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Verfahren zum Herstellen eines Artikels aus thermoplastischem Material
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Artikels aus thermoplastischem
Material mit leicht abtrennbarem Überschußgrat.
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Die Herstellung von Behältern aus zusammengesetzten Kunststoffen ist
allgemein bekannt und z.B. in der U8-#atentschrift 2 936 489 dargestellt. Hierbei
wird ein Hochdruckpol.yäth.ylen verwendet, um den Halsabschnitt, z.B. einer Flasche,
herzustellen, während ein Niederdruck#obräthylen zur Herstellung des eigentlichen
Blaschenkörpers benutzt wird.
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Es ist weiterhin ein Verfahren bekannt, um Kunststoffartikel in zweifarbiger
Tönung herzustellen, wobei der Kunststoffartikel aus zwei Schichten aus Kunststoffharz
hergestellt ist. (Siehe TJS-Patentschrift 3 057 016)
Die Herstellung
von mehrscnichtigen Laminaten mit verschiedenen Farben ist weiterhin bekannt au
den US-i#atentschrIften 3 694 119, und 3 513 060). Die Herstelung mehrschichtiger
scnillender Kunststoffartikel ist in der US-#Atentsclirift 3 57G 707 erläutert.
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Es ist rufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Herstellen
eines Artikels aus thermoplastischem Kunststoff zu schaffen, bei dem einerseits
der bei de Herstellung unvermeidliche Jberschußgrat leicht entfernt werden kann
und bei dem andererseits bei Einfärbung des Gegenstandes die benötigte Farbmenge
wesentlich vermindert werden kann und bei dem vor allem dann verhindert wird, daß
sich das Pigment in Abhängigkeit von der Zeit und der Temperatur zersetzt und einen
galvanischen Überzug auf den Oberflächen der zur Herstellung benötigten Form erzeugt.
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Diese Auf gabe wird erfindungsgemäß dadurch gelost, daßin offenen
Formabschnitten gemeinsam als Kunststoffaminat in Form eines Rohlings eine innere
Schicht größerer Dichte und eine äußere Schicht geringerer Dichteae,-trudiert werden,
daß dann die Formabschnitte um den Rohling geschlossen und gleichzeitig die Schichten
im Bereich der Trennlinie der Formabschnitte in einem Ausmaß zusammengepreßt werden,
daß das Schichtenmaterial höherer Dichte an der Trernilinie herausgequetecht und
nur ein leicht trennbarer dünner Steg aus dem Schichtmaterial geringerer Dichte
als Verbindung zwischen dem Rohling und dem Überschußgrat verbleibt, worauf der
Rohling innerhalb der Form in die Gestalt
des Artikels expandiert
wird. <;lfgrund die Verfahrens wird die Herstellung eines Artikels wesentlich
vereinfacht, da mit der Herstellung der notwendIge tberschußgrat in einer Form hergestellt
wird, die diesen Grat cehr leicht entfernen läßt, so daß eine nennenswerte Nachbehandlung
nicht notwendig ist. Außerdem wird der.Artikel mit hohler äußerer Sauberkeit und
damit mit hohem ästhetischen Wert hergestellt, da sich der Überschußgrat leicht
und sauber von dem Artikel löst, ohne die häufig zu beobachtenden häuslichen Fnregelmaßigkeiten
im Bereich der Trennebene der Formabachnitt zu hinterlassen. Das Laminat höherer
Dichte ist zweckmäßigerweise ein Folyäthylen hoher Dichte, während das Laminat mit
niedrigerer Dichte ein Polyäthylen mit niedriger Dichte sein kann. Zweckmäßigerweise
wird der Rohling teilweise aufgebläht, nachdem er in die Form eingeführt worden
ist, worauf der teilweise aufgeblähte Rohling durch Abschnitte der Form eingekerbt
wird, worauf schließlich die Bereiche zusammengedrückt werden, um das Laminat höherer
Dichte herauszuquetschen.
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Zur Lösung der gestellten Aufgabe sIeht die Erfindung weiterhin ein
Verfahren zum Herstellen von Kunststoffbehältern aus einem expandierbaren Laminat
vor,. bei dem der Behälter mit einem inneren Kern aus einem Material höherer Dichte
und einem äußeren Mantel, der mit dem inneren Kern einstückig verbunden ist und
aus einem Material niedrigerer Dichte besteht, wobei das Laminat in eine offene
Form eingebracht wird, worauf die Form gegen das noch in den plastischen Zustand
befindliche Laminat mit einem Druck gepreßt wird, der ausreicht, um das Material
höherer Dichte auszupressen aus dem Bereich zwischen den Formabschnitten und zwar
entlang
der Trennlinie der Form, derart, daß zwischen dem herausgequetschten Material und
dem Rohling lediglich ein Steg aus dem Material geringerer Dichte verbleibt, welcher
eine leicht abtrennbare Verbindung zwischen dem Überschußmaterial und dem Behälter
bildet, sobald dieser durch Expansion der Laminate innerhalb der Form ausgeformt
worden ist0 Bei dieserm Verfahren kann zweckmäßigerweise ein Pigment zwischen dem
Kern und die Hülle dispergiert werden. Es kann auch ein opakes Pigment in das Kerninaterial
vor der Strangpreßverarbeitung eingebracht werden.
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Die Erfindung sieht zur Lösung der Aufgabe weiterhin vor, daß ein
Artikel aus einem Laminat hergestellt wird, der eine innere Schicht aus thermoplastischem
Material und eine äußere Schicht aus einem davon verschiedenen Material hergestellt
wird, wobei die äußere Schicht aus einem Pol,yäth,ylen geringerer Dichte hergestellt
wird, das Laminat in eine offene, den Artikel ausformende Form gebracht wird, die
so ausgestaltet ist, daß begrenzte Stellen eines überschußgrates entwickelt werden,
worauf die Formabschnitte in einem Ausmaß geschlossen werden, das ausreicht, das
Material einzukerben und die innere Schicht des Materials zwischen den Trennbereichen
der Pormabschnitte herauszuquetschen, sodaß man lediglich einen abtrennbaren Materialsteg
beläßt, welcher die begrenzten Bereiche von tberschußgrat mit dem Artikel verbinden,
worauf man das Laminat in der Form zur Bildung des Artikels expandiert und zwar
innerhalb der geschlossenen Form.
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Um die Tendenz, dass der Farbstoff aus einem pigmentierten Kunststoff
auf die gekühlte Formoberfläche ausplattiert bei der Herstellung von gefärbten Artikeln
zu beseitigen oder zu vermindern, sieht die Erfindung vor, daß zunächst ein Laminat
gebildet wird, welches eine Kernschicht aus einem Kunststoff höherer Dichte und
eine Mantelschicht aus einem mit Pigmenten imprägnierten Kunststoffmaterial niedrigerer
Dichte und mit Eigenschaften hergestellt wird, welche dieses Material bei einer
niedrigeren Temperatur als das hochdichte Material verarbeiten ';läßt, worauf man
das Laminat gegenüber Formflächen so anordnet, daß das Material geringerer Dichte
der Formfläche gegenüberliegt, worauf man das Laminat expandiert derart, daß hierbei
nur das Material geringerer Dichte mit den gekühltenFormflächen in Berührung gelangt,
derart, daß das Ausplattieren des Pigmentes auf die Formfläche unterbunden wird.
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Hierbeikann das Pigment ein organischer Farbstoff sein. Die Kernschicht
kann ein weißes Pigment auf der Basis von Titandioxid enthalten. Zur Herstellung
eines gefärbten Behälters mit einem kräftigen, nicht glänzenden Körperabschnitt
und einem hochglänzenden Mantelabschnitt sieht die Erfindung weiterhin vor, gemeinsam
einen inneren Kunststoffschlauch, der bei hoher TX ratur verarbeitbar ist, und einen
äußeren Schlauch aus einem Mazu terial, das bei niedrigerer Temperatur verarbeitbar
ist,/extrudieren zur Bildung eines Rohlings mit kräftigem inneren Körper und einem
glänzenden Überzug, wobei man dem Material des äußeren Schlauches ein in der Temperatur
sich zersetzendes Pigment beimischt, worauf man den Rohling in eine Form einführt,
deren Oberflächeneine
Temperatur niedriger als die Temperatur des
Rohlings besitzen und daß man schLe##ßlich den laminierten Schlauch in die Form
einbläst oder expandiert, um einen Artikel zu bilden. Das Mantelmaterial kann hierbei
ein transparentes Kunststoffmaterial sein. Auch kann das Mantelmaterial ein schillerndes
Pigment enthalten von einem Typ, der normalerweise gegen die Formoberflächen ausplattiert
und dort einen Überzug erzeugt, wobei der Mantelabschnitt aus einem thermoplastischen
Kunststoff hergestellt wird, der eine Verarbeitungstemperaturcharakteristik aufweist,
die mit der niedrigen Temperatur der Formoberflächen verträglich ist.
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Der Anmelderin ist kein Stand der Technik bekannt, der Laminate aus
thermoplastischen Harzen kombiniert, die nicht nur miteinander verschmelzbar sind,
um eine einheitliche Struktur zu bilden, sondern die auch so angeordnet sind, daß
ein dem Artikel Farbe gebender Färbstoff oder Pgment in eine dünne äußere Schicht
eingebracht werden kann, um einerseits die benötigte Menge an Pigment zu vermindern,
während andererseits die äußere Schicht des Harzes eine relativ niedrige Schmelztemperatur
zum Vergleich zur inneren Schicht besitzt, so daß die Möglichkeit einer Beeinträchtigung
des Pigmentes verringert wird, dessen Zerstörung im wesentlichen durch Zeit und
Temperatur bestimmt wird und bei dem gleichzeitig das Ausplattieren des Pigmentes
auf den Formoberflächen vermindert wird.
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Es bringt einen wesentlichen Vorteil, wenn man gemäß der vorgeschlagenen
Verfahrensweise den Schichten des Kunststoffmaterials-.
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verschiedene physikalische Eigenschaften gibt. Dabei kann die
innere
Schicht, die den Körper des Artikels bildet, zäh und fest sein, während die äußere
Schicht wesentlich schwächer sein kann, wobei sie so angeordnet wird, daß beim Schließen
der Formteile das Material in den Trennbereichen der Formteile eingekerbt und verletzt
wird und das zähere Material aus der betreffenden Zone ausgequetscht#wird. Hierbei
bleibt lediglich ein dünner Steg aus einem relativ schwachen Material stehen, der
den fertigen Artikel mit dem Überschußgrat verbindet, so daß dieser leicht abgetrennt
oder abgezwickt werden kann. Dadurch erhält man eine saubere, glatte Bruchstelle,
ohne daß es notwendig ist, diese Stelle nachzuschneiden oder nachzuschleifen oder
daß das überschüssige Material in anderer Weise entfernt werden muß, wie dies bei
den bisherigen Verfahrensweisen der Fall ist.
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Statt einem Polyäthylen hoher Dichte kann auch ein Polypropylen verwendet
werden.
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Wesentlich ist, daß die dünnere äußere schlauchartige'Masse aus einem
Polyäthylen niedrigerer Dichte über einen dickeren Schlauch aus einem Polyäthylen
höherer Dichte extrudiert wird, dabei gibt der äußere Schlauch dem Artikel eine
glänzende Oberfläche. Der äußere Schlauch dient außerdem als Trägermaterial für
ein Farbmittel, welches mit dem Kunststoff vermischt sein kann. Der dünne Bereich
des Schlauches vermindert die Menge sowohl des Kunststoffmaterials als auch des
Färbemittels bei der Herstellung des gefärbten Artikels.
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Nach dem neuen Verfahren erhält man einen Rohling mit einer äußeren
Schicht
aus einem Material, das bei relativ niedriger Temperatur verarbeitbar ist, verglichen
mit der inneren Materialschicht, die demgegenüber geeignet ist, den Körper des Artikels
die notwendige Festigkeit zu geben. Die äußere Materialschicht kann dabei ein Färbemittel
enthalten, welches aufgrund der Verfahrensweise wesentlich weniger auf der Formoberfläche,
mit der der Kunststoff in Berührung gelangt, ausplattiert.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen an
einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
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Es zeigen Fig.1 im .ängsschnitt die wesentlichen Teile einer typischen
Form und eines Spritzformkopfes, sowie die Lage und Anordnung eines Rohlinges in
diesen Teilen.
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Fig.2 einen Querschnitt entlang der Schnittlinie 2»2 der Fig.1.
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Fig.3 einen Querschnitt entlang der Schnittlinie 3-3 der Fig.5.
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Fig.4 in größerem Maßstabe den in Pigo) eingekreisten Ausschnitt und
Fig.5 eine Seitenansieht eines in der worin hergestellten Artikels.
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Die Vorrichtung 2 zum Blasformen kann im wesentlichen der Vorrichtung
nachgebildet sein, die in dem US-Patent 2 515 093 beschrieben ist.
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Im dargestellten Beispiel ist jedoch ein Strangpreßkopf 5 vorgesehen,
um eine äußere Schicht 4 und eine innere Schicht 5 eines laminierten, rohrförmigen
Rohlings 6 herzustellen.
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Der Strangpreßkopf 3 ist zweckmäßigerweise auf einer nicht dargestellten
Stützkonstruktion so angeordnet,daß er den Rohling den Formen 7 zuführen kann und
zwar in einer Weise, ähnlich der, wie sie in dem zuletzt genannten US-Patent beschrieben
ist. Der Strangpreßkopf weist im dargestellten Beispiel einen Formkopf 8 mit einem
Durchgang 10 auf, in dem eine Gleitstange 11 montiert ist, diese kann durch einen
Motor axial genau justiert werden.
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Der Motor ist mit miteiner Trogramuleinrichtung bekannter Art verbunden.
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Die Gleitstange 11 ist mit einem Kernteil 13 verbunden, der in eine
Bohrung 14 eingepaßt ist, die in einen Schaleneinsatz oder in einer Düse 15 vorgesehen
ist. Die Düse ist mittels Bolzen 16 an dem Grundkörper befestigt.
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Die Bohrung 14 steht mit einer koaxialen Kernbohrung 18 in Verbindung,
in welcher ein Verteiler 20 angeordnet ist, der an seinem rückwärtigen Ende 22 in
einer Öffnung 24 eines Montageringes 25 befestigt ist, der an dem Kopf 8 angeschraubt
ist.
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Der rückwärtige Abschnitt der Bohrung 18 ist mit einer ringförmigen
Kammer 26 verbunden, die mit einem Kanal 29 in dem Kopf 8 in Verbindung steht. In
diesem Kanal wird geschmolzener Kunststoff, vorzugsweise Polyäthylen hoher Dichte
durch eine Strangpreßschnecke
oder dgl. aus einem Vorratstrichter
oder dgl. in bekannter Weise unter Druck eingepreßt. Der in der Kammer 26 befindliche
geschmolzene Kunststoff wird durch Heizstreifen 27, 28 auf der Verarbeitungstemperatur
gehalten, die um den Schalenkörper herumgewickelt sind. Die aus der Kammer 26 austretende
Schicht aus Polyäthylen hoher Dichte, wird durch den großen zylindrischen Kanal
27' zwischen der Innenfläche 28' des Schalenkörpers und der äußeren Oberfläche des
spindelförmigen Ausbreitteils 20 ausgepreßt. An der Basis 29 des nach vorne zugespitzten
Abschnittes 30 des Verteilers wird die Schicht 5 durch eine dünne Schicht 4 aus
einem Folyäthylen niedrigerer Dichte umschlossen, deren Material mit einem entsprechenden
färbenden Pigment gemischt sein kann. Die Überzugs schicht wird unter Druck aus
liner RlngZarnmlOr 33 extrudiert, die in dem Schalenkörper und in dem Kopfbloek
vorgehen ist. Das Extrudieren erfolgt durch einen dünnen ringrmien quer zur Achse
verlaufenden Schlitz 34, der sich radial von der Kammer 33 zu dem zylindrischen
Kanal 27' erstreckt. Die Schicht 5 des Rohlings, der durch die zusammengeschmolzenen
Schichten 4 und 5 gebildet wird, wird dann durch das Austrittsende 35 des Extruders
entlang der abgeschrägten oder kegelstumpfförmigen Abschnitte 36 und 37 der sich
gegenüberliegenden Abschnitte des Schalenkörpers und des Ausbreitkopfes gepreßt.
In diesem Bereich wird der Rohling zusammengepreßt und fließt in einen zylindrischen
Akkumulatorkanalabschnitt 378 des Strangpreßkanals. Der Abschnitt 37 weist eine
größere radiale Tiefe oder Dicke auf gegenüber dem vorhergehenden Abschnitt des
Durchganges. Er wird bestimmt zwischen einer nach unten eingeschnürten Halsfläche
39 des Kernteile und der agllndriscbea Bohrungsfläche
14 des Schaleneinsatzes
begrenzt.
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Nahe dem Austritt 35 vergrößert sich der Kerbteil allmählich und ist
von kegelstumpfförmiger Gestalt. Das BAsisende mündet dabei in eine zylindrische
Randkante 40, gegenüber der zylindrischen Bohrungsfläche 14.
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Wie zuvor schon festgestellt, wird der Rohling in die Formteile 7,
7 eingeführt. Jeder Formteil weist einen stationären Abschnitt 42 und einen quer
dazu beweglichen Teil 43 auf, der zwischen einer Offenstellung (eine teilweise offene
Stellung ist in Fig.1 gezeigt) und einer geschlossenen Stellung gemäß Fig.3 bewegt
wird.
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Wie am besten aus Fig.3 hervorgeht, besitzen die Formabschnitte eine
Trennlinie oder Trennebene, die in Fig.3 mit X-X bezeichnet ist. Außerdem weisen
die Formabschnitte eine den Körper ausformende Höhlung 45 sowie einen Ausnehmungsabschnitt
46 zur Bildung eines Griffteils auf. Die Höhlungen sind durch sich gegenüberliegende
Kernteile 47, 48 der betreffenden Formabschnitte getrennt. Der Teil 47 weist eine
zur Aufnahme des Überschußmaterials dienende Tasche 49 auf, welche durch einen Kantenflansch
50 bestimmt wird, der mit einem Kerbwerkzeug 51 versehen ist. Dieser liegt einem
entsprechenden Kerbwerkzeug 52 an dem Teilabschnitt 48 gegenüber, der ebenfalls
einen Kantenflansch 53 zur Bildung oder Bestimmung einer das Überschußmaterial aufnehmenden
Tasche 54 aufweist.
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Die Formteile werden dann geschlossen, nachdem der Rohling auf einen
relativ niedrigen Druck teilweise aufgeblasen worden ist,
um sein
Zusammenfallen zu verhindern. Die Druckluft wird durch einen Kanal in der Gleitstange
und dem Kernteil eingeblasen. Die Vorsprünge 47, 48 werden dabei einander genähert
und verformen den @ohling in der in Fig.1 und 2 gezeigten Weise. Beim Schließen
der Pormabschnitte wird der Rohling durch die Zähne in einem Ausmaß beschädigt oder
eingekerbt, daß das zähere Kunststoffmaterial höherer Dichte, welches annähernd
eine Dicke von 0,8 mm aufweist, in der in Fig.3 und 4 gezeigten Weise ausgequetscht
wird aus dem Bereich der Trennebene der Formteile. Dabei wird der Vorgang so gesteuert,
daß nur ein Material aus dem Kunststoff niedrigerer Dichte verbleibt und zwar in
einer Dicke von etwa 0,1 bis 0,4 mm.
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Dieses Material bildet einen schwachen Verbindungssteg 56 zwischen
dem Griffabschnitt 57 des Behälters und dem Überschußmaterial 58, sowie zwischen
dem Grat und dem Körperabschnitt 60 des Behälters.
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Nachdem die Form geschlossen ist, wird der Rohling durch eine Luftnadel
61 angestochen, durch die Luft unter hohem Druck eingeführt wird, um den Rohling
in Übereinstimmung mit der Forinhöhlung zu e#pandieren.
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Im dargestellten Beispiel ist das Überschußmaterial gemäß Fig.5 geringfügig
oval geformt und kann leicht abgetrennt werden durch einfachen leichten Druck quer
zur Stegrichtung.Der von dem Überschußmaterial eingenommene Raum bildet dabei- eine
der Hand angepaßte Öffnung zwischen dem Griffteil 57 und dem Körperteil 60 des Behälters.
An einem dieser beiden Teile bleiben scharfe Vorsprünge.
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In der Praxis wird darauf hingewiesen~ dazudas man der dünnschichtigen,
äußeren
Mantelhaut bei dem neuen Verfahren ein pigment beimischen kann. Bei dem Kunststoffrnaterial
handelt es sich im gezeigten Beispiel um ein Polyäthylen niedriger Dichte. Dieses
Material weist eine niedrige Verarbeitungs- oder Schmelztemperatur auf. Diese Temperatur
liegt beispielsweise zwischen 1880und 193 0C.
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Diese Temperatur ist relativ niedrig, verglichen mit der Verarbeitungs-
oder Schmelztemperatur des Poly#thylens hoher Dichte.
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Dessen Verarbeitungstemperatur liegt im Bereich zwischen 2100und 2210
Diese Maßnahme war förderlich, um das Pigment zu erhalten und seine Zerstörung zu
vermeiden oder zu vermindern, was eine Funktion von Zeit und Temperatur ist. Auch
verhindert die niedrige Verarbeitungstemperatur der äußeren Schicht ein Ausplattieren
des Farbstoffes auf die gekühlten Flächen 63, 67 der Formabschnitte. Hierdurch wird
wesentlich ein Problem eliminiert, das gegenwärtig bei dem Herstellen von Artikeln
aus höher schmelzenden Materialien erhebliche Sorgen bereitet.
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Aufgrund der neuen Verfahrensführung ist eine wesentlich geringere
Farbstoffmenge erforderlich, verglichen mit der Menge, die notwendig wäre, um eine
adequate Färbung des Körpers zu erhalten, der die innere Schicht bildet. Außerdem
müßte dann, wenn der Behälter nur aus dem hochdichten Material hergestellt wird,
überschüssige Menge an Pigment verwendet werden. Dabei führt die dazu notwendige
Verarbeitungstemperatur des Materials zu einem Ausplattieren des Pigmentes, so daß
sich unerwü echte Ablagerungen auf der Formfläche ergeben. Außerdem treten Farbänderungen
auf, die durch die höhere Verarbeitungstemperatur bedingt sind. Auch würde der Behälter
eine stumpfe Oberfläche aufweisen, im Gegensatz
zu einem Behälter,
der aus dem erfindungsgemäßen Laminat mit einer Schicht hoher Dichte und einer Schicht
niedriger Dichte hergestellt ist. Auch ist dann, wenn nur eine Schicht aus Material
höherer Dichte verwendet wird, das Überschußmaterial schwieriger zu entfernen. Es
muß ausgeschnitten oder durch einen Zieh- oder Stanzvorgang herausgedrückt werden,
so daß scharfe Vorsprünge oder Kanten verbleiben, die abgeschmolzen oder bearbeitet
werden müssen.
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Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung kanndie Farbe des Behälters
aufgehellt oder hochglänzend gemacht werden, indem man dem Material Titanoxyd beigibt,
welches den Körperabschnitt des Behälters bildet und der durch eine der Farbgebung
dienende Haut umgeben ist.
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Pat entans prüche