DE2022465A1

DE2022465A1 - Verfahren zum Extrudieren und Blasverformen bzw.Tiefziehen von Thermoplasten

Info

Publication number: DE2022465A1
Application number: DE19702022465
Authority: DE
Inventors: Heinrich Muehlenhoff
Original assignee: Leifeld and Co GmbH
Current assignee: Leifeld and Co GmbH
Priority date: 1970-05-08
Filing date: 1970-05-08
Publication date: 1971-11-25

Description

Verfahren zum Extrudieren und Blasverformen bzw.
Tiefziehen von Thermoplasten Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Extrudieren und Blasverformen bzw. Tiefziehen von Thermoplasten, bei dem das Rohmaterial in einem Extruder durch Wärmezufuhr zunächst in den plastisch-fließfähigen Zustand gebracht, dann zu einem Halbzeug extrudiert und räumlich sowie zeitlich unmittelbar anschliessend zum Fertigteil verarbeitet wird.
Wach einem bereits bekannten Extrusion#-Blasförm-Verfahren wird das thermoplastische Kunststoffmaterial zunächst durch Erhitzen in den plastisch-fließfähigen Zustand gebracht und nach Erreichen der notwendigen sog. Extrusionstemperatur mit Hilfe eines Extruders in die Form eines schlauchartigen Halbzeugs gebracht, das man auf Zimmertemperatur abkühlen läßt.
In einem zweiten Verfahrensschritt wird späterhin das inzwischen erkaltete Halbzeug zur Vorbereitung des Formvorganges auf die sog. Formtemperatur bzw.
Verstrecktemperatur erneut erwärmt. Diese diskontinuierliche Arbeitsweise, bei der im zeitlichen Abstand und oftmals auch an verschiedenen Orten einmal das Halbzeug hergestellt und zum anderen das Fertigteil geformt wird, besitzt mancherlei Vorteile, weist aber demgegenüber auch erhebliche Nachteile auf.
Nachteilig bei diesem bekannten Verfahren ist vor allem, dass dieses diskontinuierlich abläuft und der Wärmeinhalt des Halbzeugs vollständig verlorengeht und daher nicht mehr nutzbar gemacht werden kann.
Vorteilhaft ist demgegenüber, dass die Herstellung des Fertigteils durch Blasverformung oder Tiefziehen bei einer genau vorherbestimmten Form- oder Strecktemperatur erfolgen kann, die wesentlich niedriger als die hohe Extrusionstemperatur ist, wodurch sich Fertigteile mit ausserordentlich guten mechanischen und physikalischen Eigenschaften erzielen lassen. Es ist nämlich bekannt, dass derartige Qualitätsmerkmale vor allem durch Verstrecken bei einer bestimmten Strecktemperatur erhalten werden können.
Ein anderes bekanntes Extrusionsformverfahren arbeitet kontinuierlich, indem nämlich die Herstellung des Halbzeugs und die Erzeugung des Fertigteils räumlich und zeitlich unmittelbar hintereinander durchgef~uhrt werden. Hierbei entspricht die Formtemperatur praktisch der Extrusionstemperatur, wenn man davon atsieht, dass zwischen dem ersten und zweiten Verahrensschritt ein geringfügiger Wärmeverlust durch Konvektion eintritt. Diese kontinuierliche Arbeitsweise hat aber auch merkliche Nachteile zur Folge.
Die bei der diskontinuierlichen Arbeitsweise erzielbaren guten mechanischen und physikalischen Eigenschaften können wegen erheblicher Überschreitung der üblichen Form- bzw. Strecktemperatur nicht erhalten werden.
Ausserdem ist die Zeit, während der das Fertigteil zum Auskühlen im Formwerkzeug verbleiben muss, wegen der sehr hohen Formtemperatur sehr lang.
Ein weiterer Nachteil ergibt sich aus der bekannten Tatsache,dass sich der Querschnitt des den Extruder verlassenden, schlauchförmigen Halbzeugs von einem bestimmten Gewicht an verengt. Das Gewicht, bei dessen Erreichen die Querschnittsverengung auftritt bzw. die dann vorliegende Länge des extrudieden Halbseugs stellt eine Funktion der Viskosität des verwendeten Rohstoffs und der angewendeten Extrusionsteinperatur dar. Dieses " kritische Gewicht bzw. die entsprechende " kritische Länge " sollten möglichst gross sein. Man hat bisher versucht, diese kritischen Werte durch eine entsprechende Rohsfoffauswahl, die Vergrösserüng des Spaltquerschnitts im Halbzeug - Werkzeug und durch ~eine Erhöhung der Extrusionsgeschwindigkeit möglichst gross zu halten.
Diese Massnahmen sind aber nicht befriedigend.
Einmal ist die Rohstoffauswahl relativ begrenzt. Zum anderen tritt aber das Fliessen des Thermoplasten und die dadurch bedingte Querschnittsverengung auch noch an den Stellen des Halbzeugs auf, die den Extruder bereits verlassen haben, so dass die'Massnahme der Vergrösserung des Spaltquerschnitts nur in begrenztem Umfang wirksam werden kann. Schliesslich hat die Erhöhung der Extrusionsgeschwindigkeit ihre Grenzen und führt zur diskontinuierlichen Extrusion.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Extrudieren und Blasverformen bzw.
Tiefziehen von Thermoplaten zu schaffen, welches nicht nur die Nachteile der bekannten Verfahren vermeidet, sondern deren Vorteile vereinigt und insbesondere die Herstellung von Fertigteilen mit guten mechanischen und physikalischen Eigenschaften gewährleistet, eine kurze Verweilzeit im Formwerkzeug garantiert und die kritische Länge bzw. das kritische Gewicht vergrössert.
Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass der Thermoplast kurz vor undboder sofort nach dem Verlassen des Extruders insgesamt oder teilweise von der Extrusionstemperatur auf eine niedrige Temperatur abgekühlt wird, bei der ein Verformen und/oder Verstrecken noch möglich ist. Die Erfindung schlägt insbesondere vor, die Temperatur des Thermoplasten bereits im Halbzeug - Werkzeug undboder in einem Teil davon und/oder unmittelbar beim Austritt aus dem Halbzeug-Werkzeug auf die geeignete Form- bzw. Strecktemperatur zu erniedrigen.
Gemäss einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird bei einer Form- bzw. Strecktemperatur gearbeitet, die gleich der Schmelz- bzw. Erweichungstemperatur des Kunststoffs oder wenig höher als diese Temperatur ist.
Bei der Herstellung von schlauchförmigen Halbzeugen wird vorzugsweise innen eine Temperatur eingehalten, die über der Schmelz- bzw. Erweichungstemperatur des Kunststoffs liegt Ein besonderes Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht vor, dass die Stellen des Halbzeugs, die beim nachfolgenden Fertigformen stärker als die anderen Stellen gedehnt oder gezogen werden sollen, auf eine Temperatur abgekühlt werden1 die unter der der anderen Stellen liegt Die Vorrichtung zur Durchftihrung des erfindungsgemässen Verfahrens kann so ausgebildet sein, dass das Mundstückende des lialbzeug.-Werkzeugs von einem Mantel umgeben ist, durch den ein Kühlmittel strömt. Je nach ,den Erfordernissen kann der Kühlmantel in einzelne Sektoren unterteilt sein, die getrennt vom Kühlmittel durchströmt werden wobei die Durchflussmenge der einzelnen Kühlmittelströme unabhängig voneinander steuerbar ist.
Zur Erniedrigung der Halbzeugtemperatur können aber auch mehrere Düsen in der Nähe des Halbzeugs und des Halbzeug-Werkzeugs angeordnet sein, aus denen ein Kühlnebel auf das Mundstückende des Halbzeug - Werkzeugs und/oder das Halbzeug selbst sprühbar ist. Dabei sind die Mengen des aus den einzelnen Düsen versprühten Nebels unabhängig voneinander steuerbar.
Es versteht sich von selbst, dass ausser den genannten Vorrichtungsmerkmalen zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens auch andere geeignete Massnahmen ergriffen werden können.
Das von der Erfindung vorgeschlagene kontinuierliche Verfahren zum Extrudieren und Blasverformen bzw. Tiefziehen von Thermoplasten besitzt den beachtlichen Vorteil, dass das Fertigformen des Halbzeugs im Formwerkzeug bei einer Temperatur erfolgen kann, die dem Fertigteil die angestrebten guten mechanischen und physikalischen Eigenschaften verleiht. Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht darin, dass der überschüssige Wärmeinhalt des Halbzeugs bereits während oder kurz nach dem Extrudieren durch Abkühlung verringert wird, so dass die zum Auskühlen des Fertigteils im Formwerkzeug benötigte Verweilzeit wesentlich geringer als bisher ist und demzufolge .der Ausstoss an Fertigteilen grösser ist.
Schliesslich ist es nochsehr vorteilhaft, dass mit Hilfe des erfindungsgemässen Verfahrens die kritische Halbzeuglänge in beachtlichem Ausmass vergrössert werden kann; denn durch die Abkühlung erhöht sich die Viskosität des Thermoplasten, und als Folge davon verringert sich die Fliessfähigkeit erheblich.
Patentansprüche :

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e : 1. Verfahren zum Extrudieren und Blasverformen bzw. Tiefziehen von Thermoplasten, bei dem das Rohmaterial in einem Extruder durch Wärmezufuhr zunächst in den plastisch-£liessfähigen Zustand gebracht, dann zu einem Halbzeug extrudiert und räumlich sowie zeitlich unmittelbar anschliessend zum Fertigteil verarbeitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Thermoplast kurz vor und/oder sofort nach dem Verlassen des Extruders insgesamt oder teilweise von der Extrusionstemperatur auf eine niedrigere Temperatur abgekühlt wird, bei der ein Verformen und/oder Verstrecken noch möglich ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Thermoplasten bereits im Halbzeug - Werkzeug und/oder in einem Teil davon und/oder unmittelbar beim Austritt aus dem Halbzeug-Werkzeug auf die geeignete Form- bzw. Strecktemperatur erniedrigt wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei #in#r Form- bzw, Strecktemperatur gearbeitet wird, die gleich der Schmelz- bzw.

Erweichungstemperatur des Kunststoffs oder wenig höher als diese Temperatur ist.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Herstellung von schlauchförmigen Halbzeugen innen eine Temperatur eingehalten wird, die über der Schmelz- bzw. Erweichungstemperatut des Kuntts#offs liegt.
5. Verfahren nath din Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellen des llalbzeugs, die beim nachfolgenden Fertigformen atärker als die anderen Stellen gedehnt oder gezogen werden sollen, auf eine Temperatur abgekühlt werden, die unter der der anderen Stellen liegt.