DE2513834B2 - Method and device for the production of biaxially oriented hollow bodies - Google Patents

Method and device for the production of biaxially oriented hollow bodies

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DE2513834B2
DE2513834B2 DE2513834A DE2513834A DE2513834B2 DE 2513834 B2 DE2513834 B2 DE 2513834B2 DE 2513834 A DE2513834 A DE 2513834A DE 2513834 A DE2513834 A DE 2513834A DE 2513834 B2 DE2513834 B2 DE 2513834B2
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a method according to the preamble of claim 1.

Bei einem derartigen bekannten Verfahren (DE-OS 16 489) wird der kalte Vorformling gleichzeitig in einzelnen in Achsrichtung der unterschiedlichen Gestalt des fertigen Hohlkörpers entsprechenden Abschnitten auf unterschiedliche Temperaturen erwärmt. Eine biaxiale Orientierung des Kunststoffs ist dabei nicht vorgesehen, und die Materialerwärmung erfolgt auf eine Temperatur über der Orientierungstemperatur.In such a known method (DE-OS 16 489) the cold preform is simultaneously in individual sections corresponding in the axial direction of the different shape of the finished hollow body heated to different temperatures. There is no biaxial orientation of the plastic provided, and the material is heated to a temperature above the orientation temperature.

Bei sinngemäßer Anwendung des bekannten Verfahrens zur Herstellung von biaxial orientierten Hohlkörpern treten durch die gleichzeitige Erwärmung der einzelnen Abschnitte auf unterschiedliche Temperaturen Spannungen im Material auf, welche die Festigkeit und die Orientierung beeinflussen. Diese Spannungen werden beim bekannten Verfahren bei einer Erwärmung über die Orientierungstemperatur ausgeglichen.
Es ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, ein derartiges bekanntes Verfahren so weiterzubilden, daß Hohlkörper mit zur Achsrichtung unregelmäßiger Gestalt hergestellt werden können, die e'ne biaxial orientierte Wandfläche mit gleichförmiger Festigkeit ίο aufweisen.When the known method for producing biaxially oriented hollow bodies is used analogously, the simultaneous heating of the individual sections to different temperatures results in tensions in the material which influence the strength and the orientation. In the known method, these stresses are compensated for by heating above the orientation temperature.
The object on which the invention is based is to develop such a known method in such a way that hollow bodies with an irregular shape in relation to the axial direction can be produced which have a biaxially oriented wall surface with uniform strength.

Dies wird gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 enthaltenen Maßnahmen erreichtAccording to the invention, this is contained in the characterizing part of claim 1 Measures achieved

Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den entsprechenden Unteransprüchen enthalten.Developments of the method according to the invention are contained in the corresponding subclaims.

Zur Durchführung dieses erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Vorrichtung verwendet, durch welche die Vorformlinge mit Hilfe einer Fördereinrichtung und Halteorganen transportiert werden, wobei gemäß der Erfindung zum bereichsweisen Erwärmen im Ofen zusätzliche Heizeinrichtungen für die Vorformlinge angeordnet sind, und wobei die die Vorformlinge aufnehmenden Haltestifte im Bereich der zusätzlichen Heizeinrichtungen in an sich bekannter Weise mittels Zahnrad bzw. Kettenrad drehangetrieben sind.To carry out this method according to the invention, a device is used through which the Preforms are transported with the aid of a conveyor device and holding members, wherein according to the Invention for area-wise heating in the oven, additional heating devices for the preforms are arranged, and wherein the preforms receiving retaining pins in the area of the additional Heating devices are rotationally driven in a manner known per se by means of a gearwheel or chain wheel.

Die Fördereinrichtung kann in einer aus der DE-OSThe conveyor can be in one of the DE-OS

21 01 608 für die Herstellung von Hohlkörpern durch Aufblasen von gleichmäßig erwärmten Vorformlingen bekannten Weise eine endlos umlaufende Kette aufweisen, an der die Achse der Haltestifte mit dem Kettenrad drehbar gelagert ist, wobei eine feste Kette vorgesehen ist, in welche das Kettenrad im Bereich der zusätzlichen Heizeinrichtung eingreift und auf der Kette abrollt, so daß der Vorformling vor der zusätzlichen Heizeinrichtung gedreht wird.21 01 608 for the production of hollow bodies by inflating uniformly heated preforms known way have an endlessly revolving chain on which the axis of the retaining pins with the Sprocket is rotatably mounted, a fixed chain is provided in which the sprocket in the area of additional heating device engages and unrolls on the chain, so that the preform in front of the additional Heating device is rotated.

Die zusätzliche Heizeinrichtung ist vorzugsweise in an sich bekannter Weise als Infrarotstrahler ausgebildet.The additional heating device is preferably designed as an infrared radiator in a manner known per se.

Durch das erfindungsgemäSe Verfahren und durch die erfindungsgemäße Voi /ich tu ng zur Durchführung des Verfahrens wird also im Gegensatz zu dem Bekannten mit entsprechend der Durchmesseränderung entlang der Achse des Hohlkörpers sich ändernden Temperaturen des Vorformlings die Erwärmung der stärker erwärmten Teile in einer gesonderten Stufe nach einer gleichförmigen allgemeinen Erwärmung des Vorformlings auf die Orientierungstemperatur vorgenommen, wodurch Spannungen durch die unterschiedlichen Temperaturen im Vorformling weitgehend vermieden werden, und das Endprodukt eine einwandfrei gleichförmig biaxial orientierte Wand mit gleichmäßiger Festigkeit erhält.By means of the method according to the invention and by means of the implementation according to the invention of the method is, in contrast to what is known, with correspondingly the change in diameter along the axis of the hollow body changing temperatures of the preform the heating of the more heated parts in a separate stage after uniform general heating of the Preform made to the orientation temperature, creating stresses due to the different Temperatures in the preform are largely avoided, and the end product is flawless uniformly biaxially oriented wall with uniform strength.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. DieThe invention is explained in more detail below with reference to the drawings using an exemplary embodiment explained. the

Fig. 1 zeigt die Draufsicht auf eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Heizeinrichtung; dieFig. 1 shows the plan view of a preferred embodiment of the heating device according to the invention; the

Fig.2 und 3 geben vertikale Ansichten, teilweise im Schnitt, längs der Linien A-A und ß-flder Fig. 1 wieder; dieFigures 2 and 3 show vertical views, partly in section, along the lines AA and β-fl of Figure 1; the

F i g. 4 zeigt eine Ansicht, teilweise abgebrochen, längs der Linie C-Cder F i g. 3; dieF i g. Figure 4 shows a view, partly broken away, along line C-C of Figure 4. 3; the

F i g. 5 zeigt eine Vorderansicht eines !fertigen hohlen Gegenstands, während dieF i g. Figure 5 shows a front view of a finished hollow Subject, while the

F i g. 6 eine Unteransicht des in der F i g. 5 wiedergegebenen Behälters darstellt.F i g. 6 is a bottom view of the FIG. 5 represents the reproduced container.

In der Fig. I ist eine teilweise im Querschnitt gezeigte Draufsicht auf die Vorrichtung wiedergegeben,In Fig. I a partially cross-sectional plan view of the device is shown,

die zusätzliche Heizeinrichtungen I, Heißluftzuführungsöffnungen 2, eine als Förderkette ausgebildete Kette 3 für die Vorformlinge 9, Achsen 4 und 4' zum Umlenken der Kette 3, einen Ofen 5 und Einrichtungen 6 zur Einführung eines Vorformlings 9 in den Ofen 5 umfaßtthe additional heating devices I, hot air supply openings 2, one designed as a conveyor chain Chain 3 for the preforms 9, axes 4 and 4 'for deflecting the chain 3, an oven 5 and devices 6 for introducing a preform 9 into the furnace 5

Die Fig.2 und 3 zeigen einen Haltestift 7 für die Vorformlinge 9, ein Zahnrad oder Kettenrad 8 zum Drehen des Haltestifts 7, einen Vorformling 9, eine Feste Kette 10, in die das Kettenrad 8 eingreift, eine den HaJtestift 7 tragende Achse 11 und eine Kettenführung IZThe Fig.2 and 3 show a retaining pin 7 for Preforms 9, a gear or chain wheel 8 for rotating the retaining pin 7, a preform 9, a fixed Chain 10, in which the sprocket 8 engages, an axle 11 carrying the HaJtestift 7 and a chain guide IZ

Die die Haltestifte 7 für die Vorformlinge 9 tragende Kette 3 ist endlos und läuft in Richtung der in F i g. 1 angegebenen Pfeile um. Der Ofen 5 wird mit Hilfe von heißer Luft, die über die Heißluftzuführungsöffnungen 2 eingeführt wird, auf eine vorherbestimmte Verformungstemperatur 7*erhitzt Der Vorformling 9, der mit Hilfe der Einrichtung 6 auf den Haltestift 7 aufgebracht wird, wird durch den Ofen 5 geführt und gleichmäßig aufgeheizt und erreicht schließlich den Berech, mit dem er auf seinem vorletzten Durchgang durch die Fördereinrichtung mit der zusätzlichen Heizeinrichtung 1 in Berührung kommt Die zusätzliche Heizeinrichtung 1 umfaßt beispielsweise Gruppen aus drei Infrarot-Heizeinrichtungen, die derart angeordnet sind, daß sie die oberen, mittleren bzw. unteren Bereiche der Vorformlinge 9 erhitzen und die so angeordnet sind, daß sie in einer vertikalen Linie auf und abwärts bewegt werden können. Weiterhin sind die zusätzlichen Heizeinrichtungen 1 mit Spannungsreglern verbunden, über die die zugeführte Wärmemenge in geeigneter Weise gesteuert werden kann. Der auf dem Haltestift 7 montierte Vorformling 9 wird in Richtung der Pfeile durch den Ofen 5 geführt und gleichzeitig mit Hilfe des in die feste Kette 10 eingreifenden Kettenrades 8 während der Zeit mit konstanter Umlauffrequenz gedreht, während der gewisse Bereiche des sich drehenden Vorformlings 9 während einer vorherbestimmten Zeit mit Hilfe der zusätzlichen Heizeinrichtungen 1 weitererhitzt werden. Als Ergebnis davon werden der obere, der mittlere und der untere Bereich oder gewisse andere Bereiche des Vorformlings 9 in Umfangsrichtung gleichmäßig auf Temperaturen von (T+ti)°Ct (T+ I2)0C bzw. (T+t£°C erhitzt Der in dieser Weise erhitzte Vorformling 9 wird dann in eine sich anschließenden Blasstufe oder Streck- und Blasstufe eingeführt, um in die gewünschte Gestalt gebracht zu werden.The chain 3 carrying the retaining pins 7 for the preforms 9 is endless and runs in the direction of FIG. 1 indicated arrows around. The furnace 5 is heated to a predetermined deformation temperature 7 * with the aid of hot air, which is introduced through the hot air supply openings 2 heated and finally reaches the calculation with which he comes into contact with the additional heating device 1 on his penultimate passage through the conveyor device Heat lower regions of the preforms 9 and which are arranged so that they can be moved up and down in a vertical line. Furthermore, the additional heating devices 1 are connected to voltage regulators, via which the amount of heat supplied can be controlled in a suitable manner. The preform 9 mounted on the retaining pin 7 is guided through the furnace 5 in the direction of the arrows and at the same time rotated with the aid of the chain wheel 8 engaging in the fixed chain 10 at a constant rotational frequency during which certain areas of the rotating preform 9 during a can be further heated for a predetermined time with the aid of the additional heating devices 1. As a result of this, the upper, the middle and the lower area or certain other areas of the preform 9 in the circumferential direction uniformly to temperatures of (T + ti) ° C t (T + I 2 ) 0 C and (T + t £ ° C, respectively heated The preform 9 heated in this way is then introduced into a subsequent blowing stage or stretching and blowing stage in order to be brought into the desired shape.

Beispielexample

Man verwendet Polypropylen mit einer Dichte von 0,900 g/cm3 (bei 200C) und einem Schmelzindex von 0,5 g/10 Min. (ACTM-D- 1238-62T) als Ausgangsmaterial zur Herstellung von Vorformlingen 9 mit einem äußeren Durchmesser von 22 mm, einer Wandstärke von 5 mm, einem inneren Durchmesser von 12 mm und einer Länge von 120 mm, wozu man eine Strangpresse und eine Vorformlings-Schneideeinrichtung verwendet. Der gebildete Vorformling 9 wird mit Hilfe des in der Fig. 1 wiedergegebenen Ofens 5 auf tine Temperatur von 155UC erhitzt (die im folgenden als Temperatur 7"0C bezeichnet wird). Der obere Bereich, d. h. der in der Fig.5 wiedergegebene Bereich A (Dehnungsverhältnis 1,6), wird mit Hilfe der zusätzlichen Heizeinrichtung 1 auf eine Temperatur von 7*+4°C erhitzt, während der mittlere Bereich (d. h. der in der F i g. 5 wiedergegebene Bereich B [Dehnungsverhältnis 2,3]) auf eine Temperatur von T+ T C erhitzt wird und derUsing polypropylene having a density of 0.900 g / cm 3 (at 20 0 C) and a melt index of 0.5 g / 10 min. (ACTM-D-1238-62T) as a starting material for the production of preforms 9 having an outer diameter of 22 mm, a wall thickness of 5 mm, an inner diameter of 12 mm and a length of 120 mm using an extruder and a preform cutter. The preform 9 is formed is heated to tine temperature of 155 U C with the aid of the reproduced in Fig. 1 furnace 5 (to be hereinafter referred to as temperature 7 "0 C). The upper range, ie the reproduced in Fig.5 Area A (expansion ratio 1.6) is heated to a temperature of 7 * + 4 ° C. with the aid of the additional heating device 1, while the middle area (ie area B shown in FIG. 5 [expansion ratio 2.3 ]) is heated to a temperature of T + T C and the

ίο untere Bereich, d. h. der in der Fig.5 wiedergegebene Bereich C (Dehnungsverhältnis 3,0), nicht zusätzlich erhitzt wird. Der in dieser Weise erhitzte Vorformling 9 wird aus dem Ofen 5 entnommen, worauf die Enden des Vorformlings !) von Greifern einer üblichen Streckvorrichtung gefaßt und der Vorformling 9 mit einer konstanten Geschwindigkeit in Richtung seiner Längsachse um das etwa 2^fache verstreckt wird. Der in dieser Weise gestreckte Vorformling 9 wird sofort in eine Metallform eingebracht, der·'η Innenkontur den F i g. 5 (Vorderansicht) und 5 (Untctansieht) entspricht, wonach ein unter Druck stehendes Fluid, wie Luft, in den Vorformling 9 eingeblasen wird, um einen Behälter zu formen. Die Dickenverteilung des mit Hiife der zusätzlichen Heizeinrichtung 1 erhaltenen Behälters ist in der folgenden Tabelle im Vergleich zu der Dickenverteilung eines Behälters wiedergegeben, der durch übliches gleichmäßiges Erhitzen hergestellt wurde. Die angegebenen Punkte entsprechen den in der F i g. 5 angegebenen Zahlen.ίο lower area, ie area C shown in Fig. 5 (expansion ratio 3.0), is not additionally heated. The preform 9 heated in this way is removed from the furnace 5, whereupon the ends of the preform!) Are gripped by grippers of a conventional stretching device and the preform 9 is stretched about 2 times at a constant speed in the direction of its longitudinal axis. The preform 9 stretched in this way is immediately placed in a metal mold, the inner contour being shown in FIG. 5 (front view) and 5 (bottom view) correspond, after which a pressurized fluid such as air is blown into the preform 9 to form a container. The thickness distribution of the container obtained with the aid of the additional heating device 1 is shown in the following table in comparison with the thickness distribution of a container which was produced by conventional uniform heating. The points given correspond to those in FIG. 5 numbers given.

Aus der obigen Tabelle ist ersichtlich, daß die Dickenverteilung des erfindungsgemäßen Behälters wesentlich gleichmäßiger ist verglichen mit dem Behälter, den man aus dem gleichen Vorformling durch ühliciies gleichmäßiges Erhitzen erhältFrom the table above it can be seen that the thickness distribution of the container according to the invention It is much more uniform compared to the container that can be made from the same preform ühliciies is evenly heated

Durch geeignetes Steuern der Heizintensität, der Aufheizstelle und der Aufheizzeit können bei den: Formen von Behältern unterschiedlicher Gestalt praktisch die gleichen Ergebnisse erzielt werden. Es versteh? sich, daß die oben angegebene Vorrichtung lediglich dazu dient, eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zu verdeutlichen.By appropriately controlling the heating intensity, the heating point and the heating time, you can: Shapes of containers of different shapes achieve practically the same results. Understand it that the above device is only used to provide a preferred embodiment of the To illustrate invention.

MeßMeasuring Dicke (mm)Thickness (mm) Seitepage HerkömmlicherMore conventional Seitepage punktPoint Behältercontainer ErfindungsgemäßerAccording to the invention Vorderseitefront Behältercontainer 1.21.2 11 Vorderseitefront 1,11.1 22 1,01.0 0,90.9 33 1,01.0 0,50.5 0»0 » 0.80.8 44th 1,01.0 0,60.6 0,60.6 0,60.6 55 0,90.9 0,50.5 0,40.4 VV 0,80.8 0,50.5 0.30.3 2'2 ' 0,40.4 0.10.1 3'3 ' 4'4 ' 5'5 '

Hierzu 4 Blatt ZeichnungenFor this purpose 4 sheets of drawings

Claims (6)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zur Herstellung biaxial orientierter Hohlkörper mit zur Achsrichtung unregelmäßiger Gestalt, bei dem ein hohlzylindrischer fester Vorformling aus thermoplastischem Kunststoff mit einheitlicher Wandstärke auf unterschiedliche Temperaturen erwärmt, axial gestreckt und anschließend zur endgültigen Gestalt blasverformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst der gesamte Vorformling auf die Orientierungstemperatur mit einer Temperaturtoleranz von ±1°C gleichmäßig erwärmt wird, und daß anschließend der gewärmte Vorformling bereichsweise in Achsrichtung an den Bereichen, die den Teilen des Endprodukts mit kleinerem Durchmesser entsprechen, zusätzlich auf eine um 1 bis 5° C höhere Temperatur erwärmt wird.1. Process for the production of biaxially oriented hollow bodies with irregularities in the axial direction Shape in which a hollow cylindrical solid preform made of thermoplastic material with uniform wall thickness heated to different temperatures, axially stretched and then is blow molded to the final shape, characterized in that first the entire preform to the orientation temperature with a temperature tolerance of ± 1 ° C is heated uniformly, and that then the heated preform in some areas in the axial direction on the areas corresponding to the parts of the final product with a smaller diameter, is additionally heated to a temperature 1 to 5 ° C higher. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorformling bei der bereichsweisen zusätzlichen Erwärmung in an sich bekannter Weise gedreht wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the preform in the region-wise additional heating is rotated in a known manner. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Polypropylen die Vorerwärmungstemperatur 155° C und die bereichsweise Erwärmungstemperatur 159° C beträgt.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the preheating temperature for polypropylene 155 ° C and the heating temperature in certain areas is 159 ° C. 4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Ofen, durch welchen die Vorformünge mit Hilfe eine,- Fördereinrichtung und Halteorganen transportiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß zum bereichsweisen Erwärmen im Ofen (5) zusätzliche Heizeinrichtungen (1) für die Vorformlinge (9) angeordnet sind, und daß die Haltestifte (7) im Bereich der zusätzlichen Heizeinrichtung (1) in an sich bekannter Weise mittels Zahnrad bzw. Kettenrad (8) drehangetrieben sind.4. Device for performing the method according to one of the preceding claims with a furnace, through which the preforms with the help of a, - conveyor and holding elements are transported, characterized in that additional heating in areas in the furnace (5) Heating devices (1) for the preforms (9) are arranged, and that the holding pins (7) in the Area of the additional heating device (1) in a manner known per se by means of a toothed wheel or chain wheel (8) are rotationally driven. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördereinrichtung in an sich bekannter Weise eine endlos umlaufende Kette (3) aufweist, an der die Achse (11) der Haltestifte (7) rait dem Kettenrad (8) drehbar gelagert ist, und daß eine feste Kette (10) vorgesehen ist, in welche das Kettenrad (8) im Bereich der zusätzlichen Heizeinrichtung (1) eingreift.5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the conveyor in per se known way has an endlessly revolving chain (3) on which the axis (11) of the retaining pins (7) rait the sprocket (8) is rotatably mounted, and that a fixed chain (10) is provided in which the Chain wheel (8) engages in the area of the additional heating device (1). 6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Heizeinrichtung (I) in an sich bekannter Weise als Infrarotstrahler ausgebildet ist.6. Apparatus according to claim 4 or 5, characterized in that the additional heating device (I) is designed in a manner known per se as an infrared radiator.
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