CN104822505A - 挤出吹塑法和用于执行该方法的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种挤出吹塑法,其中,在用于形成软管的吹塑周期期间检测从头部输出的软管的输出速度,并且依赖于检测到的输出速度,熔融物存储器容纳一部分由挤出机传送的熔融物,或者除了由挤出机传送的熔融物之外还输出熔融物。当检测到的输出速度小于输出速度的额定值时,熔融物存储器输出熔融物,而当检测到的输出速度大于输出速度的额定值时,熔融物存储器容纳熔融物。此外,本发明还涉及一种用于执行该方法的装置。

Description

挤出吹塑法和用于执行该方法的装置
技术领域
本发明涉及一种挤出吹塑法和一种用于执行挤出吹塑法的装置。
背景技术
在挤出吹塑法中,在挤出机中将热塑性塑料塑化成熔融物,并且在压力下将其传送到头部。型坯以输出速度连续地从头部的输出开口输出。尤其是位于头部下方的吹模容纳悬挂在头部上的、构造成软管的型坯,在吹模中,软管被扩宽成成品空心体。为了分别在型坯被挤出一段给定长度以后将头部的输出开口下方的型坯分开,例如使用切割装置。分开的型坯也可以利用操作单元被转移至吹模。
为了制造出完美的空心体、例如瓶子或罐子,从头部输出的型坯必需具有最小长度。另一方面,不应该超过型坯的特定长度,这是因为否则会消耗比必需材料要多的材料。此外,还需要保持型坯的正确的长度,这是因为在现代的挤出吹塑法中,可以按照预定的程序多次调节型坯的壁厚。
在挤出吹塑法中会出现粘度波动、传送过程波动、再生波动和材料波动以及堆积密度波动。由于这些波动,不可避免的是:每个吹塑周期会挤出不同长度的型坯。如果长度超过额定长度,那么废料比例太大。如果长度低于额定长度,那么会产生次品。此外,还存在以下危险:在程序化地调节型坯壁厚时,具有特定壁厚的区域不占据其相对于容纳被挤出的型坯的吹模的正确的相对位置。
由DE 25 44 171 A公知的是,在吹模下方布置有光栅,一旦型坯达到额定长度,光栅就通过挤出的软管形式的型坯的下端部被中断。如果直至达到额定长度所需要的时间少于额定时间(在挤出机绝对匀速地工作的情况下,软管形式的型坯在额定时间内达到其额定长度),那么挤出机工作得太快。在这种情况下,借助控制系统减小挤出机的蜗杆的转速。如果直至达到额定长度所需要的时间超过额定时间,那么就意味着挤出机工作得太慢。在这种情况下,只要超出时间在设定的公差之外,那么就借助控制系统提高挤出机的蜗杆的转速。型坯在被光栅扫描的时间点上具有相应于额定长度的长度。由此,避免因为软管长度过短而产生次品。然而,通过调节蜗杆转速来改变挤出速度只会影响下一吹塑周期。因此,利用公知的装置不能避免挤出速度波动以及进而用于挤出软管形式的型坯的时间间隔的波动。因此,为了执行挤出吹塑法需要在吹塑周期内有较长的等待时间。
此外,由DE 25 44 609 A公知的是,依赖于型坯的长度改变来调节头部的输出开口的间隙宽度。
由DE 10 2004 015 719 B4公知了一种用于吹塑空心体的方法。该方法包括一种调节系统,它会纠正挤出速度,从而使型坯在吹模中占据预定的位置。这种调节方法基于一种壁厚程序,这个程序作用于喷嘴间隙在关键的横截面区域中的间隙宽度,其中,这个调节回路将被分开的下方的废料块和/或被分开的空心体的实际重量与相应的额定重量值进行比较。依赖于额定-实际重量值的比较,通过改变喷嘴间隙的间隙宽度和/或挤出机的蜗杆转速来调节接下来的型坯的位置。
为了避免在型坯分离以后的对型坯的粘接或焊接,EP 1 354 692A1建议在分开型坯期间短暂地中断型坯从喷头喷嘴的输出。为了中断传送,优选由挤出机将熔融物转移引导到熔融物存储器中。在连续挤出期间临时存储的熔融物可以在中断以后再次混合到输送给喷头的熔融物中。通过流动阻力实现对熔融物存储器的控制,该流动阻力由到熔融物存储器的存储室或喷头的距离来确定。
发明内容
由现有技术出发,本发明的任务是提供开头提及类型的挤出吹塑法,其中,使型坯的长度波动尽可能小。此外,力求将每个吹塑周期所需要的熔融物量保持得尽可能小。此外,本发明的任务是提出一种用于执行根据本发明的挤出吹塑法的装置。
该任务的解决方案基于以下想法,即,在吹塑周期期间影响在该吹塑周期中制成的型坯的长度。
具体地,在开头提及类型的挤出吹塑法中,通过以下步骤来解决该任务:
-检测从输出开口输出的型坯的输出速度,
-在型坯输出期间和在其被分开之前,依赖于检测到的输出速度控制熔融物存储器,用以容纳一部分由挤出机传送的熔融物或者除了被传送的熔融物之外还输出先前容纳的熔融物,其中
-当检测到的输出速度小于输出速度的额定值时,熔融物存储器输出熔融物,并且
-当检测到的输出速度大于输出速度的额定值时,熔融物存储器容纳熔融物。
由独立权利要求8的特征得出用于以挤出吹塑法制造空心体的装置。
用于制造成形件的吹塑周期包括在头部中重塑熔融物、型坯从头部的输出开口中输出以及在输出之后分开型坯。在这个吹塑周期期间,检测从输出开口输出的型坯的输出速度。依赖于检测到的输出速度,在吹塑周期期间就对熔融物存储器进行控制。当检测到的输出速度小于输出速度的额定值时,在吹塑周期期间除了由挤出机传送的熔融物之外熔融物存储器还输出先前容纳的熔融物。由此,在吹塑周期期间提高了型坯的输出速度。输出速度的额定值是型坯在吹塑周期内达到其精确的额定长度时的值。
当型坯的检测到的输出速度大于输出速度的额定值时,熔融物存储器在此期间容纳一部分由挤出机传送的熔融物。由此,在吹塑周期期间就降低了型坯的输出速度。
通过根据本发明的方法改进了软管形式的型坯的挤出长度、型坯的重量以及轴向壁厚分布的可再现性。
例如通过在头部的输出开口下方将型坯彻底分离来实现型坯在吹塑周期内的分开。用于分开型坯的另一可行方案是:通过控制输出开口来中断型坯从头部的输出。
为了尤其是在具有型坯的过快或过慢的输出速度的连续的吹塑周期中确保熔融物存储器的持久的运行准备,挤出机的传送量尤其是可以通过改变转速和/或通过以质量分析的方式调节输送给挤出机的塑料颗粒的流量来提高或降低。通过提高传送量来应对熔融物存储器在输出速度持续过慢时被完全排空的危险。通过降低传送量来应对熔融物存储器在输出速度持续过快时无法再容纳熔融物的危险。
为了进一步改进软管形式的型坯的挤出长度的可再现性,在本发明的一种设计方案中设置的是,在软管形式的型坯输出期间和在其被分开之前多次检测输出速度。替选地存在以下可行方案,即,在软管形式的型坯输出期间和在其被分开之前连续地检测输出速度。
如果没有连续地检测输出速度,那么就优选地通过对路程的时间测量来实现速度测量。为此,至少一次但优选地多次测量型坯在分离之前的部分长度的输出时间。部分长度是型坯的额定长度的按百分比计算的部分。例如测量直至输出型坯的额定长度的20%、40%、60%和80%的时间。为此,在头部下方的相应位置上布置有光栅,该光栅被型坯的从工具头部的输出开口输出的下端部中断。
如果熔融物存储器是以液压方式来操作的,那么熔融物存储器就可以由控制系统借助换向阀或比例阀来操控。尤其是经由以电子方式工作的开关元件来操控通过电机、例如线性马达来操作的存储器。
在根据本发明的方法的一种变型方案中,额外地在型坯输出期间改变头部的输出开口的大小。由此,可以按照预定的程序调节型坯的壁厚。这尤其通过改变输出开口的间隙宽度来实现。在间隙宽度更大的情况下,壁厚增加,而通过更小的间隙宽度则得到更小的壁厚。通过这种方式,型坯在其整个长度上可以设有不同的壁厚,其中,型坯的各个壁厚区域的位置匹配于由要制造的空心体所提出的要求。但是,在本发明的框架内显然也可以调节输出开口的基础间隙,以便实现对型坯的额外的调整。优选地,只有当挤出吹塑法在壁厚、物件重量和周期时间方面处于振荡的状态时,才通过调节基础间隙来进行调整。
构造成独立结构组件的熔融物存储器和挤出机优选经由管状线路与头部的输入开口相连。
熔融物存储器可以实施为LIFO存储器,但优选实施为FIFO存储器。FIFO存储器的优点在于熔融物在熔融物存储器中的逗留时间被均匀化。在LIFO存储器中出现的、在熔融物存储器中逗留不同长时间的热负荷在将塑料熔融物进一步加工成成品空心体时可能导致对其机械特性和/或其外观的损坏。适用于执行挤出吹塑法的装置的FIFO存储器的结构对于在此负责的专业技术人员来说本身就是公知的,例如可以由DE 42 26 467 C1得出。适用于执行挤出吹塑法的装置的LIFO存储器的结构对于在此负责的专业技术人员来说本身就是公知的,例如可以由DE 102 17 311 A1得出。
在根据本发明的用于执行挤出吹塑法的装置的另一种实施方式中,熔融物存储器可以构造成挤出机的整合的组成部分,像例如在往复式蜗杆挤出机中的情况那样。往复式蜗杆挤出机的结构对于在此负责的专业技术人员来说本身就是公知的,例如可以由DE 1 554 968 A得出。
最后,熔融物存储器可以构造成头部的整合的组成部分。在此负责的专业技术人员例如由DE 1 704 781 A了解了具有整合的FIFO熔融物存储器的头部。头部具有壳体、用于熔融物的输入开口、芯、用于熔融物输出的环形间隙以及可以通过环形活塞排空的存储室。熔融物不连续地通过环形间隙被输出,具体而言是在排空存储室的环形活塞的作用下。在此,形成型坯的熔融物的一部分也直接源自与头部的输入开口相连的挤出机,该挤出机在型坯输出期间连续地工作。因此,除了由挤出机传送的熔融物之外,包含在头部中的熔融物存储器还可以依赖于检测到的输出速度输出熔融物或者说在存储室内容纳一部分由挤出机传送的熔融物。
为了检测型坯的部分长度的输出时间,测量装置具有至少一个起开关作用的传感器。正如开头已经提及的那样,起开关作用的传感器尤其是光栅的组成部分。但替选地,起开关作用的传感器也可以是超声波测障或微波测障的组成部分。
除了用于通过对路程进行时间测量来实现速度测量的计算方法之外,为了测量速度也可以利用特定的物理效应、例如多普勒效应。当声波、微波或激光射线被物体反射时,如果物体朝着观察者运动,那么反射波具有更高的频率。这种基于多普勒效应的频率差可以被评估,用于测量输出的型坯的速度。
为了测量速度例如也可以使用行扫描摄像机。唯一的光敏行,即所谓的行扫描传感器(http://de.wikipedia.org/wiki/Zeilensensor)优选朝型坯的输出方向取向,以便检测其输出速度。
如果根据本发明的挤出吹塑法要与流行的间隙调节相组合,那么可以借助在头部中可沿周向移动的芯来调节头部的输出开口。芯在其下端部上是环形间隙的内部限制,该环形间隙在外部由头部的壳体限定。
附图说明
在附图中示出了本发明的实施例。其中:
图1示出用于以挤出吹塑法由热塑性塑料制造出空心体的装置的示意图。
具体实施方式
在图1中示意性示出的装置具有挤出机(10),其蜗杆(11)由未示出的电机驱动。塑料颗粒经由未示出的漏斗输送给挤出机(10)。被输送的塑料颗粒在挤出机(10)中被塑化,并且经由管状线路(12a)传送给头部(13)。
头部(13)的壳体(14)设有用于来自挤出机(10)的熔融物的输入开口(15),熔融物在经过输入开口(15)之后穿流过通道(16),该通道在头部(13)的下侧通入环形的输出开口(17),熔融物作为软管形式的型坯(18)连续地从输出开口输出。
熔融物存储器(20)经由另一管状线路(12b)连接到挤出机(10)与头部(13)之间的管状线路(12a)上。熔融物存储器(20)包括在朝向其输出开口(19)的方向上逐渐变成锥形的存储室(21),在该存储室内,相应成形的熔融物活塞(22)可以来回运动地进行引导。熔融物活塞(22)经由活塞杆与起双重作用的液压缸(23)相连,该液压缸的活塞(23)能够以背对的活塞面(23a、b)实现熔融物活塞(22)的两个主动的运动方向。起双重作用的液压缸(23)的工作室(24a、b)可以经由换向阀(25a、b)被加载以工作介质,通常是液压流体。换向阀(25a、b)是以电方式来操作的。为了这个目的,换向阀(25a、b)的控制接口与控制系统(26)相连,在后面阐述了该控制系统的工作方式。
在头部(13)下方布置有在图1中未示出的吹模,它由至少两个部分组成。吹模配属有在附图中为了清晰起见同样未示出的、用于输送压力介质的设备,型坯(18)在封闭的吹模中通过该设备扩宽成理想的成形部件。
此外,在头部(13)下方还布置有用于检测从头部(13)的输出开口(17)输出的型坯(18)的输出速度的测量装置(27)。在所示实施例中,测量装置总共包括四个光栅(28a-d),它们在所示实施例中实施为反射光栅。有反射光栅的发射器发出的光信号经由型坯(A)的下端部(18a)本身被反射回去。反射光栅的发射器和接收器相互平行地位于共同的壳体内。光栅(28a-d)相距头部(13)的输出开口(17)不同间距地位置固定地布置。
下面详细阐述挤出吹塑法的实施:
在挤出机(10)中,热塑性塑料被塑化成熔融物,并且从挤出机(10)经由管状线路(12a)传送给头部(13)。此外,熔融物经由管状线路(12b)到达熔融物存储器(20),并且填充存储器的存储室(21),该存储室容纳通过挤出机(10)塑化并传送的熔融物的一部分。
在头部(13)中,熔融物在通道(16)中被重塑为软管形式的型坯(18)。型坯(18)从头部(13)的输出开口(17)输出,其中,型坯(18)被输入到未示出的吹模中。
在型坯(18)被挤出直到其额定长度期间,借助测量装置(27)在由光栅(28a-d)的位置预定的测量点上测量用于输出不同部分长度的型坯(18)的时间。部分长度在此分别是型坯(18)在其中一个光栅(28a-d)中断的时间点上从输出开口(17)到型坯下端部(18a)的长度。在控制系统(26)中将时间测量的结果、即时间tx1至tx4与提前获知的额定时间ts1至ts4进行比较,在挤出机(10)绝对匀速地工作的情况下需要经过该额定时间才能达到由光栅(28a-d)的位置预定的测量点。如果测得的时间txi小于额定时间tsi,那么就意味着输出速度过快。如果测得的时间txi大于额定时间tsi,那么就意味着输出速度过慢。
如果检测到的输出速度过慢,那么除了由挤出机(10)传送的熔融物之外,熔融物存储器(20)还会输出先前容纳的熔融物。由此,在该吹塑周期期间就提高了型坯(18)的输出速度。如果检测到的输出速度过快,那么熔融物存储器(20)就在其存储室(21)内容纳一部分通过挤出机(10)塑化并传送的熔融物。由此,在该吹塑周期期间就降低了型坯(18)的输出速度。
在控制系统(26)中,额定值偏差被转化为具有不同持续时间且具有可变的符号(signum)的脉冲(Kt)并且被输出到换向阀(25a、b)。为了除了由挤出机(10)传送的熔融物之外还输出来自熔融物存储器(20)的熔融物,脉冲将三位四通换向阀(25a)和两位四通换向阀(25b)分别带入右边的切换位置,由此使得活塞面(23a)被压力源(P)加载,并且使得工作室(24b)与罐(T)相连。熔融物活塞(22)由此向右运动到图1所示的位置上。为了容纳一部分由挤出机(10)传送的熔融物,脉冲将三位四通换向阀(25a)带入左边的切换位置,并且将两位四通换向阀(25b)带入右边的切换位置。现在,活塞面23b)被压力源(P)加载,而工作室(24a)经由两位四通换向阀(25b)与罐(T)相连。熔融物活塞(22)向左运动,并且熔融物被容纳到存储室(21)内。
在用于形成软管形式的型坯(18)的吹塑周期期间,检测从头部(13)输出的型坯(18)的输出速度,并且依赖于检测到的输出速度,熔融物存储器(20)在吹塑周期期间就容纳了一部分由挤出机(10)传送的熔融物,或者除了由挤出机(10)传送的熔融物之外还输出了容纳在熔融物存储器中的熔融物,软管形式的型坯(18)的长度、重量和壁厚分布的可再现性根据本发明得到提高。
附图标记列表
附图标记 名称
10 挤出机
11 蜗杆
12a、b 管状线路
13 头部
14 壳体
15 输入开口
16 通道
17 输出开口
18 型坯
18a 型坯的下端部
19 输出开口
21 存储室
22 熔融物活塞
23 液压缸
23a、b 活塞面
24a、b 工作室
25a、b 换向阀
26 控制系统
27 测量装置
28a-d 光栅

Claims (14)

1.一种挤出吹塑法,所述挤出吹塑法包括以下步骤:
-将热塑性塑料在挤出机(10)中塑化成熔融物,
-将所述熔融物在压力下从所述挤出机(10)传送到具有输出开口(17)的头部(13)中,
-将所述熔融物在所述头部(13)中重塑为型坯(18),
-将所述型坯(18)从所述头部(13)的输出开口(17)以输出速度输出,
-将所述型坯(18)分开,
其特征在于具有以下步骤:
-检测从所述输出开口(17)输出的型坯(18)的输出速度,
-控制熔融物存储器(20),用于在所述型坯(18)输出期间和在所述型坯(18)被分开之前,依赖于检测到的输出速度地容纳一部分由所述挤出机(10)传送的熔融物或者除了所传送的熔融物之外输出先前容纳的熔融物,其中,
-当所述检测到的输出速度小于输出速度额定值时,所述熔融物存储器(20)输出熔融物,而
-当所述检测到的输出速度大于输出速度额定值时,所述熔融物存储器(20)容纳熔融物。
2.根据权利要求1所述的挤出吹塑法,其特征在于,在所述型坯(18)输出期间和在所述型坯(18)被分开之前多次检测输出速度。
3.根据权利要求1所述的挤出吹塑法,其特征在于,在所述型坯(18)输出期间和在所述型坯(18)被分开之前连续地检测输出速度。
4.根据权利要求1或2所述的挤出吹塑法,其特征在于,为了检测输出速度,测量用于所述型坯(18)的部分长度的输出时间(txi)。
5.根据权利要求4所述的挤出吹塑法,其特征在于,为了测量用于所述型坯(18)的部分长度的输出时间(txi),光栅(28a-d)通过输出的型坯(18)的下端部(18a)被中断。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的挤出吹塑法,其特征在于,所述熔融物存储器(20)以液压方式或者通过电机来操作。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的挤出吹塑法,其特征在于,所述头部(13)的输出开口(17)的大小在所述型坯(18)从所述输出开口(17)输出期间被改变。
8.一种用于借助吹模来制造空心体的装置,所述装置具有:
-用于将热塑性塑料塑化成熔融物并且用于传送熔融物的挤出机(10),
-用于将熔融物重塑为型坯(18)的头部(13),所述头部具有用于熔融物的输入开口(15)和用于输出所述型坯(18)的输出开口(17),以及
-至少一个吹模,
其特征在于,
-所述装置具有熔融物存储器(20),用于容纳一部分由所述挤出机(10)传送的熔融物或者除了由所述挤出机(10)传送的熔融物之外输出先前容纳的熔融物;以及具有至少一个测量装置(27),用于检测从输出开口(17)输出的型坯(18)的输出速度,并且
-所述熔融物存储器(20)的控制系统(26)被设置成用于当检测到的输出速度小于输出速度额定值时,使所述熔融物存储器(20)输出熔融物,而当检测到的输出速度大于输出速度额定值时,使所述熔融物存储器容纳熔融物。
9.根据权利要求8所述的装置,其特征在于,所述熔融物存储器(20)和所述挤出机(10)经由管状线路(12a、b)与所述头部(13)的输入开口(15)相连。
10.根据权利要求9所述的装置,其特征在于,所述熔融物存储器(20)构造成所述挤出机的整合的组成部分。
11.根据权利要求8或9所述的装置,其特征在于,所述熔融物存储器(20)构造成单独的结构组件。
12.根据权利要求8所述的装置,其特征在于,所述熔融物存储器(20)构造成所述头部(13)的整合的组成部分。
13.根据权利要求8至12中任一项所述的装置,其特征在于,所述测量装置(27)具有至少一个起开关作用的传感器,以便检测所述型坯(18)的部分长度的输出时间(txi)。
14.根据权利要求8至13中任一项所述的装置,其特征在于,所述头部(13)的输出开口(17)的大小是能调节的。
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