DE2332645A1

DE2332645A1 - Zyklisches verfahren zur kontinuierlichen blasformung von behaeltern

Info

Publication number: DE2332645A1
Application number: DE2332645A
Authority: DE
Inventors: John Nolan Hall; Sheldon Foster Raizes
Original assignee: Hercules LLC
Current assignee: Hercules LLC
Priority date: 1971-11-09
Filing date: 1973-06-27
Publication date: 1975-01-16
Also published as: DE2332645C3; NL172630C; NL7309144A; GB1379536A; DE2332645B2

Description

Zyklisches Verfahren zur kontinuierlichen Blasformunq von Behältern

Die Erfindung betrifft ein zyklisches Verfahren zur kontinuierlichen Blasformung von Behältern aus thermoplastischen polymeren Kunststoffen einschließlich amorphen Polymeren, wie beispielsweise Polyvinylchlorid, Polystyrol und Polymethacrylat, sowie Copolymeren und Terpolymeren, in welchen Styrol, Acrylatester und Methacrylatester, Acrylnitril und Methacrylnitril monomere Komponenten sind, sowie kristallinen Polymeren, wie Polymeren von Mono-alpha-Olefinen mit bis zu 6 Kohlenstoffatomen, Polyester, Polyamide, Polyacetale,

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Postscheckkonto: Karlsruhe 76979-754 Bankkonto: Deutsche Bank AG Villingen 146332

Polycarbonate und Polyäther. Es können auch Mischungen von Polymeren oder in aneinandergrenzenden getrennten Schichten vorhandene Polymere verwendet werden. Isotaktisches Polypropylen ist bei diesem Verfahren besonders brauchbar.

In der US-Patentschrift ist ein zyklisches Verfahren zur kontinuierlichen Blasformung von Behältern aus einem kontinuierlich erzeugten Rohr aus thermoplastischem polymerem Kunststoff beschrieben, bei welchem das Rohr durch einen Heizofen geführt und auf seine Orientierungstemperatur erhitzt wird, sodann Abschnitte des Rohres durch Anwendung eines Fluiddruckes innerhalb dieser Abschnitte expandiert und in Formen gepreßt werden, während sich die Abschnitte innerhalb der Formen befinden, wobei mehrere Formen nacheinander um einen Abschnitt des Rohres geschlossen und zusammen mit dem zugehörigen Rohrabschnitt aus dem Heizofen herausbewegt werden, der Rohrabschnitt expandiert und die Form sodann rezykliert wird und wobei sich jede nachfolgende Form zwischen dem Heizofen und der vorangehenden Form um einen Rohrabschnitt schließt.

Durch die vorliegende Erfindung soll ein zyklisches Verfahren zur kontinuierlichen Blasformung von Behältern geschaffen werden, bei welchem zwischen dem Beginn der Orientierung eines schlauchförmigen oder rohrförmigen Abschnitts eines thermoplastischen Kunststoffs und der tatsächlichen Formung eines Behälters eine kürzere Zeit verstreicht.

Dementsprechend verbessert die Erfindung das oben beschriebene bekannte Verfahren dadurch, daß die Bewegungsgeschwindigkeit, mit der jede Form aus dem Heizofen herausbewegt

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wird, größer ist als die Geschwindigkeit, mit der das Rohr in den Heizofen eingeführt wird, so daß der im Heizofen befindliche Teil des Rohres gereckt wird, und daß das Rohr an einer Stelle zwischen dem Heizofen und der jeweils sich von dem Heizofen wegbewegenden Form in einem Zeitpunkt eingeklemmt wird, in dem diese Form sich eine 'vorbestimmte Strecke vom Heizofen wegbewegt hat, wobei der Rohrabschnitt zwischen der Klemmstelle und der Form gereckt und orientiert und der hinter der Klemmstelle gelegene Abschnitt verzögert wird, so daß, da das Rohr elastisch ist, der hinter der Klemmstelle gelegene Rohrabschnitt, der bei der anfänglichen Bewegung der Form weg vom Heizofen gereckt wird, sich während des Einklemmens entspannt.

Daher wird das Rohr in der Heizvorrichtung oder im Ofen elastisch gereckt und dies gleicht die intermittierende Verzögerung des Rohres durch die Klemmteile aus. Dies läßt sich infolge der unerwarteten Fähigkeit des Rohres durchführen, das während der Unterbrechung extrudierte Material infolge seiner Elastizität im Ofen zu absorbieren.

Ein besonderer Vorteil läßt sich dadurch erzielen, daß die Klemmstelle zum Heizofen hin nach rückwärts bewegt wird, wenn sich die jeweilige Form vom Heizofen wegbewegt. Dadurch kann die Orientierung beschleunigt und ein besseres Produkt erzielt werden.

Außer der Erzielung eines besseren Produktes ist das erfindungsgemäße Verfahren auch insofern vorteilhaft, als die Herstellungszeit verkürzt wird, was zu höheren Produktions— raten führt.

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Anhand der Figuren werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Figur 1 ein Fließschema des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Figur 2 eine Draufsicht auf ein Paar von Formen und auf die Vorrichtung zur Betätigung derselben,

Figur 3 eine Stirnansicht einer der Formen und der dafür vorgesehenen Betätigungseinrichtung,

Figur 4 eine Stirnansicht der Rohrhalteglieder und der dafür vorgesehenen Betätigungseinrichtung,

Figur 5 eine Ansicht der relativen Stellungen der Formen, des Rohrhalters und des Rohres direkt vor der Auslösung der axialen Vorwärtsbewegung des Halters,

Figur 6 eine Ansicht der relativen Stellungen der Formen, des Rohres und des Rohrhalters direkt vor der Auslösung der Rückwärtsbewegung des Rohrhalters zum Orientieren des Rohres,

Figur 7 eine Ansicht der relativen Stellungen der Formen, des Rohres und des Rohrhalters unmittelbar nach der Orientierung eines Rohrabschnittes und vor der Schließung einer Form um denselben, und

Figur 8 bei einer anderen Ausführungsform eine Ansicht der relativen Stellungen der Formen, des Rohres und des Rohrhalters, nachdem der Rohrhalter seine Vorwärtsbewegung beendet hat.

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Gemäß dem Fließschema der Figur 1 wird eine Strangpresse zum Extrudieren eines vorzugsweise aus Polypropylen bestehenden Rohres 10 verwendet. Das Rohr läuft durch eine Kalibriereinrichtung und sodann durch ein Kühlbad, in welchem das Rohr bis unter die Kristallisierungstemperatur abgekühlt wird. Im Fall von Polypropylen wird das Rohr auf etwa 49° C abgekühlt, um die Kristallisierung zu beschleunigen. Das Rohr wird durch einen nicht gezeigten, angetriebenen Satz von gegenüberliegenden Reifen aus der Strangpresse durch die Kalibriereinrichtung und das Kühlbad gezogen. Das Rohr 10 wird in einem Ofen wieder auf einige Grad unterhalb des kristallinen Schmelzpunktes ( etwa 140°C bis 167° C) erhitzt und nach der Wiadererhitzung zwischen einem Paar von Haltegliedern 12 zu Formen 14 und 16 geführt, welche abwechselnd das Rohr 10 ergreifen und vom Ofen wegbewegen, so daß dasselbe eine vorgegebene Strecke vom Ofen weggezogen wird, in welchem Zeitpunkt die Halteglieder sich schließen und sich von der Form weg zum Ofen hin bewegen, um das Rohr zu orientieren. Jede Form steht mit einer Druckquelle in Verbindung, wobei der Druck zum Expandieren des Rohres innerhalb der Form verwendet wird, um einen Behälter 18 zu bilden. Der Behälter 18 wird zu einer Bearbeitungsstation weitergeleitet, in welcher er von den anderen Behältern getrennt und der Preßgrat entfernt wird.

Wie aus den Figuren 2 und 3 ersichtlich, sind Trägerorgane 20 und 22 vorgesehen, wobei jeder Träger 20 ein Ende einer drehbaren Gewinftwelle 24 aufnimmt und an jedem Träger 22 ein das andere Ende der Gewindewelle 24 aufnehmender, umsteuerbarer Motor 26 befestigt ist. Ein in Längsrichtung beweglicher Formschlitten weist eine Plattform 27, ein Paar

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von an der Plattform 27 befestigten, einen LSngsabstand aufweisenden Platten 28, deren jede eine die Welle 24 aufnehmende Buchse 21 mit Innengewinde aufweist, eine an der Plattform 27 befestigte Platte 29, einen an der Platte 29 befestigten Stab 30 sowie Führungsstäbe 32 auf, welche an einem Stab 34 !befestigt sind, der seinerseits an einem Paar von einen Längsabstand aufweisenden Platten 36 befestigt ist. Ein Schlittenführungsstab 37 verläuft parallel zur Gewindewelle 24 und oberhalb derselben und ist an den Trägern 20 und 22 befestigt. Der Stab 37 ist in Figur 2 zur besseren Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Wie in Figur 3 gezeigt, verläuft der Stab 37 durch Träger 28, so daß d5.e Schlittenanordnung gleitend geführt wird. Ein Hydraulikzylinder 38 mit Öffnungen 39 und 40 ist an der Platte befestigt und in demselben ist eine Kolbenstange 41 gleitend verschiebbar. An der Kolbenstange 41 ist eine Gleitplatte 42 befestigt,die Öffnungen 44 aufweist, durch welche die Stäbe 32 zur gleitbaren Führung der Platte 42 verlaufen. An jedem Ende der Platte 42 sind Flansche 46 angebracht und eine Welle 48 ist an den Flanschen 46 befestigt. Mehrere Verbindungsglieder 50, 52, 54 und 56 sind schwenkbarmit einem Ende an der Welle 48 angelenkt und am anderen Ende an Hebelarmen 58, 60, 62 bzw. 64 ebenfalls schwenkbar befestigt. Die Hebelarme sind zwischen ihren Enden mit einer feststehenden, an den Platten 36 befestigten Welle 66 schwenkbar verbunden. Ein Ende der Hebelarme 60 und 62 ist an der unteren Hälfte der Form befestigt und das andere Ende der Hebelarme 58 und 64 ist an der oberen Hälfte der Form befestigt, um diese öffnen und schließen zu können.

Die Form wird aus der in Figur 3 gezeigten geöffneten

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Stellung geschlossen, indem Druck In den Zylinder 30 durch die öffnung 40 eingeleitet wird, wodurch die Kolbenstange 41 nach vorne bewegt wird, so daß die Platte 42 auf den Führungsstäben 32 sowie die Verbindungsglieder-Schwenk» welle 48 nach vorwärts gleitet. Die Vorwärtsbewegung der Schwenkwelle 48 verschwenkt die Verbindungsglieder 50, 52, 54 und 56 um ihre Schwenkverbindungen mit den jeweiligen Hebelarmen, wodurch wiederum die Hebelarme 58, 60, 62 und 64 um die Welle 66 verschwenkt werden, so daß sich die Form schließt, wie in gestrichelten Linien in Figur 3 gezeigt. Die Form wird in Längsrichtung vom Ofen weg oder auf den Ofen zu bewegt, indem der Motor 26 die Gewindewelle 24 in Drehung versetzt, so daß die Gewindeverbindung derselben mit der Buchse 21 den ganzen Formschlitten gleitend längs der Führungswelle 37 entweder vom Ofen weg oder auf den Ofen zu je nach der Drehrichtung der jeweiligen Welle verschiebt. Die Beschreibung für die Betätigungseinrichtung der Form 16 ist die gleiche wie diejenige für die Form 14, wobei die gleichen Bezugszeichen, jedoch mit einem "a^M versehen, verwendet werden.

Die in Figur 4 dargestellte Betätigungseinrichtung zum öffnen und Schließen der Halteglieder 12 und zur axialen Verschiebung derselben ist die gleiche wie diejenige für die Formen 14 und 16, wobei ebenfalls die gleichen Bezugszeichen! jedoch mit einem Strich (·) versehen, verwendet werden. Der Motor 26* 1st ein Motor mit zwei Geschwindigkeiten, welcher die Welle 24» im Uhrzeigersinn viel schneller drehen kann als im Gegenzeigersinn, wodurch sich das Halteglied 12* schneller zum Ofen hin bewegt, als es sich von diesem weg,bewegt.

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Die Anlage zum Einleiten von Druckluft in die Formen, zum Öffnen und Schließen der Formen, Öffnen und Schließen der Halteglieder und zum Betätigen der Gewindewellen zum Verschieben der Formen und der Halteglieder in der richtigen Abfolge weist Begrenzungsschalter, Luftschütze, Solenoidventile und Zeitgeber, die an sich bekannt sind, auf.

Figur 2 zeigt die Formen im Betrieb beide in geschlossener Stellung, wobei eine Flasche 18 in der Form 16 geformt ist, die zur Öffnung bereit ist. Die Form 14 hat sich gerade um ein Rohrεtück geschlossen und eine Flasche 18 ist durch Einleitung von Druckluft in das Rohr über einen in der Form angeordneten und in das Rohr eindringenden, nicht gezeigten Blasdorn geformt worden. Der Zylinder 38a wird betätigt, um die Form 16 zu offnen, und der Motor 26 dreht die Welle 24 im Gegenzeigersinn, um die Form 14 vom Ofen schneller wegzubewegen, als das Rohr 10 in den Ofen eingeführt wird.

An diesem Punkt des Verfahrens sind die Halteglieder 12 geöffnet und die Form 14 ergreift das Rohr 10, um dasselbe über eine Strecke "L" von den Haltegliedem12 (Figur 5) zu ziehen, in welchem Zeitpunkt der Motor 26* betätigt wird, um die Welle 24* im Gegenzeigersinn zu drehen und dadurch die Halteglieder 12 aus ihrer Stellung "X" in einer Richtung weg vom Ofen zu verschieben, so daß diese der Form mit der gleichen Geschwindigkeit folgen, mit der sich die Form bewegt. Die Geschwindigkeit, mit der die Form vom Ofen weg bewegt wird, ist so gewählt, daß die elastische Streckgrenze des Rohres nicht überschritten wird. Die Form kann sich schneller bewegen, als das Rohr in den Ofen eingeführt wird, und trotzdem die elastische Streckgrenze des Rohres

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nicht Obersehreiten, da die auftretende Reckung Über ein großes Rohrstück im Ofen verteilt wird, was zu einer elastischen Reckung und nicht zur Orientierung fuhrt. Die Form 14 und die Halteglieder 12 bewegen sich über eine Strecke "D" von etwa 1 1/2 L,in welchem Zeitpunkt der Motor 26' angehalten, der Zylinder 34* betätigt, um die Halteglieder am Rohr zu- schließen, und der Motor 26* wieder in Gang gesetzt wird, um. die Welle 24' im Uhrzeigersinn zu drehen und dadurch die Halteglieder in ihre Ausgangsstellung "X" zurückzubringen, während sich die Form 14 weiter in eine Stellung "Z" bewegt, um dadurch das Stück "L" des Rohres auf "2 1/2 L" zu recken oder zu orientieren. Das Rohr, welches in den Ofen zurückgeschoben wird, während sich die Halteglieder 12 zum Ofen hin bewegen, wird gleichzeitig durch die elastische Nachwirkung des im Ofen befindlichen Rohres, das vorher durch die Bewegung der Form 14 gereckt wurde, aufgenommen, wodurch das im Ofen befindliche Rohr während des ganzen Verfahrens in einem ziemlich straffen Zustand bleibt. Wenn sich die Form 14 nach vorne bewegt, wird der Motor 26a betätigt, um die Welle 24a im Uhrzeigersinn zu drehen und dadurch die Form 16 nach rückwärts zum Ofen hin zu bewegen, wo sie eine Stellung an dem Stück "2 1/2 L" orientierten Rohres einnimmt, wie in Figur 7 gezeigt. In dieser Stellung wird der Motor 26a angehalten und in entgegengesetzter Richtung gedreht, um die Welle 24a im Gegenzeigersinn zu drehen und dadurch die Form 16 vom Ofen weg zu bewegen. Sodann wird der Zylinder 38a betätigt, um die Form um das Rohr zu schließen und eine weitere Flasche zu formen. Der Zylinder 38' wird sodann betätigt, um die Halteglieder 12 zu öffnen, und der Zylinder 38 wird betätigt, um die Form 14 zu öffnen. Sodann wird der Motor 26

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umgesteuert» um die Welle 24 im Uhrzeigersinn zu drehen und dadurch die Form 14 rückwärts zum Ofen hin zu bewegen und den gleichen Arbeitszyklus zu wiederholen. Die Flasche aus der Form 14 wird dann zur Bearbeitungsstation weitergeleitet.

Bei einem Ausführungsbeispiel des obigen Verfahrens kann die Länge "L" 14,2 cm betragen, die von der Form 14 zum Erreichen der Stellung "X" durchlaufene Strecke beträgt etwa 33 cm, die zusätzlich von der Form 14 bis zur Stelle "Z" zu durchlaufende Strecke beträgt etwa 2,5 cm, der Abstand "2 1/2 L" beträgt etwas mehr als 35,5 cm, die Form bewegt sich mit 3 η in der Minute, das Rohr wird in den Ofen mit der Geschwindigkeit von 1,2 m in der Minute eingeführt, die Vorwärtsbewegung der Halteglieder 12 erfolgt mit einer Geschwindigkeit von 3 m in der Minute und die entgegengesetzte Bewegung der Halteglieder 12 erfolgt mit der Geschwindigkeit von 24 m in der Minute. Die auf dem Geschwindigkeitsunter— schied zwischen der Formbewegung und der Zuführgeschwindigkeit des Rohres in den Ofen beruhende elastische Reckung beträgt etwa 2,1 %,

In Figur 8 ist eine andere Ausführungsform des geschilderten Verfahrens dargestellt. Alle Bezugszeichen bezeichnen die gleichen Teile und die gleichen Stellungen wie bei dem vorher erläuterten Ausführungsbeispiel. Statt daß sich die Form 14 anfänglich von den Haltegliedern weg über eine Strecke "L" bewegt und sodann die Halteglieder und die Form sich zusammen bewegen, bis die Halteglieder eine Strecke "D" von der Stellung "X" aus zurückgelegt haben, wird dieses Verfahren insofern abgeändert, daß die Halte—

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glieder 12 und die Form 14 sich anfänglich zusammen Ober eine Strecke "D" (Figur 8) bewegen, wobei die Halteglieder sodann anhalten und die Form 14 ihre Bewegung bis zur Stellung "Y^M fortsetzt, so daß sich die in Figur 6 dargestellten relativen Stellungen ergeben. An diesem Punkt schließen sich die Halteglieder und bewegen sich in ihre Stellung "X" zurück, während die Form 14 ihre Bewegung in die Stellung ¹¹Z" fortsetzt, um dadurch das Rohr zu orientieren, wobei die relativen Stellungen gemäß Figur 7 erreicht werden.

Es ist zwar ein Beispiel für bestimmte Werte angegeben worden. Es ist jedoch klar, daß die Formgeschwindigkeiten, die Zuführgeschwindigkeiten des Rohres in den Ofen, die dem Rohr zur Orientierung desselben erteilte Reckung und die Bewegungsgeschwindigkeit der Halteglieder jeweils geändert werden könn^i,was von den gewünschten Bedingungen und den angetroffenen Verfahrensbedingungen abhängt.

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Claims

Paten tansprüche

1. Zyklisches Verfahren zur kontinuierlichen Blasformung von Behältern aus einem kontinuierlich erzeugten Rohr aus thermoplastischem polymerem Kunststoff,bei welchem das Rohr durch einen Heizofen geführt und auf seine Orientierungstemperatur erhitzt wird, sodann Abschnitte des Rohres durch Anwendung eines Fluiddruckes innerhalb dieser Abschnitte expandiert und in Formen gepreßt werden, während sich die Abschnitte innerhalb der Formen befinden, wobei mehrere Formen nacheinander um einen Abschnitt des Rohres geschlossen und zusammen mit dem zugehörigen Rohrabschnitt aus dem Heizofen herausbewegt werden, der Rohrabschnitt expandiert und die Form sodann rezykliert wird und wobei sich jede nachfolgende Form zwischen dem Heizofen und der vorangehenden Form um einen Rohrabschnitt schließt, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsgeschwindigkeit, mit der jede Form aus dem Heizofen herausbewegt wird, grosser ist als die Geschwindigkeit, mit der das Rohr in den Heizofen eingeführt wird, so daß der im Heizofen befindliche Teil des Rohres gereckt wird, und daß das Rohr an einer Stelle zwischen dem Heizofen und der jeweils sich von dem Heizofen wegbewegenden Form in einem Zeitpunkt eingeklemmt wird, in dem diese Form sich eine vorbestimmte Strecke vom Heizofen wegbewegt hat, wobei der Rohrabschnitt zwischen der Klemmsteile und der Form gereckt und orientiert und der hinter der Klemmstelle gelegene Abschnitt verzögert wird, so daß, da das Rohr elastisch ist, der hinter der

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Klemmeteile gelegene Rohrabschnitt, der bei der anfänglichen Bewegung der Form weg vom Heizofen gereckt wird, sich während des Einklemmens entspannt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmstelle zum Heizofen hin nach rückwärts bewegt wird, wenn sich die jeweilige Form vom Heizofen wegbewegt.

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