DE2450818A1

DE2450818A1 - Strangpressverfahren

Info

Publication number: DE2450818A1
Application number: DE19742450818
Authority: DE
Inventors: Frederic Neil Cogswell
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1973-10-26
Filing date: 1974-10-25
Publication date: 1975-04-30
Also published as: AU475560B2; NL7413593A; DE2450818B2; US3980744A; DE2450818C3; NL182459C; ATA863874A; SE410289B; FR2248922A1; ES431364A1; JPS5620174B2; FR2248922B1; SE7413416L; ZA746448B; BE821567A; AU7423874A; GB1487323A; JPS5074665A; AT353474B

Description

TlEDTKE - BüHLING - KlNNE

Patentanwalt^ 450818 Dipl.-Ing. Tiedtke Dipl.-Chem. Bühling Dipl.-Ing. Kinne

8 München 2

Bavariaring 4, Postfach 202403

Tel.: (089) 53 96 53-56

Telex: 524845 ti pat

cable address: Germaniapatent

München, den 25. Oktober 1974 D 6 27 4

IMPERIAL CHEMICAL INDUSTRIES LIMITED London, Großbritannien

S tr anqpreßverfahr en

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von hohlen Gegenständen durch Blasformen.

Bei der Herstellung von hohlen Gegenständen durch Blasformen umfaßt ein bekanntes Verfahren, daß ein rohrförmiges Kunststoffkülbel extrudiert wird, daß das Kunst-

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Deutsche Bank (München) Kto. 51/61 070

Dresdner Bank (München) Kto. 3939844

Postscheck (München) Kto. 67043-804

stoffkülbel in geeigneten Abständen abgeschlossen wird,

indem die geschmolzenen Seiten des Külbels so zusammengequetscht werden, daß sie verschweißen, und daß das abgeschlossene Längsstück des Külbels in einer umgebenden Form aufgeblasen wird, um den Gegenstand zu formen. Da die Seiten des Külbels ausreichend schmelzflüssig sein müssen/ um zu verschweißen, hat das Külbel die Neigung, sich unter seinem eigenen Gewicht zu verformen, während es aus der Strangpresse austritt. Beispielsweise hat ein senkrecht extrudiertes Külbel die Neigung, sich in die Länge zu ziehen und an seinem oberen, d.h. später extrudierten Ende allmählich dünner zu werden.

Diese Verformung tritt besonders bei der Herstellung von großen Formteilen auf, bei denen möglicherweise die später extrudierte, thermoplastische Schmelze ein beträchtliches Gewicht des Strangpreßlings tragen muß und bei denen die Extrusion aus einer Schneckenstrangpresse möglicherweise so langsam sein kann, daß das Gewicht des Stangpreßlings während einer übermäßig langen Zeitdauer ausgehalten werden muß. Um diese Verformung zu vermindern, werden große Külbel gewöhnlich unter Verwendung von Zwexstufenanlagen hergestellt, die mit einer in einen Speicher arbeitenden Schneckenstufe versehen sind, dem eine Stufe mit Preßkolben folgt, so daß es möglich ist,

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die Extrusion des Külbels schnell durchzufuhren. Eine weitere Abhilfe besteht darin, 'He Külbel aus Schmelzen mit sehr hoher Zähigkeit strangzupressen, obwohl solche Schmelzen für einige Materialien, beispielsweise Nylon, überhaupt nicht verfügbar sind. Zweistufenanlagen und die Verwendung von Materialien mit sehr hoher Zähigkeit führen jedoch zu hohen Maschinenkosten, hohem Bearbeitungsenergiebedarf und hohen Materialkostfη, da die Kosten der besonderen Materialien mit sehr höhei Zähigkeit in der Regel höher als die üblicher Spritzgnßqualitäten mit niedriger Zähigkeit des gleichen Materials sind. Eine andere Möglich/krit zur Überwindung diener Schwierigkeiten bestand darin, eine Kalibrierdüse einzusetzen, wobei eingeschlossenes Gas benutzt wird, um drn .Strangpreßling gegen die Oberfläche der Düse zu drücken. Um zu ermöglichen, daß die Gegenstände blasgeformt werden, während das Stützgas eingeschlossen wird, muß jedoch eine komplizierte und teure Abziehvorrichtung benutzt v/erden.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung von hohlen Gegenständen vorgeschlagen, das sich dadurch auszeichnet, daß ein thermoplastisches Material, das sich anfänglich im geschmolzenen Zustand befindet, durch eine geschmierte Strangpreßform mit einem Dorn stranggepreßt wird, so daß dem Material Rohrform gegeben wird, daß die

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BAD ORIGINAL

Außenfläche des Materials während seines Durchgangs durch die Strangpreßform gekühlt wird, so daß das Material aus dieser als ein rohrfprmiger Strangpreßling mit geschmolzener Innenfläche und einer Außenfläche austritt, deren Temperatur unter seiner Gefriertemperatur liegt, daß der Strangpreßling in geeigneten Abständen gequetscht wird, um die geschmolzene Innenfläche zusammenzuschweißen und dadurch einzelne Längsstücke abzuschließen, und daß die abgeschlossenen Längsstücke entsprechend einer umgebenden Form aufgeblasen werden, damit ein geformter Gegenstand erzeugt wird.

Thermoplastische, polymere Materialien liegen normalerweise je nach der Temperatur in einem von drei unterscheidbaren Zuständen vor. Bei niedrigen Temperaturen werden sie starre Festkörper und sind mechanisch brauchbar. Bei höheren Temperaturen werden sie zu strömungsfähigen Flüssigkeiten, und in diesem Zustand können sie beispielsweise spritzgegossen werden. Zwischen diesen zwei Zuständen liegt der dritte Zustand, in dem das Material einen gummiartigen Aufbau hat; in diesem Zustand können beispielsweise Bögen des'Materials einer Vakuumverformung unterworfen werden. Wenn ein Material im geschmolzenen Zustand unter seine Gefriertemperatur abgekühlt wird, geht es in seinen gummiartigen Zustand über, in dem es gegen

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Verformungen widerstandfähiger ist als in seinem geschmolzenen Zustand, und zwar unabhängig davon, wie zäh es im geschmolzenen Zustand ist. Wenn daher die äußere Schicht des Strangpreßlings unter seine Gefriertemperatur abgekühlt wird, wird er gegen Verformungen widerstandfähiger, selbst wenn er das Gewicht einer beträchtlichen Länge des extrudierten Materials tragen muß. Dadurch, daß beim erfindungsgemäßen Verfahren die Innenfläche des Strangpreßlings geschmolzen gehalten wird, können jedoch die Enden des Külbels noch durch Zusammenquetschen der Seiten abgeschlossen werden.

Bestimmte thermoplastische Materialien, wie beispielsweise Polyolefine, Polyamide und Polyäthylenterephthalat, können teilweise kristallin werden, wenn sie bis in ihren gummiartigen Zustand abgekühlt werden, und schon ein geringes Ausmaß an Kristallinität kann ausreichend sein, das Material beträchtlich fester zu machen. Andere Materialien, beispielsweise handelsübliches Polymethylmethacrylat, Polystyrol und Acrylnitril-Styrol-Copolymerisate haben Zähigkeiten, die sehr temperaturempfindlich sind; und obwohl keine Kristallisation erfolgt, wird das Material bei ungefähr 140 ⁰C bis 160 °C so zäh, daß es wie ein gummiariter Festkörper erscheint. Andere Materialien, beispielsweise Polykarbonate und Polysulphone

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verhalten sich ähnlich, allerdings bei höheren Temperaturen im Bereich von 200 ⁰C.

Obwohl die meisten Materialien einen bestimmten Schmelzpunkt bzw. Bereich haben, unterhalb dessen sie gefrieren, wenn sie dabei unbegrenzt lange gehalten werden, können einige Materialien bis zu einer Gefriertemperatur, die niedriger als der Schmelzpunkt ist, unterkühlen, bevor eine Verfestigung auftritt, wenn sie schnell abgekühlt werden. Wenn sich jedoch das Material während der Abkühlung unter Spannung befindet, kann dies eine Kristallisation bei einer Temperatur auslösen, die höher ist, als wenn keine Beanspruchung vorliegen würde. Bei üblichen BearbeitungsSituationen können sowohl hohe Beanspruchung als auch schnelle Abkühlung vorliegen. Somit ist die Gefriertemperatur eine Temperatur, die von den herrschenden Bedingungen und der Zeitdauer abhängt, während der sie herrschen»

Das Ausmaß der Kühlung, die erforderlich ist, um jegliche nennenswerte Vorformung des Külbels zu verhindern, hängt vom verwendeten thermoplastischen Material, der Konstruktion der Strangpreßform, der tatsächlichen Temperaturverminderung und der Kühldauer ab. Ferner hängt das Ausmaß der zulässigen Kühlung bei jedem bestimmten An-

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wendungsfall von den Anforderungen des nachfolgenden Blasformschrxttes ab. Am einen Ende der Skala erzeugt eine sehr geringe Kühlung einen sehr geringen Verformungswiderstand, und am anderen Ende kann dann, wenn das Külbel ausreichend dickwandig ist und auf eine ausreichend niedrige Temperatur während einer ausreichend langen Zeit, die zum Gefrieren einer ausreichend dicken Schicht reicht, abgekühlt wurde, ein Strangpreßling erzeugt werden, der so starr ist, daß er nicht mehr geformt werden kann. Dieser letztgenannte Zustand liegt außerhalb des Bereichs der Erfindung, und zwar wegen der Unmöglichkeit, die abschließenden Verfahrensschritte durchzuführen. Obwohl somit die optimalen Strangpreßbedingungen für jeden bestimmten Anwendungsfall aufgrund der Tatsache, daß sie durch die konkrete Anwendung und das tatsächlich benutzte Gerät bestimmt sind, hier nicht angegeben werden könnneo, kann das optimale Ausmaß der Kühlung leicht durch einfache Versuche bestimmt werden, wozu gehört, daß der Strangpreßling gerade unterhalb seiner Gefriertemperatur abgekühlt wird und die Kühlung verstärkt wird, beispielsweise durch Absenken der Temperatur der Strangpreßform oder längere Verweilzeit, bis der Verformungswiderstand im Hinblick auf sämtliche Anforderungen des konkreten Anwendungsfalls optimal ist. Beispiele für geeignete Bedingungen für einen Bereich thermoplastischer Materialien

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werden im folgenden zur Erläuterung angegeben.

Wenn geschmolzenes, polymeres Material an der Oberfläche einer Strangpreßform abgekühlt und verfestigt wird, neigt es dazu, an dieser zu haften, sofern die Oberfläche der Strangpreßform nicht geeignet geschmiert ist. Ein bevorzugtes Verfahren zur Schmierung der Strangpreßform umfaßt, daß zwischen der Strangpreßform und der Oberfläche des polymeren Materials, das gekühlt wird, eine Flüssigkeit gleichzeitig ausgepreßt wird, die eine niedrigere Gefriertemperatur als das thermoplastische Material hat, wobei die Flüssigkeit aus der Strangpreßform mit einer Temperatur oberhalb ihrer Gefriertemperatur austritt, so daß die Flüssigkeit für die Schmierung der Strangpreßform sorgt. Die Flüssigkeit sorgt nicht nur für eine wirksame Schmierung zwischen dem gefrierenden,thermoplastischen Material und der Strangpreßform sondern in der Regel auch für einen guten thermischen Kontakt zwischen dem gefrorenen Strangpreßling und der Oberfläche der Strangpreßform. Dies wiederum ermöglicht in zweckmäßiger Weise, daß kurze Strangpreßformen verwendet werden. Damit während des Strangpressens stabile Zustände herrschen, wird vorgezogen, daß die Zähigkeit des flüssigen Schmiermittels größer als die Zähigkeit des thermoplastischen Materials vor seinem Gefrieren ist, obwohl sein Schmelzpunkt niedriger

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liegt. Wenn das Schmiermittel eine niedrigere Zähigkeit als die thermoplastische Schmelze hat, kann die Gefahr bestehen, daß die Hauptströmung der thermoplastischen Schmelze in die Einspeisung für das Schmiermittel eindringt. Dadurch wird jedoch nicht grundsätzlich die Verwendung eines Schmiermittels mit niedrigerer Zähigkeit ausgeschlossen. Ferner ist bei Verwendung von Schmiermitteln mit sehr niedriger Zähigkeit die Wahrscheinlichkeit größer, daß Schwierigkeiten bei der Verhinderung von Leckage in den Zufuhrleitungen auftreten.

Bei Bedarf kann die Schmierflüssigkeit ihrerseits ein zweites polymeres Material sein, das flüssig bleibt, solange es sich innerhalb der Strangpreßform befindet, und das beim Verlassen der Strangpreßform härtet und als Film auf der verfestigten Schicht des thermoplastischen Materials getragen wird. Ein solcher Film kann eine besondere Oberfläche ergeben, beispielsweise eine,die glänzend, antistatisch, gefärbt oder bedruckbar ist. Beispielsweise kann ein Polypropylenbehälter mit einem Überzug aus niederiger schmelzendem Äthylen-Vinylazetat-Copolymerisat hergestellt werden, wobei die Strangpreßform während der Extrusion auf einer Temperatur zwischen der Gefrxertemperatur der Haupteinspeisung aus Polypropylen (ungefähr 120 °C) und dem Schmelzpunkt der zusätzlichen Schmiermittelein-

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speisung aus Äthylen-Vinylazetat-Copolymerisat (ungefähr 80 ⁰C) gehalten wird. In der Regel kann die Sekundäreinspeisung wesentlich geringer als die Haupteinspeisung sein, solange die Flüssigkeitsmenge ausreicht, für eine kontinuierliche Schmierschicht zu sorgen. Diese grundsätzliche Aussage schließt jedoch nicht die Verwendung einer dickeren Sekundäreinspeisung aus, sofern dies für einen bestimmten Zweck beim fertigen Gegenstand erforderlich ist.

Geschichtete Külbel können dadurch erzeugt werden, daß-gleichzeitig zwei oder mehr verträgliche Zusammensetzungen als thermoplastisches Material extrudiert werden, wobei "verträglich" beinhaltet, daß die Zusammensetzungen aneinander haften, wenn der Schichtstoff abgekühlt wird. Die Auswahl der verwendeten Zusammensetzungen hängt grundsätzlich von der Kombination der gewünschten physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften für den Gegenstand ab. Die Verwendung zweia:verschiedener thermoplastischer Zusammensetzungen kann jedoch auch von Nutzen sein, wenn es wünschenswert ist, den Dorn zu kühlen, und zwar entweder um so viel Wärme wie möglich vom Material abzuführen, bevor es die Strangpreßform verläßt, oder um die gesamte äußere thermoplastische Zusammensetzung unter ihren Gefrierpunkt zu kühlen, d.h. die Schicht aus thermoplasti-

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sehen Zusammensetzungen, die von der umgebenden Strangpreßform durch ein Schmiermittel und vom Dorn durch andere thermoplastische Zusammensetzungen im flüssigen Zustand getrennt ist. In diesen beiden Fällen muß die innere Schicht einen so niedrigen Gefrierpunkt haben, daß sie sowohl die Aufgabe eines Schmiermittels zwischen der sich verfestigenden äußeren Schicht und dem kühlen Dorn als auch die Aufgabe erfüllt, die Seiten miteinander zu verschweißen, damit die einzelnen Längsstücke des Külbels geschlossen werden.

Zusätzlich zu der nützlichen Funktion der Formung des hohlen Kernes des rohrförmigen Sttangpreßlings hat der Dorn bei der Erfindung die wichtige Funktion, die Temperatur der Innenfläche des Materials bei seinem Durchgang durch die Strangpreßform zu steuern. Grundsätzlich wird vorgezogen, den Dorn durch eine innerhalb des Domes angeordnete Heizung auf einerTemperatur oberhalb des Gefrierpunktes des angrenzenden thermoplastischen Materials zu halten. Es hat sich gezeigt, daß dies für größere Stabilität der Bedingungen während des Strange pressens sorgt und bei geeigneter Einstellung ferner ermöglicht, daß die Strangpresse angehalten wird, während das thermoplastische Material in der Strangpresse bleibt, ohne daß das Material vollständig durchfriert und die ,

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Strangpresse blockiert.

Obwohl während der Extrusion der Energiebedarf für die Extrusion bei erfindungsgemäßer Kühlung für das gleiche Material größer als ohne Kühlung ist, kann der Energiebedarf beträchtlich niedriger als der für die Extrusion von Külbeln sein, bei denen eine gleichwertige Abstützung durch die Verwendung von Schmelzen mit sehr hoher Zähigkeit erreicht wird. Da ferner bei den üblichen Spritzgußqualitäten von Polymeren mit niedriger Zähigkeit eine äußere Schicht durch das erfindungsgemäße Verfahren in einen gummiartigen Zustand abgekühlt werden kann, der ausreichend fest ist, um das Gewicht des Külbels zu tragen, ist es nicht mehr wesentlich, Polymere mit sehr hoher Zähigkeit zu verwenden, so daß diese teueren Materialien vermieden werden können. Ferner können Investitionskosten vermieden werden, da die Extrusion des Külbels erfindungsgemäß in einer einzigen Stufe aus einer normalen Schneckenstrangpresse erfolgen kann. Die Hinzufügung eines Sammlers und eines Preßkolbens bzw. Kolbenextruders ist nicht erforderlich, wenn das erfindungsgemäße Verfahren angewendet wird. Das erfindungsgemäße Verfahren kann ferner ohne eine Abzieheinrichtung, die erforderlich ist, wenn mit in eine Kalibrierdüse geblasenen Strangpreßlingen gearbeitet wird, durchgeführt

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werden, da es aufgrund des Vorhandenseins des Dornes beim erfindungsgemäßen Verfahren möglich ist, daß die gesamte für das Strangpressen erforderliche Leistung dadurch erhalten wird, daß das geschmolzene Material unter Druck auf das Eintrittsende der Strangpreßform aufgebracht wird. Daher können die Kosten und die Erschwernisse aufgrund einer solchen Abziehvorrichtung vermieden werden. Da für einen wirksamen Betrieb keine Abziehvorrichtung erforderlich ist, kann ferner das Gerät zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung des Külbels als selbständige Einheit an bestehende Strangpreßanlagen angefügt werden, wobei in der Regel nur äußerst wenig Abwandlungen dieser Anlagen erforderlich sind.

Weitere Vorteile, die durch geeignete Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens erreicht werden können, umfassen kürzere Taktzeiten, da aufgrund der Abkühlung während des Extrusionsschrittes weniger Wärme während des Formschrittes abgeführt zu werden braucht. Beim fertigen Gegenstand können bessere physikalische Eigenschaften

durch Orientierung erreicht werden, die gewöhnlich in Richtung der Extrusion auftritt. Ferner kann dadurch, daß eine geeignete Schmiermittelschicht verwendet wird, die nach der Formung entfernt werden kann, eine Form mit

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schlechter Oberflächengüte benutzt werden, da kleinere Ungenauigkeiten gewöhnlich über die Dicke der äußeren Schicht verlorengehen, so daß die Oberfläche des darunter liegenden thermoplastischen Materials glänzend bleibt.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist somit von besonderem Nutzen bei der Herstellung von großen, hohlen Gegenständen durch Blasformverfahren und es ist besonders geeignet für Polypropylen, da es ermöglicht, daß gewöhnliche Spritzgußqualitäten statt der teureren Qualitäten mit hoher Zähigkeit benutzt werden, wobei Polypropylen ein Material ist, dessen mechanische Eigenschaften es besonders geeignet für große Formteile machen. Ferner ist das erfindungsgemäße Verfahren besonders günstig anwendbar bei der Herstellung von großen Formteilen aus Nylon, das in der Regel nicht in Qualitäten mit hoher Zähigkeit verfügbar ist, da für das erfindungsgemäße Verfahren gegenwärtig beispielsweise für Spritzguß verfügbare Qualitäten benutzt werden können.

Zur Erläuterung der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel eines Gerätes zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben. Das Gerät ist eine flussiggeschmierte Strangpreßform zum Stangpressen von Külbeln mit einer äußeren,

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gegen Verformungen widerstandfähigen Haut, und die einzige Zeichnung ist ein verkürzter, schematischer Schnitt durch das Arbeitsende der Strangpreßform.

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Das dargestellte Gerät zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfaßt eine Strangpreßform 1 mit einer zylindrischen Innenfläche 2 mit einem Durchmesser von 30 mm und einen koaxialen Dorn 3 mit einem Durchmesser von 28 mm, was zu einem Ringspalt von 1 mm zwischen dem Dorn und der Innenfläche der Strangpreßform führt. Innerhalb des Domes befindet sich eine Heizpatrone 4, und über einen Teil der Länge der Strangpreßform erstreckt sich ein ringförmiger Isolationsabschnitt 5, der die Strangpreßform in zwei Zonen A und B mit getrennten, nicht dargestellten Wärmeaustauschsystemen unterteilt, die im wesentlichen durch die Isolation 5 gegeneinander isoliert sind. Die Länge der Zone B beträgt ungefähr 5 cm. In Zone A befindet sich ein ringförmiger Einlaß 6, der in Verbindung mit einem axialen Ringkanal 7 steht, der von dem genannten Ringspalt gebildet wird. Während des Betriebes wird geschmolzenes, thermoplastisches Material 8 durch den axialen Ringkanal 7 gedrückt, und Schmiermittel 9 wird durch den ringförmigen Einlaß 6 zugemessen, so daß die äußere Oberfläche des thermoplastischen Materials von der Innenfläche 2 der Strangpreßform getrennt wird. Zone A ist eine heiße Zone, in der die Temperatur der Strangpreßform im wesentlichen gleich der Temperatur des eintretenden, geschmolzenen, thermoplastischen Materials ist, wogegen die Zone B unter die Gefriertemperatur des Materials abgekühlt ist, wobei ihre Temperatur

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allerdings oberhalb des Schmelzpunktes des Schmiermittels liegt, so daß eine steife Haut 10 um den im übrigen noch geschmolzenen, rohrförmigen Strangpreßling gebildet wird. Dies ist in den folganden Beispielen 1 bis 12 ausführlicher erläutert, die den Einsatz des beschriebenen Gerätes in erfindungsgemäßer Weise für bestimmte Materialien erläutern, wobei Beispiel 13 einen Vergleich liefert. In sämtlichen Fällen wurde der Schmelzflußindex (MFI) nach ASTM 1230 D 65 T gemessen, und um die Wirksamkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens zu demonstrieren, wurden durchweg normale Spritzgüßqualitaten mit niedriger Zähigkeit benutzt.

BEISPIEL 1

Das beschriebene Gerät war am Auslaß eines herkömmlichen, nicht dargestellten Extruders befestigt. Polypropylenschmelze (MFI. 230 °C/2 kg = 3) wurde vom Extruder bei 210 ⁰C mit einem Druck geliefert, der ausreichte, eine lineare Extrusionsgeschwxndigkeit von ungefähr 5 cms. durch das~ Gerät zu erzeugen. Als Schmiermittel wurde Glyzerin benutzt, und dieses wurde durch den ringförmigen Einlaß 6 in einer Menge von ungefähr 3% des gesamten Volumendurchsatzes in das Gerät eingespeist. Der Dorn wurde von einer Heizpatrone 4 mit 30 W auf einer Temperatur von 210 bis 220 ⁰C gehalten, und die Innenfläche 2 der zweiten Zone B wurde auf -40 ⁰C abgekühlt. Die

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äußere Oberfläche des rohrförmigen Strangpreßlings, der eine Gesamtdicke von ungefähr 0,9 mm hatte, fror zu einer Haut, die aufgrund theoretischer Berechnungen ungefähr 0,3 mm diele sein mußte. Der unter diesen Bedingungen für die Extrusionsgeschwindigkeit erforderliche Extrusionsdruck betrug ungefähr 7,5.10 Nm". Beim Extrudieren traten Schwierigkeiten beim Abdichten des Schmiermitteleinlasses 6 gegen den Eintritt von Polypropylenschmelze und bei der Erzeugung eines kontinuierlichen Schmiermittelüberzuges auf. Zur Überwindung dieser Schwierigkeiten wird die Verwendung eines Schmiermittels mit höherer Zähigkeit vorgezogen.

BEISPIEL 2

Zur Herstellung eines Konststoffkülbels aus Polypropylen mit einem besonders glänzenden Überzug wurde das gleiche Gerät benutzt, wobei jedoch die Bedingungen in geeigneter Weise geändertvcrden.Polypropylenschmelze (MFI 230 °C/ 2 kg = 3) mit einer Temperatur von 210 ⁰C wurde bei gleichem Durck wie zuvor durch den axialen Ringkanal 7 gedrückt, wobei die gleiche Dorntemperatur benutzt wurde, jedoch das Glyzerin durch ein Äthylen-Vinylazetat-Copolymerisat (EVA) mit 28 Gew% Vinylazetat und MFI 190 °C/ 2'kg = 400 als Schmiermittel ersetzt wurde.

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Wegen des höheren Schmelzpunktes des Schmiermittelcopoymerisates wurde die Kühlzone B lediglich auf 100 C abgekühlt. Aus theoretischen Berechnungen ergibt sich, daß unter dieses Bedingungen die Dicke der in der Strangpreßform erzeugten Haut lediglich ungefähr 0,1 mm betrug, und zwar bei einer Gesamtdicke ähnlich der in Beispiel 1. Anders als das Glyzerinschmiermittel aus Beispiel 1, das mit Ausnahme der Wiederverwendung als Schmiermittel keinen weiteren Nutzen hatte, nachdem der Strangpreßling aus der Strangpreßform ausgetreten war, härtete jedoch das Copolymerisat, das als flüssiges Schmiermittel gleichzeitig extrudiert wurde, nachdem es die Strangpreßform verlassen hatte, so daß es eine weitere feste Schicht bildete, die den Strangpreßling glänzend aussehen ließ.

BEISPIEL 3

Als thermoplastisches Material 8 wurde der Strangpreßform Polypropylenhomopolymer mit MFI 230 °C/ 2 kg = zugeführt und als Schmiermittel 9 wurde EVA~Copylemerisat mit 28% Vinylazetat und MFI 190 °C/2 kg = 5 zugeführt. Das Gewichtsverhältnis des Polypropylens zum Schmiermittel betrug 88/12, und der gesamte Massendurchsatz betrug 113 gmin bei 210 C, was zu einer linearen, mittleren Geschwindigkeit durch die Strangpreßform von 2,8 cms" führte. Die

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Strangpreßform war auf ungefähr 100 C abgekühlt, und der

Dorn hatte eine Temperatur von ungefähr 210 ⁰C. Der Extru-

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sionsdurck betrug 12 . 10 Nm .

Beim Austreten des Strangpreßlings aus der Strangpreßform schwoll dieser sichtbar auf einen Durchmesser von 35 mm und eine Dicke von 1,6 mm an; die Strangpreßform hatte einen Durchmesser von 30 mm und eine Spaltbreite von 1 mm. Es zeigte sich, daß der Strangpreßling sehr widerstandsfähig gegen eine Formänderung aufgrund seines Eigengewichts war; bei Rohren von 0,6 in Länge wurde kein Durchbiegen festgestellt. Hier zeigt sich ein deutlicher Unterschied zu den Ergebnissen von Beispiel 13. Die lineare Geschwindigkeit des Strangpreßlings betrug ungefähr 1,5 cms" , und zum Strangpressen des Stückes von 0,6 m Länge waren 40 Sekunden erforderlich.

Danach wurden auf diese Weise stranggepreßte Kunststoff külbel von 0,6 m Länge durch Zus anunenquet sehen der Wand abgeschlossen, so daß die geschmolzenen inneren Schichten eine Schmelzverbindung eingingen. Danach wurden die Kunststoffkülbel mit einem Aufblasverhältnis von 2:1 aufgeblasen, so daß Behälter mit einem Durchmesser von 60 mm erzeugt wurden. Dann wurde an Abschnitten der Flasche die Schicht aus EVA-Copolymerisat abgezogen und das Polypropylen im

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Hinblick auf eine mögliche Molekülausrichtung untersucht. Weitwinkel-Röntgenbeugung zeigte,daß die innere Schicht, die bei ungefähr 210 ⁰C extrudiert worden war, keine nennenswerte Ausrichtung aufwies und daß sie neben der normalen α-Form des Polypropylens auch etwas Polypropylen in ß-Form enthielt (,wie dies beschrieben wurde von A.Turner-Jones, J.M. Aizlewood und D.R. Beckett in "Die Mak Chem" 75, 134, 1964). Ein aus der Oberfläche der äußeren Schicht geschnittener dünner Abschnitt erwies sich jedoch als im wesentlichen orientiert, wobei die Orientierung hauptsächlich in Extrusionsrichtung lag. Dabei bestand eine stärkere Orientierung, als sie normalerweise bei Preßteilen aus Poylpropylen festgestellt wird, wenn Qualitäten mit höherer Zähigkeit verwendet werden, um dem Durchbiegen entgegenzuwirken.

Polypropylen ist mechanisch sehr gut zur Herstellung großer geformter Gegenstände geeignet. Dieses Beispiel und ebenso die folgenden, relevanten Beispiele zeigen, wie die Erfindung ermöglicht, daß dieses Material äußerst einfach mit wenig mehr zusätzlicher Maschinenausrüstung als bei sehr kleinen Formteilen geformt wird, insbesondere im Vergleich mit dem Aufwand, der für das bisher angewendete Zweistufenverfahren erforderlich ist. Dieses Beispiel zeigt ferner den verhältnismäßig niedrigen Leistungsbedarf und

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das zusätzliche nützliche Merkmal der Molekülarausrichtung in der Oberfläche.

BEISPIEL 4

In der beim vorstehenden Beispiel beschriebenen Weise wurde unter Verwendung der gleichen Materialien und der gleichen Extrusions- und Blasbedingungen eine Flasche erzeugt. Nach der Formung wurde die äußere EVA-Schicht mechanisch vom Polypropylenkörper abgestreift, wobei eine äußerst glatte Oberfläche übrigblieb. Ungenauigkeiten der Oberflächenbeschaffenheit der Form wurden auf der Oberfläche der Flasche in wesentlich geringerem Maße reproduziert, als wenn ein Külbel aus Polypropylen in direktem Kontakt mit der Oberfläche der Form zu einer Flasche geblasen wird.

BEISPIEL 5

Die Herstellung einer Flasche wurde in der in Beispiel 3 beschriebenen Weise mit dem Unterschied wiederholt, daß das Schmiermittel aus EVA-Copolymerisat durch ein Polyäthylen mit niedriger Dichte und MFI 190 °C/ 2 kg = ersetzt wurde. Die Zähigkeit dieses Schmiermittel reichte noch aus, einen gleichmäßigen Überzug zu erzeugen, und die

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gefertigte Flasche hatte ein Aussehen, das dem der gemäß Beispiel 3 erzeugten Flasche ähnlich war.

BEISPIEL 6

Bei diesem Beispiel wurde ein Schmiermittel mit höherer Zähigkeit benutzt. Dieses Beispiel war eine Wiederholung des vorigen Beispiels mit der Ausnahme, daß das Schmiermittel durch ein Polyäthylen geringer Dichte mit MFI 190 C/2 leg = 2 ersetzt war. Wiederum wurde erfolgreich eine einwandfreie Flasche geformt, die keine sichtbare Verdünnung des später extrudierten Endes zeigte.

BEISPIEL 7

Unter den in Beispiel 3 beschriebenen Bedingungen wurde ein Külbel stranggepreßt und daraus eine Flasche geblasen. Dabei unterschieden sich jedoch die Materialen insofern, als das thermoplastische Haupteinspeisungsmaterial Polypropylenhomopolymer mit MFI 230 °C/2 kg = 4,5 war und als nebeneingespeistes Schmiermittel ein EVA-Copolymerisat mit 28% Vinylazetat und MFI 190 °C/2 kg = 2,5 benutzt wurde. Diese Stoffkombination erwies sich zur Herstellung einer gleichmäßigen Flasche unter den genannten Bedingungen ebenfalls als gut brauchbar.

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BEISPIEL 8

Das vorherige Beispiel wurde mit dem Unterschied wiederholt, daß das homopolymere, thermoplastische Haupteinspeisungsmaterial durch ein statistisch polymerisiertes Polypropylen-Äthylen-Copolymerisat ersetzt war, wobei der Copolymerisat einen Äthylengehalt von 3 Gew% und einen Schmelzflußxndex (MFI) von 230 °C/2 kg = 2,5 hatte. Wie zuvor hatte die Flasche Wände mit gleichmäßigem Querschnitt und eine gleichmäßige Haut aus dem EVA-Copolymerisat.

BEISPIEL 9

Bei einer Wiederholung von Beispiel 3 wurde Polyäthylen hoher Dichte statt des Polypropylens als Haupteinspeisungsmaterial benutzt. Wiederum wurde EVA-Copolymerisat als Schmiermittel verwendet, und die Strangpreßform hatte eine Temperatur von ungefähr 100 C, während der Dorn von der Heizpatrone mit 30 W erwärmt wurde. Das Polyäthylen hoher Dichte wurde der Strangpreßform bei 170 ⁰C zugeführt, und der austretende, rohrförmige Strangpreßling zeigte guten Widerstand gegen Verformung aufgrund seines Eigengewichts. Die aus diesem Strangpreßling geformten Flaschen sahen den gemäß Beispiel 3 geformten sehr ähnlich.

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BEISPIEL 10

Bei diesem Beispiel war das thermoplastische Haupteinspeisungsmaterial eine normale Spritzgußqualität von Nylon 66, und dieses wurde der Strangpreßform bei 290 ⁰C zugeführt. Die Strangpreßform war die gleiche wie bei den vorangehenden Beispielen mit der Ausnahme, daß die Heizpatrone mit 30 W durch eine Heizung mit 60 W ersetzt war, und zwar wegen der höheren Gefriertemperatur des thermoplastischen Materials. Die Strangpreßform war auf 250 °C gekühlt, und zur Schmierung wurde eine Sekundäreinspeisung voji Nylon 6 bei 250 C durchgeführt. Der Strangpreß- und Blasformvorgang wurden wiederum mit gutem Erfolg so durchgeführt, daß gute Flaschen mit gleichmäßiger Wanddicke erzeugt wurden. Es zeigte sich, daß die zwei Nylonschichten fest miteinander verschmolzen waren.

BEISPIEL 11

Das Verfahren nach Beispiel 10 wurde mit der Ausnahme wiederholt, daß das Nylon 6 als Schmiermittel der Sekundäreinspeisung durch Polyäthylen ersetzt wurde, das der Strangpreßform bei 150 ⁰C zugeführt wurde, wobei die Strangpreßform ebenfalls auf 150 ⁰C gehalten wurde. Wie zuvor wurden gute Flaschen erzeugt, wobei jedoch die dünne Polyäthylenschicht leicht von der Flasche aus Nylon 66 entfernbar war.

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Sowohl dieses als auch das vorangehende Beispiel zeigen, wie die Erfindung ermöglicht, daß große Gegenstände aus Nylon durch Blasformen hergestellt werden, obwohl in der Regel keine Nylonqualitäten verfügbar sind, die ausreichend hohe Zähigkeiten der Schmelze haben, um eine übermäßige Verformung auf normalen Blasformanlagen zu verhindern.

BEISPIEL 12

Bei Verwendung des Gerätes gemäß Beispiel 11 mit der Heizung mit 60 W wurde Polykarbonat als Beispiel für ein amorphes Material der Strangpreßform als thermoplastisches Haupteinspeisungsmaterial bei einer Temperatur von 270 C zugeführt. Bei dem verwendeten Schmiermittel handelte es sich um Polymethylmethacrylat, und die Strangpreßform wurde auf 200 ⁰C gehalten. Die erzeugten Flaschen ließen keinerlei Durchbiegen des Kunststoffkülbels erkennen, und die polierte Formoberfläche wurde gut durch die glänzende Polymethylmethacrylat-Oberflächenhaut wiedergegeben.

BEISPIEL 13

Dieses Beispiel dient zum Vergleich und wird hier gebracht, um die Wirksamkeit der Kühlung der äußeren Schicht

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zu demonstrieren. Es wurden das Gerät und die Materialien gemäß Beispiel 3 benutzt, wobei jedoch die Strangpreßform nicht gekühlt wurde, und somit nicht nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gearbeitet wurde. Der Durchsatz durch den Extruder wurde auf gleicher Höhe gehalten; dies erforderte jedoch die Anwendung eines niedrigeren Extrusionsdruckes von 9 χ 10 Nm . Der Strangpreßling wurde durch sein eigenes Gewicht nach unten gezogen, und bei einer Länge von 0/6 m hatte sich der Querschnitt auf ungefähr ein Zehntel seiner anfänglichen Fläche vermindert.

Dies steht in deutlichem Gegensatz zum in Beispiel 3 ermittelten Ergebnis, bei dem in erfindungsgemäßer Weise gekühlt wurde und bei dem kein Durchbiegen aufgrund des Eigengewichtes auftrat.

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Claims

Patentansprüche

1- Verfahren zur Herstellung von hohlen Gegenständen, dadurch gekennzeichnet, daß ein thermoplastisches Material, das sich anfänglich im geschmolzenen Zustand befindet, durch eine geschmierte Strangpreßform mit einem Dorn stranggepreßt wird, so daß dem Material Rohrform gegeben wird, daß die Außenfläche des Materials während seines Durchgangs durch die Strangpreßform gekühlt wird, so daß das Material aus dieser als ein rohrförmiger Strangpreßling mit geschmolzener Innenfläche und einer Außenfläche austritt, deren Temperatur unter seiner Gefriertemperatur liegt, daß der Strangpreßling in geeigneten Abständen gequetscht wird, um die geschmolzene Innenfläche zusammenzuschweißen und dadurch einzelne Längsstücke abzuschließen, und daß die abgeschlossenen Längsstücke entsprechend einer umgebenden Form aufgeblasen werden, damit ein geformter Gegenstand erzeugt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmierung dadurch bewirkt wird, daß zwischen der Strangpreßform und der Oberfläche des polymeren Materials, das gekühlt wird, eine Flüssigkeit gleich-

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zeitig ausgepreßt wird, die eine niedrigere Gefriertemperatur als das polymere Material hat, wobei diese Flüssigkeit aus der Strangpreßform mit einer Temperatur oberhalb ihrer Gefriertemperatur austritt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähigkeit der Flüssigkeit größer als die Zähigkeit des thermoplastischen Materials vor seinem Gefrieren ist.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmierflüssigkeit ein polymeres Material ist, das flüssig bleibt, solange es sich innerhalb der Strangpreßform befindet, das jedoch beim Verlassen der Strangpreßform härtet, so daß es eine Haut um den rohrförmigen Strangpreßling aus thermoplastischem Material bildet.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmiermittelschicht während der Formung in der Form auf der Oberfläche des thermoplastischen Strangpreßlings belassen wird und danach vom geformten Gegenstand entfernt wird.

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6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Dornes durch eine Heizung innerhalb des Dornes höher als die Gefriertemperatur des angrenzenden thermoplastischen Materials gehalten wird.
7. Gegenstand, der gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 hergestellt wurde.

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