DE1227226B

DE1227226B - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Hohlkoerpers aus thermoplastischem Kunststoff nach dem Blasverfahren

Info

Publication number: DE1227226B
Application number: DEO6586A
Authority: DE
Inventors: Richard C Allen; Leone Elphee
Original assignee: Owens Illinois Inc
Current assignee: OI Glass Inc
Priority date: 1959-02-03
Filing date: 1959-02-03
Publication date: 1966-10-20

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

B 29 c

Deutsche KL: 39 a2-17/00

Nummer: 1227 226

Aktenzeichen: O 6586 X/39 a2

Anmeldetag: 3. Februar 1959

Auslegetag: 20. Oktober 1966

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines Hohlkörpers aus thermoplastischem Kunststoff nach dem Blasverfahren, wobei ein Fertigteil des Hohlkörpers durch Spritzgießen und ein mit diesem in Verbindung stehender schlauchförmiger Vorformling anschließend durch Strangpressen gefertigt wird, wobei die Plastifizierung des Materials und seine Förderung in einen zwischen Schneckenkopf und Auspreßöffnung gelegenen Sammelraum hinein durch Drehbewegung der Schnecke gegenüber dem Gehäuse und das Ausstoßen des plastifizierten Materials aus diesem Sammelraum zum Zweck des Spritzgießens durch einen von einer mit Bezug auf die Drehbewegung der Schnecke getrennten und unabhängigen Kraftquelle getriebenen Kolben erfolgt und wobei während des Spritzvorganges die Verbindung zwischen dem Sammelraum und den Schneckengängen unterbrochen ist, die Schnecke während des Spritzgießens ihre Drehbewegung beibehält, dabei das von der Schnecke plastifizierte und geförderte Material vom vorderen Ende der Schnecke zu einer Stelle der Schneckengänge zurückgeleitet wird, an der das Material schon fließfähig ist, und dieser Rückfluß unterbrochen wird, wenn der Spritzgießvorgang beendet ist.

Es ist bereits ein Verfahren zum Herstellen von Hohlkörpern durch kombiniertes Spritzgießen, Auspressen und Blasen bekannt, bei dem der thermoplastische Kunststoff in einer kombinierten, mit einer Ringdüse in Verbindung stehenden Piastizier- und Preßvorrichtung erweicht wird. An der Ringdüse liegt die Spritzgußform an, in die der Kunststoff nach Unterbrechung der Verbindung zwischen Ringdüse und Preßvorrichtung hineingedrückt wird. Zum Spritzgießen wird ein von dem Auspreßdruck unabhängiger Druck auf den Kunststoff ausgeübt. Nach dem Spritzgießen wird die Verbindung zwischen Ringdüse und Strangpresse wieder hergestellt und durch die Ringdüse ein an den Spritzgußkörper angeformtes Rohr ausgepreßt. Schließlich wird das Rohrstück von einer Blasform umschlossen und durch Luft in die Endform aufgeblasen. Bei dieser Arbeitsweise muß die Strangpresse während des Spritzgießens angehalten werden, da die obengenannte Trennung von der Ringdüse zu sehr hohen Drücken in der Strangpresse führen würde.

Es ist weiter eine Maschine zum kontinuierlichen oder intermittierenden gleichzeitigen Mischen, Homogenisieren, Verdichten, Strangpressen und/oder Spritzgießen bekannt. Diese Maschine hat ebenfalls den Nachteil, daß bei Trennung des in der Presse befindlichen Werkstoffes von der Düse der Druck in Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Hohlkörpers aus thermoplastischem Kunststoff
nach dem Blasverfahren

Anmelder:

Owens-Illinois, Inc., Toledo, Ohio (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. H. Negendank, Patentanwalt,

Hamburg 36, Neuer Wall 41

Als Erfinder benannt:

Richard C. Allen, Maumee, Ohio;

Leone Elphee, Toledo, Ohio (V. St. A.)

der Masse sehr stark ansteigt, wodurch Schwierigkeiten bei der gleichmäßigen Verarbeitung eintreten.

Es ist ferner ein Strangpreßverfahren bekannt, bei dem das vor der Strangpresse befindliche Material bei Druckanstieg über einen bestimmten festen Wert durch ein Ventil, das sich bei diesem Druck öffnet, in den hinteren, noch kalten Teil der Strangpresse zurückfließen kann. Bei dieser Rückführung können durch das Zusammentreffen von heißem flüssigem und kaltem festem Material Schwierigkeiten entstehen. Außerdem läßt die Betätigung des Ventils durch den Strangpreßdruck keine Außensteuerung des Rückflusses und auch keine Verstärkung des Strangpreßdruckes von außen zu.

Darüber hinaus ist ein Verfahren zum Formen von plastischen Materialien bekannt, bei dem zur Erzeugung des zum Einbringen des Materials in den Hohlraum erforderlichen Druckes andere Mittel verwendet werden als dafür, das Material im Formhohlraum unter Druck zu setzen. Es wird zunächst ein kleinerer und dann ein höherer Druck auf das weiche Material ausgeübt, indem zunächst der offene Ausgang aus der Plastifizierschnecke durch einen Kolben verschlossen wird, wobei der in der Schnecke ansteigende Druck eine Axialverschiebung der Schnecke und damit ein Ausschalten des Antriebsmotors bewirkt. Das von dem Kolben verdrängte Material wird in die Form gedrückt, wobei ein im Kolben gelagerter, von einem zweiten kleineren Kolben betätigter Stößel zur Erzeugung eines höheren Druckes bewegt wird. Diese Arbeitsweise hat den Nachteil, daß beim Zurück-

609 7077395

3 4

ziehen des Kolbens ein Vakuum erzeugt wird, durch Kunststoffes und damit zur Unterstützung der Strang-

das der Werkstoff wieder aus der Form herausge- presse.

saugt werden kann. Es ist vorzugsweise vorgesehen, daß die Hülse an

Es wurde auch bereits ein Verfahren zum Her- einem Teil des vertikalen Kanals liegt und in ihm

stellen von Werkstücken aus thermoplastischem 5 verschiebbar ist und daß die Relativbewegung zwi-

Kunststoff mittels einer kombinierten Schnecken- sehen der Hülse und dem Kolben durch die Endlagen

Strangpreß-Spritzgießmaschine vorgeschlagen, bei der eines Stiftes in einem Schütz begrenzt ist, wodurch

die Plastifizierung des Materials und seine Förderung der Kolben nach erfolgter Schließbewegung der Hülse

in einen zwischen Schneckenkopf und Einspritzdüse mit dieser verschiebbar ist.

gelegenen Sammelraum hinein durch Drehbewegung io Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, daß

der Schnecke gegenüber dem Schneckengehäuse und die Abschnitte außerhalb des Gehäuses angeordnet

das Ausstoßen des plastifizierten Kunststoffes aus sind.

diesem Sammelraum zum Zweck des Spritzgießens Die bevorzugte Ausführungsform sieht auch vor,

durch einen von einer mit Bezug auf die Drehbewe- daß die Hülse mit und relativ zu dem Kolben ge->

gung der Schnecke getrennten und unabhängigen 15 trennt und unabhängig von der Schnecke durch einen

Kraftquelle erzeugten Axialdruck erfolgt, wobei wäh- eigenen Motor verschiebbar ist. In den Zeichnungen

rend des Spritzgießens die Verbindung zwischen dem zeigt

Sammelraum und den Schneckengängen unterbrochen F i g. 1 eine schematische Darstellung einer Vorist. Bei diesem Verfahren behält die Schnecke wäh- richtung zur Durchführung des Verfahrens,
rend des Spritzgießens ihre Drehbewegung bei, und 20 F i g. 2 eine schematische Darstellung der Lage der der dann von der Schnecke plastifizierte und geför- Vorrichtungsteile bei ausgepreßtem Rohr,
derte Kunststoff wird vom vorderen Ende der Thermoplastischer Werkstoff, vorzugsweise PolySchnecke zu einer Stelle der Schneckengänge zurück- äthylen, gelangt von einem Zuführtrichter 10 in eine geleitet, an der das Material schon fließfähig ist. an seinem unteren Ende angeordnete, horizontal aus-Dieser Rückfluß wird unterbrochen, wenn der Spritz- 25 gerichtete, im wesentlichen zylindrische Plastiziergießvorgang beendet ist, d. h. die Unterbrechung zwi- kammer 11, in welcher sich eine koaxial ausgerichtete sehen dem Sammelraum und den Schneckengängen längliche Schnecke 12 befindet. Die Schnecke 12 wieder aufgehoben ist.,, wird mittels eines nicht dargestellten Antriebes um

Obwohl dieses Verfahren gut arbeitet, hat es sich ihre Längsachse gedreht, so daß sie den Werkstoff

als zweckmäßig erwiesen, den Auspreßdruck dieser ₃₀ durch die Piastizierkammer 11 hindurchtreibt.

Strangpresse zu steigern. Der Werkstoff gelangt am vorderen Ende der

Die Aufgabe der'vorliegenden Erfindung besteht Schnecke 12 in einen konischen Abschnitt 15, von darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaf- dort in einen horizontalen Kanal 16 und dann in fen, bei der die obengenannten Nachteile der bekann- einen aus einem vertikalen Kanal 17 und einem hoten Verfahren und Vorrichtungen vermieden werden. 35 rizontalen Kanal 18 bestehenden Sammelraum, der Insbesondere soll die Strangpreßgeschwindigkeit er- mit einer vertikal ausgerichteten rohrförmigen Preßhöht werden, kammer 19 in Verbindung steht. Die Preßkammer

Erfindungsgemäß ist das Verfahren dadurch ge- 19 wird von einem äußeren Zylinder 20 umgeben und

kennzeichnet, daß nach erfolgtem Spritzgießen die enthält in ihrem Inneren einen Kern 21, dessen ko-

Verbindung zwischen dem Material in dem Sammel- 40 nisch ausgebildeter oberer Abschnitt 22 mit einem in

raum und vor der Schnecke wieder hergestellt und entsprechender Weise konisch ausgebildeten Teil 23

der Förderdruck der Schnecke beim Strangpressen des Zylinders 20 eine beschränkte ring- und düsen-

durch von außen zugeführten Druck verstärkt wird. förmige Öffnung 25 bildet.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchfüh- Über der Öffnung 25 befindet sich zum Formen rung des Verfahrens besteht aus einem Extruder mit 45 eines Fertigteils eine Halsform 26 mit einem mittleren zylinderförmigem Gehäuse und Schnecke, wobei das Kern 27. Die Halsform 26 und der Kern 27 werden vordere Ende des Gehäuses sowohl über einen Sam- von der Betätigungsstange 28 eines oberhalb angemelraum mit einer düsenförmigen Öffnung als auch ordneten hydraulischen Motors 29 getragen,
über eine einen Steuerkolben enthaltende Rücklauf- In Verlängerung des Kanals 17 befindet sich ein leitung mit den hinteren Schneckengängen verbunden 5° druckmittelbetätigter Motor 30 mit einer nach unten ist, wobei der Steuerkolben zur Druckverstärkung ragenden Betätigungsstange 31, die an ihrem unteren beim Strangpressen über die Lage, in welcher die aus Ende eine rohrförmige Hülse 32 trägt, welche, wie zwei vertikalen und einem horizontalen Abschnitt be- die Fig. 1 zeigt, in den Kanal 17 eingeschoben werstehende Rücklaufleitung unterbrochen wird, hinaus den kann, wenn die Betätigungsstange 31 durch den verschiebbar ist, und daß zwischen dem Ende des 55 Motor 30 nach unten bewegt wird. Im Inneren der Gehäuses der Schnecke und dem aus einem vertikalen « Hülse 32 ist ein zylindrischer Kolben 33 gleitend ge- und einem horizontalen Kanal bestehenden Sammel- lagert, dessen verjüngt ausgebildete Betätigungsraum zwecks Unterbrechung ihrer Verbindung eine stange 34 relativ verschiebbar mit der Betätigungs-Hülse und zum Spritzgießen ein Kolben angeordnet stange 31 verbunden ist. Als Verbindungselement sind, die beide von außen verschiebbar sind. Die Ver- So dient beispielsweise ein Stift 35, der in einen nicht Schiebung der Hülse und Unterbrechung des Strang- dargestellten Schlitz der Betätigungsstange 31 einpreßvorganges kann in der Weise mit der Bewegung greift. Das sich hierdurch ergebende Spiel zwischen des Steuerkolbens synchronisiert werden, daß jeweils der Hülse 32 und dem Kolben 33 ermöglicht ein anwährend der Unterbrechung der Rückfluß freigegeben fängliches Einschieben der Hülse 32 in den Kanal 17, wird. Nach Wiederherstellung der Verbindung mit 65 um die Verbindung zwischen dem Kanal 17 und dem der Düse wird durch den Steuerkolben nicht nur der Kanal 16 zu unterbrechen, bevor der Kolben 33 zu Rückfluß des Materials unterbrochen, sondern der einem nachfolgend noch zu beschreibenden Zweck Steuerkolben dient gleichzeitig zur Verdrängung des in den Kanal 17 eingeführt wird.

Der Abschnitt 15 steht mit einer Rücklaufleitung in Verbindung, die sich außerhalb der zylindrischen Piastizierkammer 11 befindet. Die Rücklaufleitung besteht aus einem ersten vertikalen Abschnitt 40, der in den Abschnitt 15 einmündet, einem zweiten horizontalen Abschnitt 41, welcher mit dem Abschnitt 40 verbunden ist, und einem zweiten vertikalen Abschnitt 42, welcher den Abschnitt 41 mit dem Mittelteil 14 der Piastizierkammer 11 verbindet.

In einem vertikalen Ansatz 43 an dem Abschnitt 40 befindet sich ein den Rücklauf und das Auspressen regelnder Steuerkolben 45, welcher durch einen druckmittelbetätigten Motor 46 nach oben in den Abschnitt 40 hineingedrückt werden kann.

Die in .der F i g. 1 dargestellte Vorrichtung befindet sich in ihrer Ruhestellung, in der der Werkstoff in der Preßkammer 19 im wesentlichen bis in Höhe der öffnung 25. steht. Die Vorrichtung ist vollständig mit Werkstoff angefüllt, und die Hülse 32 befindet sich in der unteren Einstellung, in der sie die Verbindung zwischen der Piastizierkammer 11 und der Preßkammer 19 unterbricht. Auf Grund der Drehung der Schnecke 12 entsteht in dem Abschnitt 15 und dem Kanal 16 ein erheblicher Druck, der auf die Stirnfläche 47 des Steuerkolbens 45 einwirkt und diesen in seine untere Stellung niederdrückt. Demzufolge wird der unter Druck von der Schnecke 12 geförderte Werkstoff durch die Abschnitte 40, 41, 42 geleitet, so daß er im Kreis strömt. Es entsteht somit im wesentlichen nur der Druck, der erforderlich ist, um den Steuerkolben 45 entgegen dem jeweiligen Gegendruck im Motor 46 nach unten zu drücken.

Aus der F i g. 1 ist ferner zu ersehen, daß die Halsform 26 völlig mit der Öffnung 25 verbunden ist, so daß eine nachfolgende Betätigung des Motors 30 und ein Niederdrücken des Kolbens 33 dazu führt, daß Werkstoff aus dem Kanal 17 über den Kanal 18 und die Preßkammer 19 in die Halsform 26 gepreßt wird.

Somit wird ein fertiger Teil des Gegenstandes, d. h. bei der als Beispiel dargestellten Ausführungsform ein Flaschenhals, durch Spritzgießen geformt. Dieser Betriebszustand dauert so lange an, bis die spritzgeformten Teile durch eine Berührung mit den relativ massigen Formteilen abgekühlt oder genügend abgebunden sind.

Anschließend wird der Motor 30 vertikal nach oben betätigt, um die Hülse 32 und den Kolben 33 nach oben zu bewegen und die Verbindung zwischen der Piastizierkammer 11 über den Abschnitt 15, den Kanal 16 und die Preßkammer 19 mit der öffnung 25 wieder herzustellen. Zu diesem Zeitpunkt wird der Motor 46 betätigt, um den Steuerkolben 45 vertikal nach oben in den Abschnitt 40 hineinzubewegen.

Dadurch wird der Werkstoff über die miteinander verbundenen Kanäle 16,17,18 und die Preßkammer 19 und durch die Öffnung 25 nach oben ausgepreßt, da zum gleichen Zeitpunkt der Motor 29 betätigt wird, um die Betätigungsstange 28 nach oben zu ziehen und damit die Halsform 26 und den Kern 27 aufwärts zu bewegen in die in F i g. 2 dargestellte Lage.

Nachdem der spritzgeformte Teil in vertikaler Richtung weit genug bewegt ist, um ein Rohr 50 von gewünschter Länge strangzupressen, hört die Betätigung des Motors 29 auf, und es wird wiederum der Motor 30 betätigt, um die Hülse 32 in den Kanal 17 einzuschieben und die Verbindung zwischen dem Abschnitt 15 und der öffnung 25 zu unterbrechen.

Wenn der Zustand der Fig. 2 erreicht ist, befindet sich die Hülse32 wieder in der Stellung der Fig. 1. Der sich in der oberen nicht dargestellten Stellung befindende Steuerkolben 45 wird durch den durch die fortgesetzte Drehung der Schnecke 12 entstehenden Druck im Material und damit auf seine Stirnfläche 47 wieder vertikal nach unten in die in F i g. 1 dargestellte Lage gedrückt.

Dadurch, daß beim Strangpressen der von der

ίο Schnecke auf das Material einwirkende Druck durch von außen zugeführten Druck erhöht wird, wird die Geschwindigkeit beim Strangpressen in vorteilhafter Weise erhöht.

Die neue Vorrichtung hat weiterhin den Vorteil, daß die Ausbildung der Schnecke gegenüber einer Schnecke mit Axialverschiebung vereinfacht und die Axialverschiebung der Schnecke überhaupt vermieden wird.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen eines Hohlkörpers aus thermoplastischem Kunststoff nach dem Blasverfahren, wobei ein Fertigteil des Hohlkörpers durch Spritzgießen und ein mit diesem in Verbindung stehender schlauchförmiger Vorformling anschließend durch Strangpressen gefertigt wird, wobei die Plastifizierung des Materials und seine Förderung in einen zwischen Schnekkenkopf und Auspreßöffnung gelegenen Sammelraum hinein durch Drehbewegung der Schnecke gegenüber dem Gehäuse und das Ausstoßen des plastifizierten Materials aus diesem Sammelraum zum Zweck des Spritzgießens durch einen von einer mit Bezug auf die Drehbewegung der Schnecke getrennten und unabhängigen Kraftquelle getriebenen Kolben erfolgt und wobei während des Spritzvorganges die Verbindung zwischen dem Sammelraum und den Schneckengängen unterbrochen ist, die Schnecke während des Spritzgießens ihre Drehbewegung beibehält, dabei das von der Schnecke plastifizierte und geförderte Material vom vorderen Ende der Schnecke zu einer Stelle der Schneckengänge zurückgeleitet wird, an der das Material schon fließfähig ist, und dieser Rückfluß unterbrochen wird, wenn der Spritzgießvorgang beendet ist, dadurch gekennzeichnet, daß nach erfolgtem Spritzgießen die Verbindung zwischen dem Material in dem Sammelraum und vor der Schnecke wiederhergestellt und der Förderdruck der Schnecke beim Strangpressen durch von außen zugeführten Druck verstärkt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einem Extruder mit zylinderförmigem Gehäuse und Schnecke, wobei das vordere Ende des Gehäuses sowohl über einen Sammelraum mit einer düsenförmigen öffnung als auch über eine einen Steuerkolben enthaltende Rücklauf leitung mit den hinteren Schneckengängen verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (45) zur Druckverstärkung beim Strangpressen über die Lage, in welcher die aus zwei vertikalen und einem horizontalen Abschnitt (40,41,42) bestehende Rücklaufleitung unterbrochen wird, hinaus verschiebbar ist und daß zwischen dem Ende des Gehäuses (11) der Schnecke (12) und dem aus einem vertikalen und einem horizontalen Kanal

(17,18) bestehenden Sammelraum zwecks Unterbrechung ihrer Verbindung eine Hülse (32) und zum Spritzgießen ein Kolben (33) angeordnet sind, die beide von außen verschiebbar sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (32) an einem Teil des Kanals (17) liegt und in ihm verschiebbar ist und daß die Relativbewegung zwischen der Hülse (32) und dem Kolben (33) durch die Endlagen eines Stiftes (35) in einem Schlitz begrenzt ist, wodurch der Kolben nach erfolgter Schließbewegung der Hülse (32) mit dieser verschiebbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte (40, 41, 42) außerhalb des Gehäuses angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (32) mit und relativ zu dem Kolben (33) getrennt und unabhängig von der Schnecke (12) durch einen eigenen Motor (30) verschiebbar ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschrift Nr. 254 321; USA.-Patentschriften Nr. 2 175 054, 2 680 880.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen