Verfahren zum Herstellen von Glasgegenständen, insbesondere Verschlußkörpern aus Glas, sowie Vorrichtung, Anlage und deren Verwendung

B e s c h r e i b u n g

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Glasgegenständen, eine Vorrichtung zum Herstellen von Glasgegenständen sowie eine Anlage zur Herstellung von Glasgegenständen und die Verwendung einer vorgenannten Vorrichtung und/ oder Anlage nach dem Oberbegriff einer der Ansprüche 1, 10, 14 und 16.

Die Herstellung von Glasgegenständen, insbesondere von Verschlußkörpern aus Glas, wie beispielsweise Glasstopfen, die zum Verschließen von Flaschen bekannt sind, erfolgt üblicherweise mittels eines sogenannten Injektionsverfahrens, wobei in eine geschlossene Gußform von deren Unter- oder Oberseite flüssiges Glasmaterial eingespritzt wird, das einen Formhohlraum ausfüllt. Nach einer Abkühlung und Verfestigung muß der verfestigte Glasstrang zuführseitig abgeschnitten werden. Als nachteilig bei diesem Verfahren hat sich erwiesen, daß zum einen die Schnittstelle, an welcher der Glasstopfen von dem Glasstrang abgetrennt worden ist, nach der Formgebung noch geschliffen und poliert werden muß. Darüber hinaus fällt bei dieser Art Herstellung Restglas an, das beseitigt oder gegebenenfalls einer Wiederverwertung zugeführt werden muß. Insofern ist das Injektionsverfahren zur Herstellung von Glasgegenständen technisch aufwendig und deshalb teuer.

Eine weitere Möglichkeit zur Herstellung von mit einem Kopfteil versehenen Glasstopfen zum Verschluß von Weinflaschen ist in der DE 103 20 345 Al beschrieben. Dort wird

geschmolzenes Glas in eine Negativform eines her2ustellenden Stopfens gefüllt und verpreßt, wobei ein axial verschiebbarer Preßstempel zur Ausbildung einer Toleranzen kompensierenden Vertiefung im Kopfteil des Stopfens vorgesehen ist. Das dort beschriebene Verfahren ist unter anderem deshalb sehr aufwendig, da der axial verschiebbare Preßstempel zur Herstellung eines Stopfens exakt über dem Kopfteil des Stopfens positioniert werden muß. Sodann ist es notwendig, daß der Preßstempel mit einem definierten Druck auf das Kopfteil des Stopfens einwirkt, so daß in der dortigen Form vorhandene Toleranzen durch den durch den Preßstempel ausgeübten Druck ausgeglichen werden können. Sodann muß der Preßstempel aus der eingepreßten Vertiefung im Kopfteil des Stopfens entfernt werden. Solcherart hergestellte Glasstopfen weisen somit in nachteiliger

Weise immer eine Vertiefung in deren Kopfteil auf. Darüber hinaus ist deren Herstellung aufgrund des notwendigen Preßvorganges und des damit einhergehenden Zeitbedarfs zeitaufwendig. Ein weiterer Nachteil besteht darüber hinaus darin, daß sowohl die dortige Negativform als auch der Preßstempel regelmäßig gereinigt werden müssen, da durch den erforderlichen Preßdruck zu befürchten ist, daß sowohl an Preßstempel als auch in der

Negativform Glasrückstände verbleiben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung und Anlage zur Verfügung zu stellen, mittels dem, bzw. der, eine kosteneffiziente Möglichkeit zur Herstellung von Glasgegenständen unterschiedlicher Form und Geometrie, respektive

Oberflächengestaltung, insbesondere Glasstopfen, geschaffen wird und das darüber hinaus die Vermeidung der vorgenannten Nachteile ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1, eine Vorrichtung nach An- Spruch 10, eine Anlage nach Anspruch 14 sowie durch die Verwendung einer Vorrichtung und/oder Anlage wie vorerwähnt, nach Anspruch 16 gelöst.

Insbesondere wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Herstellen von Glasgegenständen, insbesondere Verschlußkappen aus Glas, wie beispielsweise Glasstopfen gelöst, wobei folgende Schritte durchgeführt werden:

a) Einfüllen einer Portionseinheit von flüssigem oder pastösem Glas in eine Negativform eines herzustellenden Gegenstands; b) Anlegen von Unterdruck an die Negativform für einen Zeitraum, der ausreicht, daß das flüssige oder pastöse Glas in die Negativform gesaugt und in eine paßgenaue Anlage mit der Wandung der Negativform verbracht wird;

c) Abkühlen und Entformen des geformten Glasgegenstands.

Ein wesentlicher Punkt der Erfindung liegt darin, daß das Glas, das in dünnflüssiger oder pastöser Form vorliegen kann, allein durch sein Eigengewicht und durch das Anlegen von Unterdruck an der Negativform in diese quasi „eingesaugt" und in eine paßgenaue Anlage mit der Wandung der Negativform verbracht wird. Da innerhalb der gesamten Negativform ein einheitlicher Unterdruck vorliegt, erfolgt die Einformung des flüssigen oder pastösen Glases in der gesamten Negativform einheitlich, ohne daß innerhalb des Glases aufgrund einer punktuellen Kraftausübung, wie dies beispielsweise unter Verwendung eines Preßstempels der Fall wäre, Spannungen auftreten.

Das Glas kann sich vielmehr aufgrund des Fehlens einer punktuell wirkenden Kraft unter dem Einfluß des wirkenden Unterdrucks in der Negativform optimal entfalten und in thermodynamisch günstigster Form an die Wandung der Negativform anlegen. Aus diesem Grund kann das Glas des Stopfens in seiner thermodynamisch günstigsten Form verfestigen, so daß eine spätere spannungsbedingte Bruchgefahr, insbesondere gegenüber Preßglasstopfen, minimal ist.

Das Verfüllen der Portionseinheiten von flüssigem oder pastösem Glas in die Negativ- form des herzustellenden Gegenstands kann dadurch erfolgen, daß das warme Glas tropfenförmig in die Negativform eingefüllt wird. Zu diesem Zweck wird ein Zuführrohr vorzugsweise so dimensioniert, daß ein Tropfenabriß dann erfolgt, wenn die erforderliche Glasmenge für die Portionseinheit zum Verfüllen der Negativform ausreichend ist.

Gemäß einer weiteren Aus führungs form kann die Portionseinheit von flüssigem oder pastösem Glas von einem Strang aus flüssigem oder pastösem Glas abgeschnitten und in die Negativform eingefüllt werden. Ein vorheriges Einfüllen des Glases in die Negativform und anschließendes Abschneiden der Portionseinheit ist ebenso möglich. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn Glas mit einer niedrigeren Temperatur verwendet wird, so daß dieses nicht dünnflüssig, sondern dickflüssig bis pastös vorliegt.

Es sei an dieser Stelle erwähnt, daß die Portionseinheit so bemessen sein kann, daß die Negativform eben ausgefüllt ist oder noch ein verbleibendes oberes Leervolumen aufweist. Darüber hinaus ist es möglich, unter Ausnutzung der Oberflächenspannung des Glases, soviel Glas in die Negativform einzufüllen, daß die Portionseinheit etwas aus der

Negativform herausragt, ohne daß das Glas jedoch zur Seite wegfließt.

Erfindungsgemäß wird eine äußere, insbesondere einer Einfüllöffnung der Negativform zugewandte Oberfläche des in der Negativform befindlichen Glases wärmebehandelt, wobei vorzugsweise ein Brenner, insbesondere Gebläsebrenner, verwendet wird. Auf diese Weise ist es möglich, durch ein kurzes Aufschmelzen der Glasoberfläche ein Ver- fließen und somit Einglätten des Glases zu erreichen, so daß eine vollkommen glatte

Oberfläche mit einem optisch guten Design entsteht. Kleinere Kanten oder Unebenheiten können auf diese Weise in vorteilhafter und sehr einfacher Weise geglättet und beseitigt werden.

Die Negativform und/oder ein die Negativform aufweisendes Gehäuse werden erfindungsgemäß temperiert, insbesondere gekühlt, was vorzugsweise mit Wasser durchgeführt wird. Auf diese Weise wird erreicht, daß die Negativform und/oder das die Negativform aufweisende Gehäuse immer auf einer optimalen Prozeßtemperatur gehalten wird. Diese Prozeßtemperatur liegt erfindungsgemäß bei maximal 70°C, vorzugsweise im Bereich zwischen 50 ⁰ C und 65°C. Durch die Kühlung des Gehäuses bzw. der Negativform wird darüber hinaus erreicht, daß das mit einer Temperatur im Bereich von HOO ⁰ C in die Negativform eingebrachte Glas unmittelbar bei einem Kontakt mit der Wandung der Negativform sehr schnell abkühlt und dadurch verfestigt, während weiter von der Wandung der Negativform entferntes Glas, also im Inneren des herzustellenden Glasgegenstands vorhandenes Glas, aufgrund des Fehlens eines unmittelbaren Kontaktes mit der Wandung der Negativform etwas länger plastisch verbleibt und sich die Moleküle dieser Glasmasse thermodynamisch am günstigsten ausrichten können. Da eine Wärmeableitung am stärksten an den Stellen auftritt, an denen ein unmittelbarer Kontakt mit der inneren Wandung der Negativform besteht, kühlt die der Einfüllöffnung der Negativform zugewandte Seite des zu formenden Glasgegenstandes am langsamsten ab, so daß sich an dieser Seite Spannungen bis zuletzt abbauen können und, wie vorerwähnt, ein äußerst spannungsarmer Glasgegenstand entsteht.

Es sei erwähnt, daß eine Wärmebehandlung der in Richtung der Einfüllöffnung der Negativform gewandten Oberfläche des Glasgegenstands gleichzeitig mit dessen Verfestigung im Inneren der Negativform erfolgen kann. Auf diese Weise wird zum einen die erwärmte Oberfläche länger plastisch gehalten, so daß sich hier Spannungen länger abbauen können. Zum anderen kann durch die gleichzeitige Wärmebehandlung eine Beschleunigung des Verfahrens zur Herstellung der Glasgegenstände erfolgen, da auf eine nachfolgende Wärmebehandlung des abgekühlten Gegenstandes verzichtet werden kann.

Erfindungsgemäß wird die Negativform zum Entformen, vorzugsweise durch eine Linearverschiebung von wenigstens einem Formelement von die Negativform bildenden Formelementen geöffnet. Da ein erfindungsgemäß hergestellter Glasstopfen unterhalb von dessen Kopfteil eine durch einen Steg begrenzte Nut aufweist, in welche nach der Herstellung zum Verschließen einer Flasche eine Dichtung angebracht wird, ist zum Entformen des Stopfens die öffnung der Negativform notwendig, wobei dies in vorteilhafter Weise mittels eines Pneumatikzylinders erfolgt, durch den eine Linearbewegung eines die Negativform bildenden Formelements durchgeführt wird, so daß der fertige Stopfen aus der Form entnommen werden kann. Es sei an dieser Stelle erwähnt, daß eine, beispiels- weise aus zwei Formelementen zusammengesetzte Negativform so geöffnet werden kann, daß beide die Form bildenden Formelemente in entgegengesetzte Richtungen linear bewegt werden. Auf diese Weise ist es in vorteilhafter Weise möglich, einen „Rückstoßeffekt", der möglicherweise bei einer Linearverschiebung von nur einem Formelement auftreten würde, zu kompensieren.

Zur Unterstützung der Entformung eines fertigen Glasstopfens kann Preßluft in die Negativform eingeblasen werden, wobei vorteilhafterweise zumindest eine Zuleitung zu der Negativform sowohl zum Anlegen von Unterdruck als auch zum Einblasen von Druckluft vorgesehen ist. Ein Umschalten von Unterdruck auf überdruck, gegebenenfalls über einen drucklosen Zustand, kann erfindungsgemäß mittels eines Ventils, vorteilhafterweise mittels eines Magnetventils, gesteuert werden.

Ferner ist zum Entnehmen des fertigen Glasgegenstandes eine Saugvorrichtung, beispielsweise in Form eines Saugnapfs, vorgesehen, mittels der der Glasgegenstand in einen Abkühl- und/oder Lagerbereich oder dgl. verbracht werden kann.

Selbstverständlich kann hierzu auch eine Greifvorrichtung anstelle einer saugnapfähn- lichen Saugvorrichtung verwendet werden.

Ferner wird die erfindungsgemäße Aufgabe durch eine Vorrichtung zum Herstellen von

Glasgegenständen, insbesondere Verschlußkörpern aus Glas, wie beispielsweise Glasstopfen, gelöst, die aus einem eine Negativform für einen herzustellenden Glasgegenstand aufweisenden Gehäuse bestehen, wobei die Negativform geeignet ist, flüssiges oder pastöses Glas aufzunehmen, und wenigstens eine mit der Negativform kommunizierende Leitung vorgesehen ist, mittels der ein vor definierter Fluiddruck, insbesondere Unterdruck, an die Negativform anlegbar ist.

Wie vorerwähnt, besteht ein wesentlicher Gedanke der Erfindung darin, daß sich das in die Negativform verbrachte Glas lediglich aufgrund des angelegten Unterdrucks und seines Eigengewichts an die Wandung der Negativform anlegt. Der Unterdruck wird hierbei so an die Negativform angelegt, daß in der gesamten Negativform ein einheitlicher Unterdruck wirkt, wobei betont sei, daß der Unterdruck erfindungsgemäß nicht unmittelbar direkt im Inneren der Negativform anliegen muß, sondern auch durch definierte Undichtigkeiten der Negativform auf deren inneres Volumen einwirken kann, wobei der Unterdruck in diesem Fall auch in den die Negativform umgebenden Gehäuseteilen wirkt. Auf diese Weise ist es beispielsweise möglich, einen eine Nut für einen späteren Dich- tungsring begrenzenden Steg auszubilden, wobei flüssiges Glas in einen Spalt eindringt und sich innerhalb dieses Spaltes aufgrund des temperierten Gehäuses, das temperaturabführend wirkt, verfestigt. Durch das Verfestigen wird die ursprünglich ausgenutzte Undichtigkeit versiegelt, so daß im Anschluß nur noch ein Unterdruck im Hauptvolumen der Negativform anliegt.

Erfindungsgemäß ist wenigstens ein Magnetventil vorgesehen, mittels dem der an der Negativform anliegende Druck von einem System zur Erzeugung von Unterdruck, gegebenenfalls über einen drucklosen Zustand, auf ein System zur Erzeugung von überdruck, und umgekehrt, umschaltbar ist.

Auf diese Weise ist es möglich, die gleichen Leitungen, durch die der Unterdruck auf die Negativform angewandt wird, auch zur Leitung von überdruck in Richtung Negativform zu verwenden, mittels dem ein Entformen des fertigen Glaskörpers vereinfacht wird.

Wie vorerwähnt, ist zumindest die Negativform und/oder ein die Negativform aufweisendes Gehäuses temperierbar ausgebildet, wobei erfindungsgemäß eine Kühlung auf eine Temperatur im Bereich von 5O ⁰ C bis maximal 70°C vorgesehen ist. Die Kühlung erfolgt kostengünstig mit Wasser, wobei selbstverständlich auch andere Kühlfluide Anwendung finden können. Die Kühlung kann durch Kühlrohre erfolgen, die an oder in dem Gehäuse angeordnet sind, oder durch ein Kühlfluid, das das Gehäuse umspült.

Ferner ist die Negativform, vorzugsweise durch eine Linearverschiebung, insbesondere mittels wenigstens einem Pneumatikzylinder, von wenigstens einem Formelement von die Negativform bildenden Formelementen offenbar, so daß auch Glasgegenstände mit Hinterschneidungen in fertigem Zustand einfach aus der Negativform entnommen werden können.

Darüber hinaus wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch eine Anlage zur Herstellung von Glasgegenständen, insbesondere Verschlußkörpern aus Glas, wie beispielsweise Glasstopfen, gelöst, wobei mehrere Vorrichtungen gemäß den vorstehenden Ausführungen nebeneinander angeordnet und synchron betreibbar sind. Auf diese Weise ist es möglich, den Durchsatz einer solchen Anlage deutlich zu steigern, wobei in vorteilhafter

Weise die Vorrichtungen in der Anlage beweglich angeordnet sind und, insbesondere stationsweise, verfahrbar sind. Auf diese Weise ist es möglich, unter Ausnutzung nur eines Zuleitungs Systems für das flüssige Glas mehrere erfindungsgemäße Vorrichtungen zu beschicken, wobei die herzustellenden Glasgegenstände während des Verfahrens der Vorrichtungen abkühlen und oberflächenwärmebehandelt werden können. Darüber hinaus können die Vorrichtungen erfindungsgemäß so verfahren werden, daß Wege innerhalb der Herstellungsräume verkürzt werden, beispielsweise, indem die glasgefüllten Vorrichtungen zum Entformen bereits in die Nähe einer Lager-, Abkühl- oder Weitertransportvorrichtung bewegt werden.

Ferner wird die erfindungsgemäße Aufgabe durch die Verwendung einer vorerwähnten Vorrichtung sowie einer vorerwähnten Anlage zum Herstellen von Glasgegenständen, insbesondere Glasstopfen, gelöst.

Weitere Aus führungs formen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben, das anhand der Abbildungen näher erläutert wird. Hierbei zeigen:

Fig. 1 eine erste Aus führungs form einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; und

Fig. 2 einen Detailausschnitt der Aus führungs form nach Fig. 1.

In der nachfolgenden Beschreibung werden für gleiche und gleich wirkende Teile diesel- ben Bezugsziffern verwendet.

Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Negativform 10, die in einem Gehäuse 30 angeordnet ist. In die Negativform kann durch eine Einfüllöffnung 20 flüssiges Glas in die Negativform gefüllt werden. Ferner sind in der Figur Formteile 40, 40' erkennbar, die mittels einer Linearbewegung, die über einen

Pneumatikzylinder 60 ausgeführt werden kann, bewegt werden können, so daß der fertige Glasgegenstand entformt werden kann. Unterhalb der Negativform 10 befindet sich ein

Bereich, über den ein Vakuum bzw. ein Unterdruck, über die Zuleitung 50 an die Negativform 10 bzw. das Gehäuse 30 angelegt werden kann.

Zum Entformen eines fertigen Glasgegenstandes werden die Formelemente 40, 40' linear zur Seite bewegt, so daß der Glasstopfen mittels Preßluft und eines Saugnapfes aus der

Negativform 10 entnommen werden kann. Die Ausbildung eines Steges 70 ist dadurch realisiert, daß die Formelemente 40, 40' mit ihrer unteren an die Negativform angrenzenden Kante 80 einen Spalt ausbilden, in den über eine definierte Undichtigkeit Glas in einem durch Versuche bestimmten Ausmaß eindringen kann. Durch eine Linearverschie- bung der Formelemente 40, 40' nach außen wird dieser Steg 70 zum Entformen freigegeben.

In Fig. 2 sind Details der Vorrichtung im Bereich der Negativform 10 vergrößert dargestellt.

Zusammenfassend sei festgehalten, daß die Erfindung ein hocheffizientes, schnelles und kostengünstiges Verfahren zum Herstellen von Glasgegenständen, wie beispielsweise Glasstopfen, angibt, wobei unter Vermeidung eines Kontaktes mit einem Preßstempel zum einen eine homogene und ästhetische Oberfläche des Glasstopfens geschaffen wer- den kann. Durch die Anwendung von Unterdruck ist eine Formgebung des Glasgegenstands an sehr vielfältige Oberflächenbeschaffenheiten und Negativformen möglich, und darüber hinaus ist eine Reinigung und Wartung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gegenüber Vorrichtungen gemäß dem Stand der Technik aufgrund eines deutlich einfacheren Aufbaus und Konzeption der erfindungsgemäßen Vorrichtung vereinfacht, wobei auch die Wartungsintervalle der erfindungsgemäßen Vorrichtung und durch das erfindungsgemäße Verfahren deutlich länger sind als beim Stand der Technik.

An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, daß alle oben beschriebenen Teile für sich alleine gesehen und in jeder Kombination, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellten Details, als erfindungswesentlich beansprucht werden. Abänderungen hiervon sind dem

Fachmann geläufig.

Bezugszeichenliste

10 Negativform

20 Einfüllöffnung

30 Gehäuse

40, 40' Formelemente

50 Leitung

60 Pneumatikzylinder

70 Steg

80 Kante