Verfahren und Einrichtung zur Herstellung von Behältern und Hohlkörpern aus Kunststoffmassen
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und auf eine Einrichtung zur Herstellung von Behältern und Hohlkörpern aus Kunststoffrnassea, insbesondere von solchen Behältern, bei welchen diese Kunststoffmassen aus verschiedenen Schichten eines durch Glasfaser- oder Drahtnetze verstärkten Kunststoffes bestehen.
Es sind Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung solcher Behälter bekannt, welchen zufolge zerlegbare Gussformen, Schablonen oder Modelle mit der gewünschten Behälterform angefertigt werden, auf welche schichtweise anschliessend in üblicher Weise eine Kunststoffmasse mit oder ohne Verstärkungseinlagen von Hand aufgelegt, aufgespritzt oder mittels anderer Beschichtungsmethoden angebracht wird. Nach dem Erstarren dieser Kunststoffmasse wird die nunmehr als Kern wirkende Schablone oder Gussform zerlegt und die Einzelteile durch eine im Behälter belassene Öffnung entfernt.
Es ist ein grosser Nachteil der bekannten Verfahren und der diesen entsprechend ausgebildeten Vorrichtungen, dass die im Behälter zu belassene Öffnung verhältnismässig gross sein muss, damit die Einzelteile des Modelles, der Gussform oder der Schablone aus dem Behälterinneren entfernt werden können. Ein weiterer grosser Nachteil der bekannten Verfahren ist darin zu sehen, dass für jede gewünschte Behälterform und Behältergrösse eine eigene Schablone oder Gussform angefertigt werden muss, wodurch die Gestehungskosten solcher Behälter wesentlich erhöht werden.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren und demzufolge auch eine verbesserte Einrichtung zu schaffen, welcher zufolge es möglich ist, in einfacher Weise rasch und billig Behälter der oben genannten Art herzustellen, wobei es als ein besonderer Vorteil dieser Erfindung betrachtet wird, auch Behälter verschiedener Grösse mit einer einzigen Einrichtung ohne Benutzung einer Gussform, Schablone oder eines Modelles zu fertigen.
Um die Herstellung von Behältern und Hohlkörpern aus Kunststoffmassen gemäss dem gestellten Erfindungsziel durchzuführen, wird so vorgegangen, dass eine mit Luft, Gas oder Flüssigkeit gefüllte elastische Blase mit der gewünschten Behälterform aus Kunststoff oder Gummi sowie ein zerlegbarer Domkern für den Dom des Behälters auf einem Stützgerüst aufgesetzt werden, und dass anschliessend auf der äusseren Domkern- und Blasenoberfläche eine oder mehrere Schichten Kunststoffmassen mit oder ohne Verstärkungseinlagen aufgebracht werden, wobei der Luft-, Gas oder Flüssigkeitsdruck im Inneren der Blase bis zum Erstarren der Schicht konstant gehalten wird,
und die gefüllte Blase und der Domkern während der Beschichtung schrittweise oder gleichmässig in Umdrehung versetzt werden.
Der Erfindung zufolge braucht dann für die Herstellung von Behältern aus Kunststoffmassen kein Kern in Form einer zerlegbaren Schablone oder eines zerlegbaren Modelles angefertigt werden, sondern es wird eine Blase mit der gewünschten Behälterform aus Kunststoff oder Gummi mit Gas, Luft oder einer Flüssigkeit gefüllt und der Luft-, Gas oder Flüssigkeitsdruck im Inneren der Blase so weit gesteigert, bis die gewünschte Grösse der elastischen Blase erreicht ist, und dann konstant gehalten. Es ist somit möglich, innerhalb der Elastizitätsgrenze des Materials der Blase dieser durch einen kleineren oder grösseren konstanten Flüssigkeits-oder Gasdruck verschiedene Dimensionen zu verleihen, welche - dann auch der Kunststoffbehälter aufweist, welchem die Blase als Kern dient.
Es ist offensichtlich, dass durch dieses neuartige Verfahren die Herstellung von Kunst stoffbehältern wesentlich verbilligt und vereinfacht wird, da für Behälter von mehreren Dimensionen in gewissen Grenzen schwankend eine einzige Blasengrösse ausreicht, wobei diese Blase sehr dünnwandig ausgebildet sein kann und denzufolge billig herzustellen ist. Es werden hierbei nicht nur die Kosten für eine grössere Anzahl zerlegbarer Kernmodelle eingespart, sondern es wird ausserdem vermieden, dass im fertigen Kunststoffbehälter eine verhältnismässig grosse Öffnung belassen werden muss, durch welche die Einzelteile des zerlegbaren Modelles aus dem Inneren des Behälters entfernt werden können.
Die Öffnung, welche im Behälter zwangläufig belassen werden muss, kann bei dem verbesserten Verfahren nach der Erfindung sehr klein gehalten werden, wie dies anschliessend noch näher erläutert wird.
Um die Blase nach der ersten Verwendung auch für weitere Produktionen verwenden zu können, ist es zweckmässig, dass die äussere Oberfläche der Blase und des Domkerns vor dem Beschichten mit einer Trennschicht überzogen wird, welche sich weder mit dem Material der Blase noch mit dem Material der Schicht bindet, worauf nach dem Erstarren derselben der Blaseninhalt entleert und die leere Blase durch die belassene Öffnung in der erstarrten Schicht aus dem fertigen Behälter entnommen wird, um wieder verwendet zu werden.
Dadurch ist es nicht nur möglich, mit einer Blasengrösse Behälter verschiedener Dimensionen herzustellen, es ist weiterhin möglich, mit einer einzigen Blase eine grössere Anzahl gleich oder verschieden grosser Behälter zu fertigen, da die Blase nach dem Entleeren aus dem Behälterinneren entnommen werden kann.
Um die schrittweise Beschichtung nach bekannten Methoden zu erleichtern, wird so vorgegangen, dass die gefüllte Blase und der Domkern während der Beschichtung schrittweise oder gleichmässig um eine für die Beschichtung möglichst günstig gelegene Achse in Umdrehung versetzt werden.
Insbesondere bei grossflächigen Behältern bereitet die gleichmässige Beschichtung von Hand oder mittels Schrittverfahren grosse Schwierigkeiten, da der Arbeiter, welcher die Arbeiten vornimmt, um das Modell herumgehen muss, wodurch unter Umständen die Gleichmässigkeit der Beschichtung leidet und zur Ausschussbildung Anlass gibt. Durch das schrittweise oder gleichmässige Rotieren der Blase um eine für die Beschichtungsarbeiten möglichst günstig gelegene Achse wird diese Beschichtung wesentlich erleichtert, kann in kürzerer Zeit vorgenommen werden und mit grösster Gleichmässigkeit an sämtlichen Oberflächenstellen der Blase erfolgen.
Die Einrichtung für die Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass eine gasund flüssigkeitsdichte Klemmvorrichtung für die Öffnung der elastischen Blase verschiebbar und feststellbar, gas- und flüssigkeitsdicht oberhalb eines zerlegbaren Domkernes auf der Aussenwand einer Hohlwelle angeordnet ist, deren eines Ende im Inneren der Blase mit einem Stützflansch für dieselbe und das andere äussere Ende mit dem Stutzen einer Gas oder Flüssigkeitsdruckanlage für einen einstellbaren, konstanten Druck ausgestattet ist.
Demzufolge genügt eine billig herzustellende, eine Hohlwelle, eine Klemmvorrichtung und eine Druckanlage aufweisende Einrichtung, um die Blase bis zur gewünschten Grösse zu füllen und diese Grösse so lange aufrechtzuerhalten, bis die aufgeschichteten Kunststoffmassen erstarrt sind, worauf die Einrichtung durch Öffnen der Klemmvorrichtung aus der Blase entfernt werden kann.
Eine vorteilhafte Ausführungsform des Domkernes kennzeichnet sich dadurch, dass er zerlegbar, axial verschiebbar und durch eine Klemmiasche feststellbar unterhalb der Klemmvorrichtung auf der Hohlwelle angeordnet werden kann.
Durch die axial verschiebbare Anordnung eines solchen Domkernes auf der Hohlwelle gewährleistet, dass dieser entsprechend der jeweiligen Grösse des zu fertigenden Behälters auf der Hohlwelle angeordnet werden kann.
Die Zeichnung dient dem besseren Verständnis des Verfahrens gemäss der Erfindung und zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäss ausgebildeten Einrichtung, mittels welcher Kunststoffbehälter der oben beschriebenen Art gefertigt werden können.
Fig. 1 zeigt schematisch und teilweise im Schnitt eine Einrichtung, um kugelförmige Behälter herzustellen, vor dem Aufsetzen des Domkernes.
Fig. 2 ist eine Detailzeichnung und zeigt einen Schnitt durch die in Fig. 1 schematisch dargestellte Klemmvorrichtung.
Fig. 3 zeigt die Montage der leeren Blase auf der Einrichtung.
Fig. 4 zeigt eine vorteilhafte Ausführungsform eines verschiebbar angeordneten Domkernes.
In Fig. 1 ist eine beispielsweise vertikal angeordnete Hohlwelle 1 mit dem unteren freien Ende drehbar auf dem Stutzen einer Gas- oder Flüssigkeitsdruckanlage 2 gelagert. Das obere Ende der Hohlwelle 1 ist mit einem vertikal zur Hohlwellenachse abstehenden Stützflansch 3 ausgestattet, auf welchem der mittlere Teil der oberen Kalotte einer kugelförmig aufgeblasenen elastischen Blase 4 aufliegt. Der mittlere Teil der unteren Kalotte der elastischen Blase 4 besitzt eine kreisförmige Öffnung 5, deren Wandung zwischen einem oberen Stopfbuchsenring 9 und einem damit verschraubten Klemmring 7 einer Klemmvorrichtung 6 luft- und flüssigkeitsdicht eingeklemmt ist.
Die Klemmvorrichtung 6 ist vorteilhafterweise stopfbuchsenartig ausgebildet und besitzt eine Packung 8, welche zwischen dem bereits erwähnten oberen Stopfbuchsenteil 9 und einem unteren Stopfbuchsenteil 10 zusammengepresst ist. Auf der kugelförmig aufgeblasenen, elastischen Blase 4 ist ein geschichteter Kunst stoffbelag 11 angeordnet, welcher beispielsweise ge mäss Fig. 2 aus den Belagschichten 11, 12 und einem zwischen diesen angeordneten Glasfasergewebe 14 besteht. In der Nähe des oberen, mit dem Stützflansch 3 ausgestatteten Endes der Hohlwelle 1 sind Gas- oder Flüssigkeitsauslassöffnungen 15 in der Hohlwellen-Wandung vorgesehen.
Um beispielsweise einen kugelförmigen Kunststoffbehälter, dessen statische Vorteile bekannt sind, herzustellen, wird eine elastische Blase 4 einer solchen Grösse gewählt, dass sie sich zum gewünschten Behälterdurchmesser aufblasen lässt. Sodann wird die Klemmvorrichtung 6 auf der Hohlwelle 1 so lange in Richtung der Pfeile 16 oder 17 verschoben, bis die Randkante 18 des oberen Stopfbuchsenteils 9 einen Abstand gegenüber dem Stützflansch 3 aufweist, welcher jm wesentlichen dem gewünschten Innendurchmesser des herzustellenden kugelförmigen Kunststoffbehälters entspricht.
Sodann wird der untere Stopfbuchsenteil 10 gegenüber dem oberen Stopfbuchsenteil 9 festgezogen, so dass sich die Packung 8 fest gegen die Aussenwand der Hohlwelle 1 presst und verhindert, dass die Klemmvorrichtung 6 im Verlaufe der weiterhin folgenden Verfahrensschritte längs der Hohlwelle 1 in irgendeiner Richtung verschoben werden kann. Anschliessend wird die Blase 4 mit der Öffnung 5 über den Stützflansch 3 gezogen, bis der dieser Öffnung gegenüberliegende Teil der Blase 4 am Stützflansch 3 aufliegt. Vorteilhafterweise ist an dieser Stelle der Blase ein Zentrierzapfen 19 angeordnet, welcher in die Bohrung der Hohlwelle 1 eingeschoben werden kann und, wie später noch näher erläutert, den festen Halt und die Zentrierung der Blase 4 auf der Hohlwelle 1 gewährleistet.
Nunmehr wird gemäss Fig. 3 die Öffnung 5 der Blase 4 über den äusseren Stopfbuchsenteil 9 gestülpt, so dass die Wandung der Öffnung 5 zwischen diesem Stopfbuchsenteil 9 und dem Klemmring 7 liegt, welcher anschliessend festgezogen wird und einen luft- und flüssigkeitsdichten Abschluss der Öffnung 5 gegenüber dem +n Klemmring 7 gewährleistet. Wird nun durch die Druckanlage 2 Gas oder Flüssigkeit durch die Bohrung der Hohlwelle 1 und durch die Auslass öffnung 15 in das Innere der Blase 4 eingepresst, so füllt sich dieselbe und nimmt die gewünschte kugelförmige Form gemäss Fig. 1 an.
Soll die Blase 4 im fertigen Behälter nicht als verlorener Kern belassen, sondern aus dem erstarrten Behälter wieder entfernt werden, so wird die äussere Oberfläche der Blase 4 mit einer geeigneten Masse bestrichen, welche eine Trennschicht bildet, die sich weder mit dem Material der Blase, noch mit dem Material der Kunststoffschichten bindet. Vorteilhafterweise ist die Druckanlage 2 mit einem Flüssigkeits- oder Gasdruck, motor (nicht eingezeichnet) ausgestattet, durch welchen die Hohlwelle 1 und damit die kugelförmige Blase 4 in gewünschter Richtung in Umdrehung versetzt werden kann.
Die aufgeblasene Blase 4 stellt somit eine Form dar, auf welcher gemäss bekannter Verfahren eine Kunststoffbelagschicht 11, anschliessend eine Verstärkungsschicht, beispielsweise ein Glasfasergewebe 14 und abermals eine Kunststofibelagschicht 12 aufgebracht werden. Die Schichten werden nach und nach erstarren und den gewünschten kugelförmigen Behälter bilden, welcher bis auf eine zu belassende Montageöffnung 20 verhältnismässig kleinen Durchmessers vollkommen geschlossen ist.
Infolge des Zentrierzapfens 19, welcher in die Bohrung der Hohlwelle 1 eindringt, ist es ohne weiteres möglich, die Hohlwelle 1 statt in vertikaler Lage auch horizontal anzuordnen, so dass die aufgeblasene Blase hier während der Beschichtung um eine horizontale Drehachse rotiert, was bei bestimmten Beschichtungsverfahren als vorteilhaft angesehen wird. Nach dem vollständigen Erstarren der einzelnen Kunststoffbeläge wird der Klemmring 7 gelöst, und die Klemm- vorrichtung 6 kann gemeinsam mit der Hohlwelle 1 durch die Öffnung 5 der Blase 4 herausgezogen werden, wobei das eingepresste Gas oder die eingepresste Flüssigkeit gleichfalls durch die Öffnung 5 aus dem Inneren der Blase 4 entweicht bzw. ausläuft.
Die nunmehr schlaffe Blase 4 kann sodann durch die belassene Öffnung 20 im fertigen kugelförmigen Kunststoffbehälter aus dem Inneren desselben heraus gezagen werden und die Öffnung 20 wird durch eine Kalotte oder Platte geeigneter Grösse, in welcher beispielsweise Ein- und Auslassventile (nicht eingezeichnet) angeordnet sind, verschlossen.
Damit der Behälter mit dem Dom ausgestattet werden kann, wird nach dem Festsetzen der Klemmvorrichtung 6 auf der Hohlwelle 1 vor Beginn der Beschichtung der Blase 4 ein zerlegbarer, mehrteiliger Domkern 21 mit der Öffnung in Richtung zur Blase 4 und mit den oberen Rändern fest an dieser anliegend auf der Hohlwelle 1 angeordnet. Die einzelnen Teile des zerlegbaren Domkernes 21 werden vorteilhafterweise durch eine Klemmlasche 22 mittels der Schrauben 23 festgehalten. Bei der Beschichtung der Blase 4 mit dem Belag 11 wird dieser dann bis zur ge wünschten Höhe an den Aussenwänden des Domkernes zylinderförmig verlängert. Da im Behälterbau die Dom, masse genormt sind, ist es nicht erforder- lich, eine grosse Anzahl solcher zerlegbarer Domkerne 21 auf Lager zu halten.
Nach dem Erstarren des Belages 11 werden die Schrauben 23 gelöst, der Klemmring 22 abgenommen, und die Einzelteile des zerlegbaren Domkernes 21 können aus dem Dom entfernt werden. Die Entnahme der Hohlwelle 1 auf der Blase 4 erfolgt dann in der bereits vorher beschriebenen Art und Weise.
Obwohl das Verfahren und die Einrichtung gemäss der Erfindung im wesentlichen im Zusammenhang mit der Herstellung kugelförmiger Kunststoffbehälter beschrieben und dargestellt worden ist, muss festgehalten werden, dass es ohne weiteres möglich ist, mit dem gleichen Verfahren und mit der gleichen Einrichtung ohne wesentliche Änderungen an derselben zylindrische oder beliebig geformte Behälter aus Kunststoff herzustellen. Anwendungsgebiete für die Erfindung bieten sich überall dort, wo Kunststoffbehälter billig hergestellt werden sollen, da die als Gusskern dienende elastische Blase gemäss der Erfindung immer wieder für sich wiederholende Produktionsvorgänge verwendet werden kann und innerhalb gewisser Grenzen durch einen grösseren oder kleineren Gas- oder Flüssigkeitsdruck zu verschiedenen Dimensionen aufgeblasen werden kann.