Verfahren und Gießanlagen zur automatischen Herstellung eines Lippenstiftes ohne pflegenden Innenkern sind bereits bekannt.
Die bekannten Gießanlagen bestehen im wesentlichen aus einem feststehendem Tischteil, einem getaktet drehbaren Gießtisch mit zweireihig radial angeordneten Gießformen, Einrichtungen zum dosierten Einfüllen und Temperieren der Gießmasse, zur Heizung und Kühlung der Gießformen sowie zum Ausstoßen des geformten Gegenstandes mittels Druckluft.
Nach den bekannten Verfahren werden die Gießformen mittels eines temperierten Wasserumlaufes gewärmt und die geschmolzene Gießmasse mittels einer Tauchdüse in diese eingebracht. Die Gießformen werden nunmehr bis zur Verfestigung der Gießmasse gekühlt, der gegossene Lippenstift danach mittels Druckluft aus der Gießform ausgeworfen und zugleich der Fuß des Lippenstiftes in einen Lippenstifthalter eingebracht.
Mit diesen bekannten Verfahren und Gießanlagen ist die Herstellung eines Lippenstiftes mit pflegendem Innenkern nicht ohne weiteres möglich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Verfahren und Gießanlagen in der Art auszubilden, daß eine automatische, variierbare und kostengünstige Herstellung eines Lippenstiftes mit pflegendem Innenkern ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 und im Kennzeichen des Anspruchs 2 genannten Merkmale gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Gießanlage sind in den Ansprüchen 3 bis 5 offenbart.
Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß durch die Ausbildung der Einsatzvorrichtung und der Aufnahmesektoren eine exakte horizontale Fixierung in Bereitstellungsposition bzw. in Gießposition und eine vertikale Führung während des Anlüftens gewährleistet wird. Durch die Anlüftung der Einsatzvorrichtung in zwei Phasen wird der Spalt zwischen einem Kerneinsatz und dem gegossenen Lippenstift-Außenmantel schrittweise in Abhängigkeit vom Kristallisationsprozeß so vergrößert, daß der gegossene Lippenstift-Außenmantel beim Anlüften nicht mit aus der Gießform gezogen wird.
Das Einbringen der Kerngießmasse in den Kernhohlraum und das Anschmelzen der Kopfzone des Lippenstift-Außenmantels in Abhängigkeit vom Kristallisationsprozeß des Lippenstift-Außenmantels bzw. des Innenkernes und das Unterfüllen des Innenkernes gewährleistet eine stoffliche Bindung der beiden Gießmassen im Fußbereich des Lippenstiftes und damit eine ausreichende Verankerung des Innenkernes im Lippenstift-Außenmantel. Damit wird es möglich, die nachfolgende Entformung des Lippenstiftes aus der Gießform mittels Druckluft problemlos durchführen zu können.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der dazugehörigen Zeichnung zeigen:
Wie aus der Fig. 1 ersichtlich ist, besteht die Lippenstift-Gießanlage aus einem getaktet drehbaren Gießtisch 1, der peripher von einem feststehenden Tischteil 2 umgeben ist. Der Antrieb dieses Gießtisches 1 und der dazugehörigen Steuerwelle erfolgt in bekannter Weise über einen in der Geschwindigkeit stufenlos regelbaren Getriebemotor, wobei der Gießtisch 1 mit einer einheitlichen Taktfrequenz gedreht wird, deren Taktzeit entsprechend der Zusammensetzung der Gießmasse und anderer Gießparameter elektronisch einstellbar ist. Im Randbereich des Gießtisches 1 sind insgesamt 180 Gießformen 3 in zwei Reihen angeordnet. Dabei ragen die Gießformenbünde 4, d. h. die oberen Enden der Gießformen 3 aus der Ebene des Gießtisches 1 heraus, wie das in Fig. 2 dargestellt ist. Parallel und fluchtend zu den zweireihig radial angeordneten Gießformen 3 sind in dem drehbaren Gießtisch 1 zwei Reihen von Aufnahmebohrungen 5 ausgebildet, die zur zeitweisen Aufnahme einer Einsatzvorrichtung 6 dienen (Fig. 1,5 und 7). Mit Hilfe dieser Einsatzvorrichtung 6 wird bei der Durchführung des Herstellungsverfahrens im Inneren des Lippenstift-Außenmantels der Hohlraum für den pflegenden Innenkern ausgebildet, was im einzelnen noch erläutert wird.
Jeweils sechs dieser Aufnahmebohrungen 5 bilden einen Aufnahmesektor 7, in dem die Einsatzvorrichtung 6 in Bereitstellung positioniert ist (Fig. 6). Alle Aufnahmebohrungen 5 weisen einen gleichen Durchmesser auf. Die mittlere Aufnahmebohrung 5 der unteren Reihe ist zusätzlich mit einer Hülse 8 versehen, deren Durchmesser und Überstand zur Ebene des Gießtisches 1 der Anordnung und Ausbildung der Gießformen 3 entspricht (Fig. 2 und 3). In der oberen Reihe eines jeden Aufnahmesektors 7 ist zwischen der mittleren und linken bzw. rechten Aufnahmebohrung 5 je ein Lagebestimmelement in Form eines Aufnahmebolzens 9 vorgesehen, der mit einer in der Einsatzvorrichtung 6 ausgebildeten Nut 10 in Eingriff steht.
In den Figuren 2, 4, 5 und 7 ist der Aufbau der Einsatzvorrichtung 6 dargestellt.
Eine solche Einsatzvorrichtung 6 besteht aus einer trapezförmigen Platte 11 mit 6 Kerneinsätzen 12, deren oberes Ende in der Platte 11 befestigt und durch diese bündig hindurchgeführt ist. Die Kerneinsätze 12 sind in der Platte 11 so angeordnet, daß die Abstände ihrer Mittellinien den Mittellinienabständen der Gießformen 3 entsprechen. Der Außenmantel der Kerneinsätze 12 ist leicht konisch ausgebildet. Zweckmäßigerweise beträgt der obere Außendurchmesser 5,5 mm und der untere Außendurchmesser 5 mm.
Entlang der Mittellinie eines jeden Kerneinsatzes 12 ist eine Entlüftungsbohrung 13 eingebracht. Der Durchmesser dieser Entlüftungsbohrung 13 beträgt 30 bis 40 % des mitteleren Außendurchmessers eines Kerneinsatzes 12. Vorzugsweise weist die Entlüftungsbohrung 13 einen Durchmesser von 2 mm auf.
Die aus der Unterseite der Platte 11 herausragende Länge der Kerneinsätze 12 ist größer, vorzugsweise um 0,5 mm größer als die mittlere Tiefe der Gießformen 3. Das untere Ende eines jeden Kerneinsatzes 12 weist eine Schräge auf, die der Neigung des Bodens der Gießformen 3 entspricht (Fig. 2). Auf der Unterseite der Platte 11 sind sechs Aussparungen 14 bis 19 sowie zwei Nuten 10 ausgebildet (Fig. 7). Die Aussparungen 14 bis 19 dienen einerseits zur Aufnahme der Gießformbünde 4 und damit zur horizontalen Positionierung der Einsatzvorrichtung 6 nach dem Einsetzen in einen Sektor von sechs Gießformen 3. Andererseits erfolgt durch die Aussparung 15 und die zwei Nuten 10 eine horizontale Positionierung der Einsatzvorrichtung 6 während der Bereitstellungsposition innerhalb eines Aufnahmesektors 7. In der Platte 11 ist weiterhin im Bereich zwischen dem Außenmantel eines Kerneinsatzes 12 und dem Innendurchmesser einer Gießform 3 jeweils eine Füllöffnung 20 vorgesehen, durch die die Gießmasse für den farbgebenden Außenmantel in die Gießform 3 eingebracht wird.
Die hintere und vordere Stirnfläche der Platte 11 trägt ein bzw. zwei Spitzsenkungen 21 für den Eingriff zweier auf dem feststehenden Tischteil 2 angeordneter Handlingsgeräte 22 und 23.
Als weitere Bestandteile der Lippenstift-Gießanlage sind vor dem Handlingsgerät 22 im Bereich der zweireihigen Aufnahmebohrungen 5 unterhalb des Gießtisches 1 zwei auf die Kerneinsätze 12 gerichtete, einstellbare Sprühdüsen (in der Zeichnung nicht dargestellt) sowie vor dem Handlingsgerät 22 auf dem feststehenden Tischteil 2 eine Sprüheinheit 24 mit zwei vertikal bewegbaren, einstellbaren Sprühdüsen angeordnet.
Ferner befinden sich zwischen dem Handlingsgerät 22 und 23 in Drehrichtung des Gießtisches 1 auf dem feststehenden Tischteil 2 nacheinander eine Einrichtung 25 zum dosierten Füllen der Gießformen 3 mit Gießmasse für den farbgebenden Lippenstift-Außenmantel mit zwei vertikal bewegbaren Tauchdüsen, ein in Richtung des Gießtischmittelpunktes ausgerichteter Pneumatikzylinder 26 mit einer ausfahrbaren Kolbenstange 27 und mit einem keilförmigen Kunststoffkörper 28, der mit der Kolbenstange 27 verbunden ist, sowie eine geneigte Ebene 29 mit einem Neigungswinkel von 2°.
An das Handlingsgerät 23 schließt sich in Drehrichtung des Gießtisches 1 eine, in der Zeichnung nicht dargestellte Einrichtung zur optischen Kontrolle der Kerneinsätze 12, eine Einrichtung 30 zum dosierten Füllen des durch die Kerneinsätze 12 gebildeten Hohlraumes mit Kerngießmasse sowie eine Anschmelzeinheit 31 mit einem Infrarot-Heizstab an. Diese vorgenannten Einrichtungen sind ebenfalls auf dem feststehenden Tischteil 2 installiert und reichen in den Randbereich des Gießtisches 1 hinein.
Der untere Teil des Gießtisches 1 ist durch einen sich gegenläufig drehenden Drehtisch 32 überlagert, in dessen äußeren Randbereich Lippenstifthalter 33, die allgemein auch als Pomadenhalter bezeichnet werden, eingelegt sind. Dieser Drehtisch 32 arbeitet mit der gleichen Taktfrequenz wie der Gießtisch 1 und ist so angeordnet, daß sich während eines Taktes stets zwei Lippenstifthalter 33 über zwei Gießformen 3 mit den gegossenen Lippenstiften befinden. Unterhalb dieser vorgenannten zwei Gießformen 3 ist eine an sich bekannte pneumatische Auswurfeinheit installiert, die in der Zeichnung aber nicht dargestellt ist.
Die Herstellung eines Lippenstiftes mit pflegendem Innenkern erfolgt auf folgende Weise:
Zu Beginn eines Herstellungszyklusses werden die Kerneinsätze 12 der in Bereitstellungsposition befindlichen Einsatzvorrichtung 6 mittels der unterhalb des Gießtisches 1 installierten Sprühdüsen und die Gießformen 3 mittels der Sprüheinheit 24 mit einem Trennmittel, vorzugsweise Silikonöl eingesprüht.
Es erfolgt danach das Erwärmen der Gießformen 3 durch temperiertes Wasser, das die Gießformen 3 umspült.
Im nächsten Schritt ergreift das Handlingsgerät 22 eine Einsatzvorrichtung 6 an der trapezförmigen Platte 11 und setzt sie fixiert in einen Sektor von sechs Gießformen 3 ein, d.h. das Handlingsgerät 22 befördert die Einsatzvorrichtung 6 in Gießposition. Dabei wird durch den Eingriff der Gießformbünde 4 in die Aussparungen 14 bis 19 auf der Unterseite der Platte 11 eine genaue horizontale Positionierung der Einsatzvorrichtung 6 in einem Gießsektor mit sechs Gießformen 3 gewährleistet.
Dadurch, daß die Länge der Kerneinsätze 12 größer als die mittlere Tiefe der Gießformen 3 ausgebildet ist, stützen sich die Kerneinsätze 12 auf dem Boden der Gießformen 3 ab, wodurch vermieden wird, daß Gießmaterial für den farbgebenden Lippenstif-Außenmantel an dieser Stelle eindringen kann, was aus optischen Gründen nicht erwünscht ist. Andererseits wird bewußt ein Lüftungsspalt zwischen den Gießformenbünden 4 und der Unterseite der Platte 11 erzeugt, der verhindert, daß sich während des Anlüftens der Einsatzvorrichtung 6 ein Unterdruck bildet und die Lippenstift-Außenmäntel mit aus den Gießformen 3 herausgezogen werden. Gleichzeitig ermöglicht dieser Spalt ein besseres Eingreifen des keilförmigen Kunststoffkörpers 28 während des Anlüftens.
Der Bemessung der Entlüftungsbohrung 13 kommt insofern eine besondere Bedeutung zu, daß zwar einerseits für eine ausreichende Entlüftung gesorgt werden muß, um dem Entstehen eines Unterdruckes beim Anlüften der Einsatzvorrichtung 6 vorzubeugen, andererseits erhöht ein relativ großer Bohrungsdurchmesser den Flächendruck an der Einsatzstelle, wodurch bei einem häufigen Verwenden der Einsatzvorrichtung 6 Beschädigungen am Boden der Gießform 3 auftreten können.
Mittels der Einrichtung 25 erfolgt nunmehr das dosierte Tauchfüllen des zwischen Gießform 3 und Kerneinsatz 12 befindlichen Hohlraumes mit geschmolzener Gießmasse für den Lippenstift-Außenmantel. Dazu fährt eine Tauchdüse durch die Füllöffnung 20 in der Platte 11 hindurch und bringt die Gießmasse vom Boden der Gießform 3 beginnend in den Hohlraum ein.
Nach dem Gießen des Lippenstift-Außenmantels setzt die Kühlung der Gießformen 3 ein, die bis zur Fertigstellung des kompleten Lippenstiftes beibehalten wird. Gekühlt in bekannter Weise durch einen temperierten Wasserumlauf, der die Gießformen 3 umspült.
Zu einem Zeitpunkt, in dem der Kristallisationsprozeß innerhlab der Gießmasse für den Lippenstift-Außenmantel und damit der Schrumpfungsprozeß noch nicht eingesetzt hat, wird als nächster Schritt die Einsatzvorrichtung 6 gleichförmig in zwei Stufen angelüftet.
Der Lippenstift-Außenmantel befindet sich zu diesem Zeitpunkt noch in einem etwa teigigen Zustand. Der Zeitpunkt für das Anlüften ist deshalb von besonderer Bedeutung, da für den Fall, daß die Schrumpfung bereits eingesetzt hat, der Lippenstift-Außenmantel auf dem Kerneinsatz 12 aufschrumpfen und beim vertikalen Anlüften mit aus der Gießform 3 herausgezogen würde.
In der ersten Anlüftungsstufe fährt die Kolbenstange 27 des Pneumatikzylinders 26 während des Stillstandes des Gießtisches 1 mit einer gleichförmigen Bewegung innerhalb von 3 Sekunden horizontal vor und drückt den keilförmigen Kunststoffkörper 28 in den Spalt zwischen der Unterseite der Platte 11 und dem Gießtisch 1.
Um einen besseren Eingriff zu ermöglichen, ist die Spitze des Kunststoffkörpers 28 zweckmäßigerweise mit einem Radius von 3,5 mm versehen.
Durch diese Bewegung des Kunststoffkörpers 28 wird die Einsatzvorrichtung 6 2 bis 3 mm vertikal bewegt, d.h. aus den Gießformen 3 herausgezogen. Dadurch, daß die Gießformbünde 4 mit den Aussparungen 14 bis 19 auf der Unterseite der Platte 11 im Eingriff stehen, ist eine ausreichende vertikale Führung gegeben, die ein Ankippen der Einsatzvorrichtung 6 beim Anlüften ausschließt.
Der Kunststoffkörper 28 behält für 4 Sekunden seine ausgefahrene Position bei. Der Gießtisch 1 bewegt sich nun im nächsten Takt in Drehrichtung weiter, wodurch die in der ersten Stufe angelüftete Einsatzvorrichtung 6 auf eine geneigte Ebene 29 mit einem Neigungswinkel von 2° übergeleitet wird.
Die weitere Drehung des Gießtisches 1 hat zur Folge, daß die Einsatzvorrichtung 6 in der zweiten Stufe nochmals um 0,5 bis 1 mm vertikal aus den Gießformen 3 herausgezogen wird.
Das Handlingsgerät 23 ergreift die Einsatzvorrichtung 6 an der Platte 11, zieht diese völlig aus den sechs Gießformen 3 eines Sektors heraus und legt sie wieder in der Bereitstellungsposition ab.
In dem anschließenden Verfahrensschritt wird eine optische Überprüfung der Kerneinsätze 12 auf das Vorhandensein von Teilen oder kompletten Lippenstif-Außenmänteln vorgenommen. Dazu wird die Einsatzvorrichtung 6 durch das Handlingsgerät 23 nochmals vertikal aus dem Aufnahmesektor 7 herausgenommen, die Kerneinsätze 12 mittels optischer Sensoren abgetastet und wieder in den Aufnahmesektor 7 abgelegt. Das Ergebnis der optischen Überprüfung wird an die Steuerung des Gießtisches 1 gemeldet. Für den Fall, daß sich Reste des Lippenstift-Außenmantels an einem Kerneinsatz 12 befinden, wird die Drehung des Gießtisches 1 gestoppt, so daß der Kerneinsatz 12 gereinigt werden kann.
Nachdem der Kristallisationsprozeß des gegossenen Lippenstif-Außenmantels und damit dessen Schrumpfungsprozeß durch die andauernde Kühlung der Gießformen 3 abgeschlossen ist, erfolgt in einem weiteren Verfahrensschritt durch die Einrichtung 30 das Tauchfüllen des ausgebildeten Kernhohlraumes mit geschmolzener Kerngießmasse.
Dazu fährt eine Tauchdüse vertikal bis zum Boden der Gießform 3 und bringt die Gießmasse von unten nach oben dosiert in den Kernhohlraum ein. Die Kerngießmasse ist dabei so dosiert, daß der pflegende Innenkern gegenüber der Länge des Lippenstift-Außenmantels um 2 bis 3 mm unterfüllt wird. Der Innenkern wird also um den vorbezeichneten Betrag kürzer als der Lippenstift-Außenmantel ausgeführt.
Kurz vor Beendigung des Innenkernschrumpfungsprozesses, was dadurch erkennbar ist, daß sich im oberen Teil des gegossenen Innenkernes ein Trichter oder ein sogenannter Sinkkrater bildet, wird in dem nachfolgenden Verfahrensschritt mit Hilfe der Anschmelzeinheit 31 die Kopfzone des Lippenstift-Außenmantels angeschmolzen. Die angeschmolzene Gießmasse für den Lippenstift-Außenmantel fließt dabei in den im Innenkern ausgebildeten Trichter, das sogenannte Coring und schmilzt diesen wieder etwas an. Dadurch wird eine stoffliche Bindung der beiden Gießmassen erzielt und der Innenkern durch die überschüssige Lippenstift-Mantelmasse praktisch eingekapselt.
Dem Zeitpunkt für das Anschmelzen kommt eine besondere Relevanz zu. Einerseits muß der Lippenstift-Außenmantel soweit erkaltet sein, daß nur die Kopfzone und nicht der übrige Teil des Außenmantels geschmolzen wird. Andererseits kann es dann, wenn der Innenkern bereits relativ erkaltet ist, beim Einfließen der geschmolzenen Lippenstift-Mantelmasse zur Bildung von Lunkern, beispielsweise in Form von Lufteinschlüssen kommen, die der angestrebten stofflichen Bindung der beiden Gießmassen entgegen wirkt. Eine feste Verankerung des Innenkerns im Lippenstift-Außenmantel kann auf diese Weise nicht gewährleistet werden.
Diese Verankerung ist aber für die Durchführung des nächsten Verfahrensschrittes, nämlich des Entformens des abgekühlten Lippenstiftes aus der Gießform 3 und das Einbringen in den Lippenstifthalter 33 mittels Druckluft eine Voraussetzung.
Wie bereits dargelegt, ist unterhalb der zwei Gießformen 3, die entformt werden sollen, eine pneumatische Auswurfeinheit installiert, die zum Zeitpunkt des vorgesehenen Entformens mit einer im Boden einer jeden Gießform 3 angeordneten Bohrung in Verbindung stehen. Über diese Bohrung wird in bekannter Weise Druckluft in die Gießform 3 eingeleitet, wodurch der Lippenstift aus der Gießform 3 entfernt und in den Lippenstifthalter 33 "eingeschossen" wird.
Ist nun eine feste Verankerung zwischen dem Innenkern und dem Lippenstift-Außenmantel nicht erfolgt, wird durch die Einleitung der Druckluft der Innenkern aus dem Lippenstift-Außenmantel "herausgeschossen". Dies wird sicher auch dadurch begünstigt, daß sich am Innenkern noch Reste des Silikonöls vom Benetzen der Kerneinsätze 12 befinden.