CH432810A - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung geblasener Artikel aus synthetischem thermoplastischem Material - Google Patents

Description

  
 



  Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung geblasener Artikel aus synthetischem thermoplastischem Material
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung geblasener Artikel erhöhter Festigkeit durch Herstellung eines Rohlings aus verstreckbarem synthetischem thermoplastischem Material in einer geschlossenen Spritzgussform und anschliessendes Aufblasen dieses Rohlings zum gewünschten hohlen Artikel in einer geschlossenen Blasform, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.



   Die biaxiale Orientierung der Moleküle von Thermoplasten ist längst bekannt und wird bei der Herstellung von Folien durch Strecken in beiden Richtungen zur Steigerung der physikalischen Eigenschaften angewendet.



   Durch das erfindungsgemässe Verfahren wird es nun möglich, die Vorteile der Biaxialorientierung auch für geblasene Gegenstände bzw. Artikel, z. B. Gefässe, zu verwirklichen, so dass man geblasene Gegenstände mit weit überlegenen physikalischen Eigenschaften erhalten kann.



   Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass der Rohling im Bereich rissfreien Verstreckens bei einer knapp unterhalb des Schmelzpunktes des thermoplastischen Materials liegenden Temperatur durch eine mechanische, axial ausdehnbare Streckvorrichtung, welche mit der Innenfläche des Rohlings in Kontakt steht, auf wenigstens das dreifache seiner ursprünglichen Länge verstreckt und unmittelbar danach in einer geschlossenen Blasform zu einem biaxial verstreckten hohlen Artikel aufgeblasen wird, dessen Durchmesser mindestens das Dreifache seines ursprünglichen Durchmessers beträgt.



   Die Bildung des Rohlings kann durch Spritzguss oder auch auf andere geeignete Weise erfolgen, wobei dieser Rohling höchstens ein Drittel der longitudinalen und radialen Abmessungen des herzustellenden Gegenstandes und vorzugsweise ein Drittel bis ein Fünftel von dessen Abmessungen aufweist. Wie gewöhnlich beim Spritzgiessen von thermoplastischen Materialien, wird die Verformung unter vorausgehender Mischung des Materials bei einer Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes vorgenommen, z.

   B. bei etwa 127,5 bis 1330 C bei Polyäthylen, bei etwa 166 bis   173,5"    C für Polypropylen und etwa 96 bis 104,50 C für Polystyrol, worauf man den Rohling auf eine Temperatur schwach unterhalb des Schmelzpunktes, also etwa   125-129  C    für Polyäthylen, etwa   155-166  C    für Polypropylen und etwa   85-96     C für Polystyrol, abkühlt und dann sowohl axial als auch radial durch Strecken und Aufblasen des Rohlings in die endgültige Form bringt.



   Die axiale Streckung des Rohlings bewirkt vorerst eine axiale Orientierung der Polymermoleküle, während durch das Aufblasen die biaxiale Orientierung vollendet wird, wobei gleichzeitig die endgültige Form des Gegenstandes hergestellt wird. Die Temperaturen in den obigen Bereichen sollen möglichst auf   +      1-5     C strikte eingehalten werden und das Strecken und Aufblasen der Rohlinge sollte womöglich schnell und an einem Ort geschehen, welcher von Durchzugluft frei ist und auch von anderen Bedingungen frei ist, welche die vorsichtige Aufrechterhaltung und Steuerung der Temperatur beeinflussen können.



   Die Längsstreckung erfolgt mindestens auf 300   O/o    und vorzugsweise 300 bis   500 0/0    der ursprünglichen Länge, wobei auch Verstreckungen von 600   O/o    durchaus verwendbar sind.



   Anders ausgedrückt muss die Verstreckung ausreichen, um die Wanddicke des Rohlings auf mindestens ein Drittel seiner unverstreckten Dimension der Wandstärke zu vermindern.



   Es ist wichtig, dass die Wanddicke des fertigen Artikels nach Verstreckung und Aufblasen höchstens ein Drittel der Wandstärke des Rohlings beträgt.



   In Fig. 1 wird eine Vertikalschnittansicht mit den Teilen im Aufriss eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung dargestellt, welche sich zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens eignet, wobei die Vorrichtung in Stellung für den Spritzguss des Rohlings steht.



   Fig. 2 zeigt eine ähnliche Vorrichtung wie Fig. 1,  stellt aber diese in der Stellung beim Strecken des Rohlings vor dem Aufblasen dar.



   Fig. 3 wiederum stellt eine der Fig. 1 und 2 ähnliche Vorrichtung dar, wobei aber der Artikel bereits aufgeblasen ist.



   Die Arbeitsweise beim erfindungsgemässen Verfahren und der Vorrichtung zu dessen Ausführung wird nachstehend an Hand der genannten Figuren näher erläutert.



   In Fig. 1 ist mit 10 ganz allgemein ein Apparat bezeichnet, wie er im USA-Patent 3 172 929 beschrieben wurde.



   Dieser Apparat bzw diese Vorrichtung hat zwei Rohlingformteile   11,    welche eine äussere Oberfläche des Rohlings bzw. der Rohlingskammer 12 umschreiben und vorzugsweise die Form eines Kegelstumpfes aufweist. Die Rohlingform hat Öffnungen für ein Heizmittel bzw. ein Wärmeaustauschmittel, welche mit der Zahl 13 bezeichnet sind und so eingerichtet sind, dass heisse oder kalte Wärmeaustauschmittel zur exakten Tempera  turkontrolle    der Rohlingform darin umgewälzt werden können.



   Am Ende der Rohlingformteile 11 weisen diese Aussparungen 14 auf, um einen Spritzgusszylinder 15 aufzunehmen, welcher eine Bohrung 16 aufweist, in der der Pumpenkolben 17 mit Kolbenkopf 18 in Fig. 1 im angehobenen Zustand dargestellt ist, also am Ende des Einspritzvorganges selbst.



   In die Kammer 12 tritt gegen unten ein Kern 20 ein, dessen unteres Ende entsprechend der Form des Roh Iings bei 21 beispielsweise konisch zuläuft und die Innenwand des Spritzgussraumes 12, d. h. der Rohlingkammer bildet. Das untere Ende 23 des Kerns 20 ist an sich offen   und    wird durch ein Ventil 25 verschlossen, welches einen VentilstösseI 26 axial nach oben ragend im Inneren des Kerns 20 aufweist. Das Ventil 25 ist in der oberen, d. h. geschlossenen Stellung in Fig. 1 dargestellt und bildet dort ebenfalls einen Teil der Innenwand der Rohlingspritzgussform 12.



   In der konischen Form 21 des Kerns befindet sich innen eine Wärmeaustauscherschlange 28, welche die Innenwand des Kernteils 21 innig berührt und demselben Zwecke dient, wie die Durchgänge 13 im äusseren Formteil 11. Der Kern 20 wird von zwei den Halsteil des Gegenstandes umschliessenden Halbformen 30 abgeschlossen, welche den Hals 31 gegen aussen begrenzen. Auch in diesen   Halbformen    30 befinden sich Wärmeaustauscherkanäle 32. Die innere Abgrenzung des Halsteiles erfolgt durch die Ringform 35. Die Ringform 35 hat einen gegen unten reichenden Flansch 36, welcher an dem Kern 20 anliegt, und dessen glatte Oberfläche 37 die innere Begrenzung des Halsteiles bildet.



   Nun wird beim Betrieb dieser Vorrichtung eine abgemessene Menge thermoplastisches Material, vorzugsweise Polyäthylen, Polypropylen oder Polystyrol durch den aus Teilen 15, 16, 17, 18 bestehenden Spritzgusskopf in die Form 12 auf herkömmliche Weise eingespritzt. Fig. 1 zeigt das Ende dieses Spritzvorganges.



   Während dieser Zeit wird vorzugsweise ein relativ kühles Wärmeaustauschmittel in den Öffnungen 32 zirkuliert, um die Halspartie zu kühlen, so dass nach Beendigung des Einspritzens die Halspartie in ihrem Formteil bereits verfestigt und somit fest verankert ist.



   Man zirkuliert auch in der Schlange 28 und in den Kanälen 13 vorzugsweise gekühlte Flüssigkeit, um nach Beendigung des Spritzens die Temperatur des Rohlings im Bereich nahe unterhalb des Schmelzpunktes zu   hal-    ten (vergl. die für besondere Polymere genannten Temperaturwerte).



   Sobald die erwünschte Temperatur des Rohlings erreicht ist, wie dies in dem für die Vorrichtung genannten Patent näher beschrieben ist, wird mittels des Stössels 26 das Ventil 25 nach Entfernung der Spritzgusskopfanlage nach unten vorgeschoben, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist, wodurch der Rohling axial gestreckt wird.



  Diese Streckung muss mindestens 300   o/o    betragen, wie dies bereits näher erläutert wurde. Der gestreckte Rohling wird somit in seiner Wandstärke mindestens auf ein Drittel reduziert.



   Nun wird durch die vom ausgefahrenen Ventil 25 freigegebene untere Öffnung des Teiles 20 zum Einblasen des den gestreckten Rohling radial ausdehenden Mediums verwendet, wobei gleichzeitig oder vorher die äussere Blasform 40 (vergl. Fig. 3) an den Teil 30 unten angeschlossen wurde. Es versteht sich, dass beim Entfernen des Spritzgusskopfes auch die äusseren Formteile 11 der Rohlingform entfernt wurden, wie dies aus Fig. 2 ersichtlich ist.



   Nachstehend sollen einige wichtige Verfahrensmerkmale für das beschriebene Verfahren noch näher erläutert werden.



   1. Das Strecken und Aufblasen muss innerhalb eines eng begrenzten Temperaturbereiches des Rohlings erfolgen, so dass sowohl das Spritzen als auch die Einstellung der richtigen Temperatur der an der Formgebung beteiligten Teile genauestens überwacht werden muss. In einer kontinuierlichen Formgebungsoperation, z. B. unter Verwendung eines extrudierten Rohres als Rohling können diese Temperaturbedingungen nicht genügend überwacht werden.



   2. Es muss eine Verstreckung von mindestens 300    /o,    also im Verhältnis 1:3, erfolgen, so dass zumindest in jeder der beiden Streckrichtungen eine dreifache Verringerung der Wandstärke des Rohlings erfolgt.



   3. Die beiden Streckvorgänge müssen unmittelbar aufeinander und auf das Einspritzen, bzw. auf den Zeitpunkt der entsprechenden Abkühlung des Rohlings erfolgen, wobei die beiden Streckvorgänge sehr rasch durchgeführt werden müssen, damit keine wesentlichen Wärmemengen verlorengehen.



   4. Die beim Längs strecken auf Aufblasen angewendeten Temperaturen des Materials müssen auf das Polymer genauestens abgestimmt werden. Es versteht sich, dass dabei das Blasen bei niedrigerer Temperatur und somit höherem Blasdruck erfolgt, als bei den herkömmlichen Blasverfahren.   

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Herstellung geblasener Artikel erhöhter Festigkeit durch Herstellung eines Rohlings aus verstreckbarem synthetischem thermoplastischem Material in einer geschlossenen Spritzgussform und anschliessendes Aufblasen dieses Rohlings zum gewünschten hohlen Artikel in einer geschlossenen Blasform, gekennzeichnet dadurch, dass der Rohling im Bereich rissfreien Verstreckens bei einer knapp unterhalb des Schmelzpunktes des thermoplastischen Materials liegenden Temperatur durch eine mechanische, axial ausdehnbare Streckvorrichtung, welche mit der Innenfläche des Rohlings in Kontakt steht, auf wenigstens das dreifache seiner ursprünglichen Länge verstreckt und unmittelbar danach in einer geschlossenen Blasform zu einem biaxial verstreckten hohlen Artikel aufgeblasen wird,

   des sen Durchmesser mindestens das Dreifache seines ursprünglichen Durchmessers beträgt.

   II. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäss Patentanspruch I, bestehend aus einer Spritzform mit einem Kern, welcher eine Blasöffnung aufweist und mit der inneren Oberfläche des Rohlings übereinstimmt und einer Aussenform aus einem oder mehreren Teilen, welcher mit der Aussenform des Rohlings übereinstimmt und eine Einspritzöffnung aufweist, und einer Blasform, in welche der Kern eingeführt wird und die eine hohle Form aus mehreren Teilen darstellt, deren Innenraum mit der äusseren Oberfläche des zu blasenden hohlen Artikels übereinstimmt, Mitteln zum Einspritzen von thermoplastischem synthetischem Material und Mitteln zum Einblasen des Aufblasmediums, gekennzeichnet durch einen Kern mit einer konvex vorstehenden Formfläche, welche auf eine knapp unterhalb des Schmelzbereiches des thermoplastischen Materials liegende Temperatur einstellbar ist und einem Teil,

   welcher die Halspartie am Rande des Rohlings umfasst und separat auf eine niedrigere Temperatur einstellbar ist, und eine mechanische Streckvorrichtung, welche axial um mindestens das Dreifache der axialen Länge des Rohlings ausdehnbar ist.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren gemäss Patentanspruch I, gekennzeichnet dadurch, dass die Wanddicke des Rohlings während der axialen Verstreckung und während des radialen Aufblasens je um mindestens 2/3 reduziert wird.

   2. Verfahren gemäss Patentanspruch I und Unteranspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass ein Rohling aus Polyäthylen im Temperaturbereich von 125--129 C verstreckt und aufgeblasen wird.

   3. Verfahren gemäss Patentanspruch I und 1Jnteran- spruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass ein Rohling aus Polypropylen im Temperaturbereich von 155-166 C verstreckt und aufgeblasen wird.

   4. Verfahren gemäss Patentanspruch I und Unteranspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass ein Rohling aus Polystyrol im Temperaturbereich von 85-96 C verstreckt und aufgeblasen wird.