DE2643728C2

DE2643728C2 - Verfahren zum Herstellen eines biaxial orientierten Hohlkörpers aus thermoplastischem Kunststoff

Info

Publication number: DE2643728C2
Application number: DE2643728A
Authority: DE
Inventors: Emery Imre Norwalk Conn. Valyi
Original assignee: Individual
Current assignee: Rexam Beverage Can Co
Priority date: 1975-10-02
Filing date: 1976-09-29
Publication date: 1985-01-03
Also published as: FR2326281B1; AU1827276A; FR2326281A1; US4116606A; DE2643728A1; SE417070B; GB1551098A; SE7610931L; JPS5243870A; JPS5330731B2; CA1065111A; US4151248A; CH618451A5; US4145392A; IT1076814B; BE846850A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines biaxial orientierten: Hohlkörpers aus thermoplastischem Kunststoff gemäß dem Oberbegriff des Patenanspruchs.

Ein derartiges Verfahren ist bekannt (CH-PS 5 27 051), es hat jedoch den Nachteil, daß die danach hergestellten oriencierten Hohlkörper in ihren Eigenschaften nicht gleichförmig sind, t· müssen vielmehr relativ stark abweichende Uirerschiede in den Eigenschaften von einem zum anderen H ,hlkörper hingenommen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, orientierte Hohlkörper mit reproduzierbar gleichförmigen Eigenschaften herzustellen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Patentanspruches.

Im Hinblick auf das Verfahren der eingangs genannten Art wird beim Verfahren gemäß der Erfindung wesentlich weniger Energie benötigt, weil der Vorformling auf die Orientierungstemperaturstufe abgekühlt wird, anstatt auf die Transporttemperatur abzukühlen und nachfolgend wieder zu erhitzen. Insofern hat durch die Erfindung eine Abkehr von dem bisherigen zweistufigen Verfahren stattgefunden.

Nach der Erfindung wird der Vorformling auf einem ersten Kern gehalten, während er von der ersten Form in eine zweite Form übertragen und dort vorgeformt wird, wobei es sich nicht notwendigerweise um die Blasform handelt. Als zweiter Kern kann ein Blaskern eingesetzt werden, und schließlich kann der vorgeformte Vorformling vor dem vollständigen Aufweiten axial gelängt werden. Auch kann das Verfahren gemäß der Erfindung auf vielschichtige Vorformlinge angewendet werden.

Nachdem nach der DE-OS 19 36 952 ein Verfahren zum Herstellen eines Hohlkörpers aus thermoplastischem Kunststoff bekannt ist, bei dem das Einstellen der zum Blasformen nötigen Temperatur im wesentlichen durch den Ausgleich der Temperaturunterschiede in der Vorformlingswand erfolgt, wird für diese Maßnahmen an sich kein Schutz begehrt, sondern nur im Zusammenhang mit den übrigen Maßnahmen des Anspruchs. Bei diesem bekannten Verfahren wird der Vorformling dadurch hergestellt, daß Kunststoffmasse in eine gut gekühlte Spritzgußform mit einem ebenfalls gut gekühlten Formkern eingespritzt wird. Am Ende des Spritzvorganges hat der Vorformling innerhalb seiner Wandung eine stark ungleichmäßige Temperaturverteilung: es kann zufolge seiner relativ niedrigen Oberflächenteinperatur jedoch als hinreichend formbeständiges Gebilde in eine Temperierstellung gebracht werden. Dort verbleibt er so lange, bis ein für den Blasvorgang ausreichender Temperaturausgleich in seiner Wandung stattgefunden hat Es geht hierbei also nicht um das Einstellen der Orientierungstemperatur und auch nicht um die Herstellung von biaxial orientierten Hohlkörpern.

Der Gegenstand der Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine teilweise im Schnitt gehaltene Vorderansicht einer Vorrichtung zum Herstellen eines Hohlkörpers und

F i g. 2 und 3 die Vorderansicht nach F i g. t in weiteren Verfahrensstufen.

Die voneinander trennbaren äußeren Wände 11 einer Vorform 10 sind so ausgebildet um die äußere Fläche eines Vorformlings 16 zu bilden. Die Vorform 10 ist temperaturgesteuert, beispielsweise durch Heiz- oder Kühlelemente 10a. Die Endwand 12 der Vorform 10 hat eine Einspritzöffnung 13, welche mit einer Einspritzdüse 14 ausgerichtet ist durch welche Kunststoff in die Vorform 10 eingespritzt wird.

Die Bildung des Vorformlings 16 findet statt, nachdem ein erster Kern 15 mit der Vorform 10 in Eingriff gebracht worden ist.

Der Kern 15 ist temperaiurgesteuert. beispielsweise durch Heiz- oder Kühlelemente 15a. Der Kern 15 wird durch ein joch 19 getragen, welches mit der Vorform 10 an einer Stelle in Eingriff tritt, die der Einspritzöffnung 13 gegenüberliegt, um die obere Fläche des Vorformlings-Formhohlraums zu bilden.

Bei Trennung der Vorform 10 und des Kernes 15. welcher den Vorformling 16 trägt, wobei dieser auf dem Kern 15 vermittels einer Saugwirkung festgehalten wird, welche durch Durchgänge 27 angelegt wird, nimmt der Kern 15 die in F i g. 1 angegebene Lage und die in F i g. 3 in unterbrochenen Linien gezeigte Stellung ein. Der Formaufbau 21, welcher eine Vorblasform 22 und eine Endblasform 23 aufweist, und der Blaskern 15 werden so in Ausrichtung zueinander gebracht, daß sich die Vorblasform 22 und der Vorformling 16 (unterbrochene Linien in Fig.3) gegenüberliegen. Die Vorblasform 22 und die Endb'asform 23 werden zusammengehörend, jedoch im Abstand zueinander durch ein Verbindungsteil 24 gehaltert und zur gemeinsamen Hin- und Herbewegung, mittels eines hydraulischen Zylinders 25 angeordnet welcher mit der Endblasform 23 durch ein Befestigungsteil 26 verbunden ist. Der Formaufbau 21 ist zur Querbewegung zwischen den in den Fig.2 und 3 angedeuteten Stellungen gehaltert, beispielsweise durch Ankerbolzen, welche jedoch hier nicht gezeigt sind.

Bei Ausrichtung der Vorblasform 22 und des den Vorformling 16 tragenden Kerns 15 werden der Kern 15 und der Vorformling 16 sodann innerhalb der Vorblasform 22 in der in der F i g. 3 dargestellten Art und Weise angeordnet. Der Vorformling 16 wird dann teilweise in die Vorblasform 22 aufgeweitet, deren Temperatur durch Heiz- oder Kühlwindungen 20 gesteuert wird.

welche an eine nicht gezeigte Wärmeübertragungsquelle angeschlossen sind, um die Vorformlingstemperatur für nachfolgende Arbeitsgänge zu optimieren. Außer dem wird dadurch der Vorformling 16 vom Kern 15

befreit. Die Aufweitung wird durch Einleiten eines unter Druck stehenden Mittels durch die Durchgänge 27 bewirkt In F i g. 3 ist das Ausmaß der Aufweitung als Umfang des nicht aufgeweiteten Vorformlings 16 in unterbrochenen Linien dargestellt und ein Zwischenformling, welcher aus der Anlegung des Arbeitsmitteldrucks resultiert, ist mit 29 bezeichnet Die Form und Gestalt des Zwischenformlings 29, so wie diese durch den Formhohlraum in der Vorblasform 22 festgelegt ist, ist derart ausgewählt, dao ein zweiter Blaskern 30 so eingesetzt werden kann, daß er in diesem eine im wesentlichen vollständige Oberflächenberührung erhält Nach Vervollständigung der Aufweitung des Zwischenformlings 29 werden die Vorblasform 22 und der Kern 15 voneinander getrennt und der Zwischenformling 29 wird in der Vorblasform 22 belassen. Der Kern 15 wird dann in die Anfangsstellung (Fig. 1) zurückgeführt und der Formaufbau 21 unter Einschluß der Vorblasform 22, welche den Zwischenformling 29 enthält, wird seitlich in die in den F i g. 1 und 2 gezeigte Stellung verschoben.

Der Zwischenformling 29, welcher sich innerhalb der Vorblasform 22 befindet, wird in Ausrichtung mit einem Blaskern 30 gebracht, welcher mit einer Temperatursteuereinrichtung versehen ist, beispielsweise mit Windungen 30a, die mit einer nicht gezeigten Energiequelle verbunden sind. Der Blaskern 30 weist einen äußeren Aufbau auf, der so geformt ist, daß er mit dem inneren Aufbau des Zwischenformlings 29 übereinstimmt Der Blaskern 30 weist einen Obertragungs-, einen Streck- und Blasaufbau auf, welcher einen Dorn 32 enthält, welche zusammen mit dem Blaskern 30, wie durch den Pfeil in F i g. 1 gezeigt, hin- und herbewegbar ist um den Zwischenformling 29 axial zu längen. Ein Antrieb ist gezeigt, welcher eine Schubstange 34 aufweist, die mit dem Dorn 32 in Eingriff bringbar ist und welche mit einem Kolben 35 verbunden ist, der seinerseits innerhalb eines Zylinders 36 angeordnet ist, welcher beispielsweise auf Hydraulikdruck anspricht

Für die Endformstufe wird der Zwischenformling 29 von der Vorblasform 22 getrennt, wobei er auf dem Blaskern 30 verbleibt, beispielsweise durch eine über die Durchgänge 38 — falls notwendig — angelegte Saugwirkung. Der Blaskern 30 wird in der gleichen Abstandslage zum Kern 15 angeordnet welche zwischen der Vorblasform 22 und der Endblasform 23 vorhanden ist. um zu ermöglichen, daß beide Kerne mit einer entsprechenden Form in Eingriff treten können, wenn der Kern 15 mit der Vorblasform 22 ausgerichtet ist Dies erleichtert die gleichzeitige Durchführung sowohl der Vorform- als auch der Endformstufe mit getrennten Vorformlingen. Weiterhin wird bemerkt, und zwar mit Bezug auf die Übertragung des Zwischenformlings 29 zum Blaskern 30, daß die Vorform 10 von der Vorblasform 22 im Abstand angeordnet ist, wie dies in den F i g. 1 und 2 dargestellt ist so daß der Kern 15 mit der Vorform 10 in Eingriff treten kann, um einen weiteren Vorformling zu bilden, während der Blaskern 30 mit der Vorblasform 22 in Eingriff angeordnet ist

Wie oben bereits festgestellt, wird der Zwischenformling 29 zum Blaskern 30 zwecks weiterer Verarbeitung überführt, Der Blaskern 30 wird durch ein Joch 31 gehalten, welches (Fig.2) mit der Vorblasform 22 in der gleichen Art und Weise in Eingriff tritt, wie dies das Joch 19 mit der Vorform 10 tut.

Es ist ersichtlich, daß, wenn der Blaskern 30 erhitzt oder abgekühlt wird, er mit der erhitzten oder gekühlten Vorblasform 22 in Fingriff tritt, welche den Zwischenformling 29 in sich beinhaltet (Fig. 2), wobei die Temperatur des Zwischenformlings 29 wirksam zufolge der Wärmeübertragung sowohl zwischen den inneren als auch den äußeren Rächen des Zwischenformlings 29 und der entsprechenden Form- und Kernoberfläche eingestellt wird. Selbstverständlich werden Temperaturregler verwendet, um die Heizmittel des Kerns und der Vorblasform 22 einzeln zu steuern.

Zuerst wird der Wärmeinhalt des Vorformlings 16 rasch (beispielsweise in weniger als 12 Sekunden) verändert, indem der Wärmeaustausch unter Bedingungen stattfindet, die für gewöhnlich in einer ungleichmäßigen Temperaturverteilung des Vorformlings 16 resultieren, wobei diesem Vorgang ein im wesentlichen vollständiges Ausgleichen der Temperaturverteilung in dem Vorformling 16 durch Wärmeaustausch in dem Blaskern 30 und der Vorblasform 22 folgt Demgemäß kann man beispielsweise einen Vorformling 16 durch Einspritzformen bilden, worauf ein rasches Kühlen des Vorformlings 16 durch Wärmeaustausch mit dem Kern 15 und der Vorform 10 folgt wodurch eine ungleiche Temperaturverteilung resultiert und weiteren kann sich der Zwischenformling 29 durch Wärmeaustausch mit dem Blaskern 30 abkühlen und mit der Vorblasform 22, um die Temperaturverteilung des Vorformlings im w?sentliehen auszugleichen, wobei aiii dies in gesteuerter Weise durchgi führt wird.

Unter Bezugnahme auf F i g. 2 wird die Übertragung des Zwischenformlings 29 zmr Endblasform 23 durch den Blaskern 30 durchgeführt., welcher mit der Vorblasform 22 und dem Zwischenformling 2Ü in Eingriff ist Um die Entnahme des Zwischenformlings 29 aus der Vorblasform 22 zu erleichtern, kann durch den Durchgang 38 eine Saugwirkung ausgeübt werden, um den Zwischenformling 29 auf dein Blaskern 30 zu halten.

Der Blaskern 30 mit dem Zwischenformling 29 auf dem Blaskern 30 wird dann von der Vorblasform 22 getrennt, welche geteilt ausgeführt ist um die Entnahme des Zwischenformlings 29 zu erleichtern. Bei Freigabe kehrt der Blaskern 30 mit dem Zwischenformling 29 auf ihm in die in F i g. 1 dargestellte Stellung: zurück, wobei diese Stellung in F i g. 3 in unterbrochenen Linien dargestellt ist.

Bei Vervollständigung des oben beschriebenen Übertragungsvorganges wird der Formaufbau 21 seitlich so verschoben, daß er mit der Endblasform 23 und dem Blaskern 30 in Gegenüberlage: ist während zur gleichen Zeit die Vorblasform 22 und der Kern 15 ausgerichtet werden, wie dies vorangehend im Zusammenhang mit Fig.3 beschrieben worden ist Die Blaskerne befinden sich dann innerhalb der entsprechenden Formen, wobei die Temperatur des Zwischenformlings 29 in der oben beschriebenen Art uüd Weise eingestellt wird und der Zwischenformling 29 in die Endblasform 23 durch Vor· bewegung des Domes 32 vermittels der Schubstange 34 axial gelbngt wird. Wie in F i g. 3 gezeigt, tritt das Joch 31 mit dem offenen Teil der Endblasform 23 in Eingriff, um einen geschlossenen Formihohlraum für dia endgültige Form des herzustellenden Hohlkörpers 41 zu bilden.
Es ist die Funktion der Vorblasform 22, wenn immer möglich in Zusammenarbeit mit dem Blaskern 30, den Zwischenformling 29 in eineF Umgebung zu halten, welche wirksam geeignet ist, um die Verteilung der Temperatur innerhalb der Wandung des Zwischenformlings 29 auszugleichen.

Beispielsweise zeilen Berechnungen, daß ein Polypropylengegenstand durch Einspritzen in Übereinstimmung mit der Vorrichtung gemäß Fig. 1, 2 und 3 bei einer Temperatur von unnefähr 216°C geformt werden

kann, wobei die Vorform 10 auf ungefähr 25°C und der Kern 15 auf einer Temperatur von ca. 45⁰C gehalten wird. Für die optimalen Orientierungsbediugungen wird eine im wesentlichen gleichförmige Temperatur von ungefähr 165⁰C bevorzugt. Nach fünf Sekunden Verweilzeit hai: der Vorformling 16 eine Temperatur von 159°C angenommen, wobei die niedrigste Vorformiingstemperatur in der Nähe der Vorform 10 ungefähr 52° C, die Temperatur des Vorformlings 16 in der Nähe des Kerns 15 ungefähr 70⁰C und die Vorformlingstemperatur in der Mim: um ungefähr 210" C beträgt.

Mit einer Übertragungszeit zur Vorblasform 22 von ungefähr zwei Sekunden nimmt die mittlere Temperatur des Vorformlings 16 ungefähr 156° C an, wobei die Außentemperatur des Vorformlings 16 ungefähr 86°C, die innere Vorformlingstemperatur ungefähr 69°C und die Temperatur des Vorformlings in der Mitte um 2O7°C bsträgi, wobei der Biaskern 30 und die Vorblasform 22 auf einer Temperatur von ungefähr 165° C gehalten werden. Nach einer Verweilzeit von fünf Sekunden in der Vorformlingsform und in Berührung mit der Vorblaslorm 22 und dsm Blaskern 30 wird eine im wesentlichen gleichförmige Temperatur erhalten, welche eine mittlere Vorformlingstemperatur von ungefähr 167° C aufweist, wobei die äußere Vorformlingstemperatur ungefähr 162°C , die innenseitige Vorformlingstemperatur 160⁰C und die Vorformlingstemperatur in der Mitte um 182° C beträgt. Dies führt zu hervorragenden Eigenschaften in dem endgültigen orientierten Gegenstand Es wird bemerkt, daß die Verweilzeit in der Vorformlingsform so gewählt wird, daß sie der Verweilzeit in der Vorblasform 22 entspricht.

Um die Temperatur genauer einzustellen, um sich den optimalen Orientierungsbedingungen noch mehr zu nähern, kann die Temperatur der Vorform 10 auf ungefähr 25°C und des Kerns 15 auf 65° C abgesenkt werden, wobei der verbleibende Teil des Zyklus unverändert bleibt. Die resultierende Durchschnittsvorformlingstemperatur nach ungefähr fünf Sekunden Verweilzeit in der Form beträgt dann 165°C.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentanspruch:

Verfahren zum Herstellen eines biaxial orientierten Hohlkörpers aus thermoplastischem Kunststoff, bei dem in einer temperaturgesteuerten Vorform ein Vorformling hergestellt, rasch gekühlt danach in eine Form übertragen wird, in der der Vorformling mit oder ohne Formkontakt auf die Orientierungstemperatur des Kunststoffes eingestellt wird, und bei dem dann der Vorformling in einer Blasform bei der Orientierungstemperatur geformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlen des Vorformlings auf eine der Orientierungstemperatur im wesentlichen entsprechende Durchschnittstemperatur der Vorformlingswand und das Einstellen der Orientierungstemperatur im wesentlichen durch den Ausgleich der Temperaturunterschiede in der Vorformlingswand durch Wärmeaustausch mit der Form erfolgt