lediglich der Dorn 32 in bezug auf die Düse 26 bewegt wird.
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Da bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel die Rücken 34 und
35, die gemeinsam als Ventil arbeiten, dichter an der Austragöffnung 26d gelegen
sind, wird die Zufuhr von Material aus dem ersten Strömungskanal 27 mit einem ausgezeichneten
Ansprechverhalten gesteuert, so daß die Übergangszone zwischen dem Einzelschicht-
und dem Doppelschicht-Abschnitt in dem Parison p' sehr klein gehalten werden kann.
Dies läBt sich unter bestimmten Bedingungen als Vorteil werten. Wenn ein Kunststoffkörper
als Doppelschichtkörper gebildet werden soll, läßt sich der in Fig. 10 gezeigte
Parison p' verwenden. In diesem Fall sind die Einzelschichtabschnitte p11 Ausschuß.
Da diese Abschnitte jedoch aus einem einzigen Material bestehen, kann man die Abschnitte
zur Wiederverwendung sammeln.
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Die Vorrichtung nach Fig. 9 läßt sich außerdem zur Herstellung der
in den Fig. 8a bis 8c dargestellten Kunststoffkörper verwenden. In diesem Fall erfolgt
das Umschalten
des Materials durch Steuern der Betriebsbedingung
der zweiten Austrageinheit 24, wobei der Dorn 32 in seiner abgesenkten Stellung
gehalten wird und dadurch die Rücken 34 und 35 voneinander getrennt sind. Als alternative
Konstruktion, die sich zur Durchführung des Umschaltens zwischen zwei Formmaterialien,
die aus der Austragöffnung 26d ausgetragen werden soll, eignet, kann man ein Ventil,
welches ähnlich ist wie das in Fig. 7 gezeigte Ventil 30, verwenden, vorzugsweise
an der Übergangsstelle zwischen dem zweiten Ausbringkanal 24a und dem zweiten Strömungskanal
28.
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Fig. 11 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der die zylindrische
Zwischenwand 26b so angeordnet und ausgebildet ist, daß sie sich in bezug auf den
Körper 26c der Düse 26 bewegen läßt. Die Zwischenwand 26b besitzt außerdem einen
nach außen vorspringenden Rücken 36, der sich über den gesamten Umfang der AuBenseite
der Wand erstreckt. Außerdem ist ein nach innen gerichteter Rücken 37 an dem Körper
26c der Düse 26 vorgesehen, wobei sich dieser Rücken in ähnlicher Weise durchgehend
über den gesamten Umfang erstreckt. In diesem Fall kann der Dorn 32 in bezug auf
den Körper 26c der Düse 26 eine feste Lage einnehmen. Mit diesem Aufbau läßt sich
die Zwischenwand 26b bezüglich des Dorns 32 und des Körpers der Düse 26 nach
oben
und nach unten bewegen, so daß die Rücken 34 und 35 miteinander in Berührung gebracht
werden, um den ersten Strömungskanal 27 zu blockieren, wenn sich die Zwischenwand
26b in ihrer untersten Stellung befindet, in der die Rücken 36 und 37 voneinander
getrennt sind und dadurch den zweiten Strömungskanal 38 freigeben. Die Rücken 34
und 35 werden voneinander getrennt, um den ersten Strömungskanal 27 zu öffnen, während
die Rücken 36 und 37 miteinander in Berührung gebracht werden, um den zweiten Strömungskanal
28 zu blockieren, wenn sich die Zwischenwand 26b in ihrer obersten Stellung befindet.
Auf diese Weise läßt sich auf einfache Weise ein Umschalten zwischen den Formmaterialien
erreichen, indem lediglich die Zwischenwand 26b nach oben und nach unten bewegt
wird.
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Fig. 12 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, die sich
zum Herstellen von KunststoffkörPern mit Dreischichtaufbau eignet, wie er z. B.
in Fig. 6 dargestellt ist. Bei diesem Aufbau befindet sich eine Zwischenschicht
zwischen zwei VerkleiduSgsschichten. Die Zwischenschicht besteht aus einem anderen
Material als die beiden Verkleidungsschichten. In diesem Fall werden zwei unterschiedliche
Formmaterialien verwendet, und zwar einerseits für die Zwischenschicht und andererseits
für die Verkleidungsschichten. Beide Materialien besitzen gute Affinität
oder
gemeinsame Formbarkeit. Typische Kombinationen solcher Materialien sind nachstehend
angegeben: Verkleidungsschicht Zwischen schicht 1. Polycarbonat Methylmethacrylat-Schaum
2. Polystyren Styren-Butadien-Styren 3. Polypropylen Polystyren-Schaum 4. ABS-Harz
Polystyren-Schaum 5. HD-PE LD-PE Die zwei Formmaterialien, die in Verbindung miteinander
im Rahmen der Erfindung verwendet werden, sind nicht auf die oben angegebenen Beispiele
beschränkt, sondern es sind noch weitere Kombinationsmöglichkeiten offen. Wenn es
aus irgendeinem Grund erwünscht ist, können zwei unterschiedliche Formmaterialien
verwendet werden, die eine geringe Affinität besitzen, vorausgesetzt, daß ein geeignetes
Klebemittel zwischen den beiden benachbarten Schichten aus solchen unterschiedlichen:
Materialien vorhanden ist.
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In der in Fig. 12 dargestellten Vorrichtung ist die Düse 26 mit drei
Strömungskanälen 38, 39 und 40 gebildet, wobei der erste und der dritte Kanal 38
bzw. 40 gemeinsam mit dem zweiten Ausbringkanal 24a strömungsverbunden sind und
der
eingeschlossene, zweite Strömungskanal 39 mit dem ersten Ausbringkanal
23a verbunden ist. Ähnlich wie bei der Vorrichtung nach Fig. 7 sind Ventile 29 und
30 in den jeweiligen Kanälen angeordnet. Um den flaschenähnlichen Kunststoffkörper
22 nach Fig. 6 herzustellen, wird ein Parison mit Dreischichtstruktur zunächst aus
der Austragöffnung 26d ausgetragen, wobei die beiden Ventile 29 und 30 geöffnet
und die erste und die zweite Ausbringeinheit 23 und 24 in Betrieb sind. Dann wird
das Ventil 29 gesperrt und die erste Ausbringeinheit 23 zum Stillstand gebracht,
während das Ventil 30 geöffnet und die zweite Ausbringeinheit 24 in Betrieb gehalten
wird, damit das Formmaterial, welches von der zweiten Ausbringeinheit 24 kommt,
kontinuierlich aus der Austragöffnung 26d ausgetragen wird und dadurch ein Parison
erhalten wird, der eine Doppelschichtstruktur besitzt, die jedoch in Wirklichkeit
eine einzige Schicht bildet, da die beiden Schichten aus dem selben Material bestehen.
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In diesem Fall ist das von der zweiten Ausbringeinheit 24 kommende
Formmaterial relativ hart, so daß derjenige Abschnitt des Parisons, der aus der
Austragöffnung 26d ausgetragen wird, und lediglich das aus der zweiten Ausbringeinheit
24 kommende Material enthält, den Mündungsabschnitt 22 der Plastikflasche C definiert.
Ein bei der
vorliegenden Ausführungsform gebildeter Grat besteht
in erster Linie aus Material aus der zweiten Ausbringeinheit 24, so daß man den
Grat zur Wiederverwendung sammeln kann.
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In einer modifizierten Ausführungsform kann die Zwischenwand 26b,
welche den ersten Kanal 38 von dem zweiten Kanal 39 trennt, so ausgebildet sein,
daß sie nach oben und nach unten bezüglich des Körpers 26c der Düse 26 bewegt werden
kann, um dadurch die Strömung des Formmaterials aus dem zweiten Kanal 39 zu steuern.
In einem solchen Fall, der in bezug auf die vorherigen Ausführungsformen beschrieben
wurde, wird vorzugsweise ein Paar von miteinander in Eingriff kommenden Rücken vorgesehen.
Mit einer solchen Konstruktion läßt sich das Umschalten zwischen den Materialien
mit einer erhöhten Ansprechgeschwindigkeit durchführen, wobei die Menge des Ausschußmaterials
minimiert werden kann. Als weitere Modifikation kann man drei Ausbringeinheiten
vorsehen, jeweils eine für eine der drei Strömungskanäle 38-40. Weiterhin kann man
für jeden der drei Kanäle ein Ventil vorsehen. Mit einem solchen Aufbau lassen sich
Dreischicht-Strukturen herstellen, bei denen die drei Schichten sämtlich aus verschiedenen
Materialien bestehen.
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Beispielsweise läßt sich dann ein Kunststoffkörper mit
Dreischicht-Aufbau
herstellen, der eine Innenschicht aus LD-PE, eine Zwischenschicht aus Äthylen-Vinylacetat
und eine Außenschicht aus HD-PE besitzt.
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