DE2545134C3

DE2545134C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Erwärmen eines Vorformlings aus thermoplastischem Kunststoff

Info

Publication number: DE2545134C3
Application number: DE2545134A
Authority: DE
Inventors: Adolf 2111 Egestorf Appel; Claus Horwege; Wolfgang Reymann; Otto Rosenkranz
Original assignee: KHS Corpoplast GmbH
Current assignee: KHS GmbH
Priority date: 1975-10-08
Filing date: 1975-10-08
Publication date: 1981-01-08
Also published as: DE2545134B2; DE2545134A1; GB1530660A; US4117050A; JPS6121822B2; IT1072596B; JPS5278265A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erwärmen eines Vorformlings aus thermoplastischem Kunststoff auf zum Blasformen eines Hohlkörpers erforderliche, in Längsrichtung des Vorformlings unterschiedliche Endtemperaturen, bei dem der Vorformling mittels eines Warmluftstromes vorgewärmt und danach während Vorüberführens an einer Infrarotstrahlungsquelle unterschiedlich erhitzt wird, und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Durch die unterschiedliche Erwärmung des Vorformlings in seiner Längsrichtung erhält man beim Blasformen, also während des Aufweitevorgangs in der Blasform unterschiedliche Wanddicken des Hohlkörpers, die es ermöglichen, bei einem gerngstmöglirhen Gewicht des Hohlkörpers eine möglichst gi oße Festigkeit zu erzielen.

Ein Temperaturprofil in Längsrichtung des Vorformlings läßt sich mit einer Infrarotstrahlungsquelle erzielen, deren Strahlungsabgabe so geregelt wird, daß bestimmte Längsäbschnitte des Vorformlings abgestuft erhitzt werden. Der regelungstechnische Aufwand zur Einhaltung der innerhalb enger Grenzen liegenden Temperaturen ist Verhältnismäßig groß.

Es ist auch bekannt (US-PS 37 15 109), die an einer Förderkette durch einen Vorwäfmofen transportierten Vorformlinge während Vorüberführens an Infrarotstrahlern Vöfi außen zu erwärmen und dabei die Vorformlinge von innen her mittels einer Heizspirale zu..

erwärmen, bei der die Heizwindungen dort enger aneinanderliegen wo in Längsrichtung des Vorformlings eine höhere Temperatur gewünscht wird.

Die zum Blast.jrmen erforderlichen Temperaturen liegen abhängig von der Art des verwendeten Kunststoffs in engen Grenzen, wobei der untere Wert des Temperaturbereiches durch den Elastizitätsmodul des Kunststoffes und der zulässige obere Wert durch den gewünschten Reckeffekt beim Blasen gegeben ist. Durch das Recken bei möglichst niedriger Temperatur prfolgt eine Festigung der Behälterwandungen. Eine weitere Erschwernis besteht darin, daß die Temperatur an der Innenseite des Vorformlings nicht gemessen werden kann. Wenn sich außerdem im Innern des Vorformlings ein Blasdorn befindet, «.o steht dieser in Wärmeaustausch mit dem Vorformling, so daß dessen Temperatur nicht konstant gehalten werden kann.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht deshalb darin, das Erwärmen der Vorformlinge so vorzunehmen, daß unter Verzicht auf kostspielige Temperaturregeleinrichtungen die für den Blasvorgang erforderlichen Endtemperaturen mit großer Genauig* keit zuverlässig erreicht werden.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das unterschiedliche Erhitzen Während geschwin* digkeilsgesteuerten Bewegens des Vorformlings in seiner Längsrichtung erfolgt

Ein erheblicher Vorteil des erfindungsgemäßen

Verfahrens liegt darin, daß die Strahlungsquelle der infrarotstrahlungsquelle konstant gehalten wird, während die Einwirkungszeit der Infrarotstrahlungsquelle auf den Vorformling in dessen Längsrichtung verändert wird. Dies erfolgt durch eine geschwindigkeitsgesteuerte Relativbewegung zwischen der Infrarotstrahlungsquelle und dem Vorformling, wobei zweckmäßigerweise dessen Geschwindigkeit veränderlich ist

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann das geschwindigkeitsgesteuerte Bewegen des Vorformüngs wegabhängig oder zeitabhängig erfolgen. Es kann also die Geschwindigkeit, mit der der Vorformling an der Infrarotstrahlungsquelle vorüberwandert, entweder zeitabhängig oder wegabhängig gesteuert werden, wobei die wegabhängige Steuerung den Vorteil besitzt '5 daß die Zuordnung der jeweiligen Geschwindigkeit zur Längsabmessung des Vorformlings unmittelbar gegeben ist

Die Vorrichtung mit einem arial verschiebbar angeordneten Adapter zum Halten eines Vorformlings und mit einer feststehenden Infrarotstrahlungsquelle zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet daß die Infrarotstrahlungsquelle ringförmig ausgebildet ist und daß der konzentrisch zur Infrarotstrahiungsquelle angeordnete Adapter zum Ein- und zum Austauschen des Vorformlings entlang der Mittelachse der Infrarotstrahlungsquelle mittels eines Antriebsmotors in seiner Verschiebegeschv, indigkeit steuerbar ist Die Geschwindigkeitssteuerung des Adapters kann erfolgen durch einen in der Drehzahl stufenlos regelbaren Antriebsmotor oder durch mehrere fest einstellbare Drehzahlstufen, die eingeschaltet werden, wenn der Vorformling in der Heizstation bestimmte Wege zurückgelegt hat oder auch nach Ablauf bestimmter Zeitabschnitte. Hierdurch wird die Anordnung der Infrarotstrahler vereinfacht und es läßt sich außerdem der Antrieb für den Adapter zum geschwindigkeitsgesteuerten Ein- und Ausfahren des Vorformling in einfacher Weise ausbilden.

Die Merkmale der restlichen Ansprüche sind auf vorteilhafte Weiterbildung dieser Vorrichtung gerichtet.

Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Vorderansicht einer Blasformmaschine mit einer Infrarotstrahlungsquelle.

Fig. 2 einen Teilschnitt der Blasformmaschine längs der Linie II-11 in F i g. 1 in vergrößertem Maßstab.

Fig. 3 einen Querschnitt durch die Infrarotstrahlungsquelle längs der Linie III-lll in Fig. 2 in größerer Darstellung,

Fig.4 eine Darstellung des Temperaturprofils in Längsrichtung eines Vorformlings und

F i g. 5 eine Darstellung des Temperaturverlaufs eines Vorformlings abhängig von der Zeit und der Erwärmung.

In einer Durchbrechung der Wand 11 einer Blasformmaschine ist eine Welle 21 drehbar gelagert, die auf der Vorderseite der Wand 11 ein Transportrad 22 trägt, das im Wesentlichen aus vier jeweils gleich ausgebildeten Armen 23 besteht Das Transportrad 22 ist schrittweise antreibbar, wobei jeder Schritt aus eitler Drehung von 90° im Uhrzeigersinn besteht.

Jeder Arm 23 trägt einen Adapter 26 zum Erfassen eines Vorformlings P, Der Adapter 26 ist auf dem Arm £5 26 in dessen Längsrichti/ng, also radial verschiebbar angeordnet

Senkrecht unterhalb def WeIHi 21 des Transportrades 22 befindet sich ein Vorwärmofen 28, in dem die Vorformlinge P durch einen Warmluftstrom gleichmäßig auf eine erste Temperaturstufe vorgewärmt werden. Durch eine Entnahmeöffnung 36 des Vonvärmofens 28 wird von dem senkrecht darüberstehenden Adapter 26 ein vorgewärmter Vorformling Pentnommen.

Darauf wird das Transportrad 22 im Uhrzeigersinn um 90° gedreht und der Vorformling P gelangt vor eine Heizstation 40, die im wesentlichen aus ringförmig angeordneten Infrarotstrahlern 103 mit Metallreflektoren 105, als Infrarotstrahlungsquelle besteht die die Wärmestrahlung auf die Mittelachse der Infrarotstrahlungsquelle zentrieren. Der Adapter 26 mit dem Vorformling P führt eine Hubbewegung aus, in deren Verlauf der Vorformling P in die Heizeinrichtung 40 längs deren Mittelachse eintaucht und wieder zurückfährt Auf diese Weise wird der Vorformling P auf die erforderliche Blastemperatur erwärmt Durch eine Geschwindigkeitssteuerung der K ^bewegung wird außerdem in Längsrichtung des VonVnniings P ein Temperaturprofil aufgebracht das der Wanddickenregulierung beim nachfolgenden Blasformen dient

Anschließend wird das Transportrad 22 erneut um 90° gedreht wodurch der Vorformling P in die senkrecht über der Welle 21 des Transportrades 22 angeordnete Blasformstation 42 gelangt

Nach einer weiteren Drehung um 90° gelangt der in der Blasformstation 42 aus dem Vorformling Pgeformte Behälter B in eine Ausgabestation 46, in der der Behälter B auf bestimmte einzubehaltende Maße abgetastet und anschließend ausgestoßen wird.

Die Maschine arbeitet somit taktweise, wobei das Transportrad jeweils um 90° weitergeschaltet wird, um die Vorformlinge in die einzelnen Arbeiisstationen zu bringen. Die Taktzeiten sind im wesentlichen von der für den Heizvorgang in der Heizstation 40 oder für den Blasvorgang in der Blasformstation 42 bei.ötigttn Zeit abhängig. Bei einer Taktzeit von etwa 6 bis 10 Sekunden können in einer Stunde zwischen 600 und 360 Behälter, insbesondere Flaschen, hergestellt werden.

Die Temperatur, die die Vorformlinge P in dem Vorwärmofen 28 erhalten, soll möglichst hoch und die Temperaturerhöhung in der Heizstation 40 möglichst klein sein. Zur Wanddickenregulierung beim blasformen des Vorformlings Pwird in der Heizstation 40 beim zusätzlichen Erwärmen des Vorformlings P in dessen Längsrichtung eine abgestufte Erwärmung vorgenommen. Der Vorformling P erhält also in seiner Längsrichtung eine Temperaturprofil TP(F i g. 4) wobei abhängig von dem für den Vorformling P verwendeten Kunststoff der zum Blasformen erforderlichen Temperaturbereich zwischen der minimalen Temperatur 7"min und der maximalen Temperatur Γ max liegt. Innerhalb dieser Grenzen 'icgt die Temperaturabs'ufung in Längsrichtung des Vorformlings P. In dem gewählten Beispiel erhält a'so der Vorformling ein Temperaturprofil in Längsrichtung zwischen der unteren Temperatur T2 und der obt en Temperatur Ti.

In Fig. 5 ist de" Temperaturanstieg in einem Vorformling P über der Zeit t aufgetragen, Dabei gelangen die Vorformlinge P mit einer Ausgangstempe^ ratur 7*0 in den Vorwärmofen 28, in dem sie solange bleiben, bis mit Sicherheit eine Mindesttemperatur Ti erreicht ist. Diese Mmdesttemperatur Tl muß bei allen in Frage kommenden Ausgangstemperaturen erreicht Werden, wie die gestrichelten K.urvenzüge andeuten. Die Mindesttemperatur Tl beim Verlassen des Vorwärmofsns 28 soll, wie erwähnt, möglichst hoch sein,

so daß anschließend in der Heizstation 40 nurmehr das Temperaturprofil zwischen T2 und T3 aufgebracht werden muß. In dem Vorwärmofen 28 wird der Warmluftstrom durch einen nicht dargestellten Regler auf konstanter Temperatur und in der Heizstation 40 die Leistung der Infrarotstrahler 103 konstant gehalten.

Für Pölyäthylentefephlhalai beträgt die Mindesttemperatur ΤΊ etwa 75⁰G und der Temperaturbereich zwischen T min und T max belauft sich auf zwischen etwa 90⁰C und 95°C. Wie aus Fig.4 ersichtlich ist, verläuft der Obergang vom Halsabschnitt des Vorformlings P in dessen Blasbereich ziemlich steil. Die Temperatur des Vorformlings fin seinem Halsabschnitt liegt erheblich unter der ersten Temperaturstufe. Dies wird dadurch erreicht, daß der Halsabschnitt des Vorformlings P nicht in den Strahlungsbereich der Heizstation 40 gelangt und an dem vergleichsweise kühlen, also Wärme abführenden Adapter 26 festgehalten ist.

Die Antriebseinrichtung für die Längsbewegung des Adapters 26 ist ortsfest an der Wand 11 der Blasformmaschine befestigt, und der auf den Armen 23 des Transportrades 22 verschiebbar angeordnete Adapter 26 ist in der jeweiligen Drehlage des Transportrades 22 mit der Antriebseinrichtung kuppelbar.

Auf der Welle 21 ist eine Nabe 60 befestigt, mit der ein Tragstern 61 fest verbunden ist Jeder Arm 62 des Tragsternes 61 trägt einen radial beweglichen Schieber 63. der in einer Führung 64, die am vorderen Endes des Arms 62 befestigt ist, verschiebbar geführt isL Das der Nabe 60 zugekehrte Ende des Schiebers 63 ist mit einem Block 65 verbunden, der sich durch eine Ausnehmung 66 des Arms 62 erstreckt und auf der Rückseite einen Mitnehmer 67 in Form einer Rolle trägt

Mit der Antriebseinrichtung läßt sich der Adapter 26 vor- und zurückbewegen.

Beim Drehen des Transportrades 22 vor die Entnahmeöffnung 36 des Vorwärmofens 28 sowie vor die Heizstation 40 gelangt der Mitnehmer 67 in Eingriff in eine Nut 68 einer Spindelmutter 69, die in Eingriff mi^f „:„,.. c_n;«j>i in -i„u» λ:- -„ι.= t . j \«/._j ..

........ -.f,..._uv. *w .»two«, μ·*- gbiraudblUl ait VlVI ltaitU 11 befestigt ist. Die Spindel 70 ist an beiden Enden mittels Lager 71 und 72 drehbar angeordnet und wird von einem Antriebsmotor 73 über einen Zahnriemen 74 angetrieben. Wird der Antriebsmotor 73 beim Stillsei-

zen des Transportrades 22 in der Drehlage vor der Heizstation 40 eingeschaltet, so dreht sich die Spindel 70 Und verschiebt die Spindelmutter 69, wobei der Mitnehmer 67 mitgenommen wird und der Schieber 63 seine Hübbewegung ausführt.

Über von der Spindelmutler 69 betätigte, längs der Spindel 70 verteilt angeordnete nicht dargestellte Schalter kann die Geschwindigkeit der Hubbewegung des Schiebers 63 geändert werden; Durch Weitere nicht dargestellte Schalter werden der Anfang und das Ende der Hubbewegung festgelegt. Auf diese Weise ist das Geschwindigkeitsprogramm leicht einstellbar, das der Adapter 26 beim Ein- und Austauschen in die Heizstation 40 ausführen soll, um das gewünschte Temperaturprofil auf den Vorformling Paufzubringen.

Während der Längsbewegung in der Heizstation 40 wird der Vorformling Pm eine Drehbewegung um seine Längsachse versetzt. Am vorderen Ende des Schiebers 63 ist ein Flansch 76 befestigt, auf dessen hülsenförmigen Verlängerung 77 ein Lager 78 angeordnet ist, in dem der Adapter 26 drehbar gelagert ist Ein an der Spindelmutter 69 befestigter Verlängerungsbügel 80 trägt einen Antriebsmotor 81, der über Zahnräder 82 eine Riemenscheibe 83 antreibt. Von dieser Riemenscheibe 83 aus erfolgt der Antrieb des Adapters 26 über eine Reibrolle 79, während der Vorformling P in die Heizstat'on 40 eintaucht, um seine Erwärmung möglichst gleichmäßig zu bewirken.

An dem Adapter 26 ist an der Stirnseite eine Hülse 85 befestigt, die mittels eines Dichtrings 86 die Innseite des Halsabschnittes des Vorformlings Perfaßt und abdichtet. Die Außenseite des Halsabschnittes umfaßt federnd eine Manschette 87.

Die Heizstation 40 weist ein ringförmiges Gehäuse 100 mit einem vorderen Stirnflansch 101 und einem rückseitigen Stirnflansch 102 auf (F i g. 2 und 3). In dem zwischen den Stirnflanschen 101 und 102 gebildeten ringförmigen Hohlraum sind gleichmäßig am Umfang verteilt die sechs Infrarotstrahler 103 angeordnet, die in die elektrischen Zuleitungen tragende Steckfassungen 104 eingesteckt sind. Die einzelnen Infrarotstrahler 103

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Gehäuse 100 ist mit Kühlkanälen 106 und nicht dargestellten Kühlmittelanschlüssen versehen. Das Gehäuse 100 wird von einer Hülse 107 getragen, die ortsfest mit der Blasformmaschine verbunden ist

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Erwärmen eines Vorformlings aus thermoplastischem Kunststoff auf zum Blasformen eines Hohlkörpers erforderliche, in Längsrichtung des Vorformlings unterschiedliche Endtemperaturen, bei dem der Vorformling mittels eines Warmluftstromes vorgewärmt und danach während Vorbeiführens an einer Infrarotstrahlungsquelle unterschiedlich erhitzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das unterschiedliche Erhitzen während geschwindigkeitsgesteuerten Bewegens des Vorformlings in seiner Längsrichtung erfolgt.

Z Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das geschwindigkeitsgesteuerte Bewegen des Vorformlings wegabhängig oder zeitabhängig erfolgt.

3. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 oder 2, mit einem axial verschiebbar angetriebenen Adapter zum Halten eines Vorformlings und mit einer feststehenden Infrarotstrahlungsquelle, dadurch gekennzeichnet, daß die Infrarotstrahlungsquelle ringförmig ausgebildet ist und daß der konzentrisch zur Infrarotstrahlungsquelle angeordnete Adapter (26) zum Ein- und zum Austauschen des Vorformlings (P) entlang der Mittelachse der Infrarotstrahlungsquelle mittels eines Antriebsmotors (73) in seiner Verschiebegeschwindigkeit steuerbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Infrarotstrahlungsquelle aus mehreren gleichmäßig in Umfangsabständen angeordneten Strahlern (103) bes>eht, denen je ein die Strahlung auf die Mittelachst der Infrarotstrahlungsquelle zentrierender Reflektor (105) zugeord-

net ist

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebegeschwindigkeit des Adapters (26) während des Eintauchens und des Austauchens in ihr<;m Geschwindigkeitsprogramm ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebegeschwindigkeit des Adapters (26) während des Eintauchen; und des Austauchens abhängig vom zurückgelegten Weg des Vorformlings (P) veränderbar ist

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (73) für den Adapter (26) eine stufenlose Drehzahlregelung aufweist

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (73) fur den Adapter (26) in mehreren Drehzahistufen regelbar ist

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet daß der Adapter (26) mittels eines Drehantriebes während des Eintauchens und des Austauchens des Vorformlings (P) drehbar ist

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Adapter (26) mit einem Schieber (63) verbunden ist der an einem schrittweise drehbar angetriebenen Transportrad (22) radial verschiebbar angeordnet ist, wobei der Schieber (63) über einen Mitnehmer (67) in einer vorbestimmten Drehstellung des Transportrades (22) mit dem ortsfest angeordneten Antriebsmotor (73) kuppelbar ist