DE2622499A1

DE2622499A1 - Verfahren und vorrichtungen zur herstellung von geschweissten teilen aus synthetischem material

Info

Publication number: DE2622499A1
Application number: DE19762622499
Authority: DE
Inventors: Jean-Francois Gregoire; Pierre Martineu
Original assignee: Carnaud Total Interplastic SA
Current assignee: Carnaud Total Interplastic SA
Priority date: 1975-05-23
Filing date: 1976-05-20
Publication date: 1976-12-09
Also published as: DK226376A; FR2311646B1; NO761737L; GB1546610A; FR2311646A1; ES448430A1; JPS51144462A; IT1062968B; SE7605811L

Description

Patentanwalt

Bi0dierstra5e'22

CARNAUD TOTAL INTERPLASTIC, Rue Paul Sabotier, F-711O6 CHALON-

SUR-SAONE, Frankreich

Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung von geschweißten Teilen aus synthetischem Material.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung von geschweißten Teilen aus synthetischem Material, insbesondere von Teilen, welche durch Extrusion zylindrischer Vorformlinge aus plastischem, insbesondere thermoplastischem Material mit nachfolgender Verschweißung der einzelnen Vorformlinge mit sich selber erhalten werden. Die Erfindung hat außerdem die mittels des Verfahrens erzielten Erzeugnisse zum Gegenstand.

Es ist bekannt, Hohlkörper, z.B. Flaschen oder andere Behälter, dadurch herzustellen, daß man einen schlauchförmigen Vorformling aus synthetischem Material erzeugt, der dann von einer mehrteiligen, ZoB₀ zweiteiligen Form aufgenommen wird, wobei im Zuge des Zusammenfahrens der Formteile um den Vorformling dieser an wenigstens einer Stelle flach zusammengedrückt und der Vorformling an dieser Stelle mit sich selber verschweißt wird. Danach wird im allgemeinen der in der Form befindliche Vorformlingsbereich Z₀B₀ durch Blasen aufgeweitete

Infolge der ständig steigenden Anforderungen an derartige Flaschen oder Hohlkörper, insbesondere im Hinblick auf deren mechanische Eigenschaften und insbesondere auf die Druckfestigkeit, bilden die Schweißzonen Schwachstellen solcher Erzeugnisse,,

Dieser Nachteil wird noch dadurch vermehrt, daß im allgemeinen die Eigenschaften der Wandungen der Erzeugnisse durch verschiedene Streckverfahren verbessert werden. Aus verschiedenen technologischen Gründen wird jedoch an den Stellen, an denen eine Verschweißung der Vorformlinge erfolgt, keine oder nur eine geringe Streckung erzielte

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Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, diese Nachteile zu vermeiden und ein Fabrikationsverfahren zu schaffen, bei dem die verschweißten Bereiche eine erhöhte Qualität aufweisen, insbesondere im Hinblick auf die Festigkeit und die Homogenität,, Sie bezieht sich insbesondere auf solche Erzeugnisse mit Schweißstellen, wie sie bei der Extrusion und der anschließenden Abquetschung eines Vorformlings beim Schließen von Formteilen auftreten und gestattet die Erzielung verbesserter mechanischer Eigenschaften, eine bessere Homogenität und ein verbessertes Verhalten. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auch auf ein Verfahren zur Herstellung solcher Teile, z_oB. Hohlkörper und Flaschen,)

Die vorstehend genannten Aufgaben der Erfindung werden dadurch gelöst, daß die Verschweißung in einer in Bezug auf das geschweißte Material inerten Gasatmosphäre erfolgte

Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren so ausgeführt, daß die Teile, _an denen Verschweißungen stattfinden sollen, bereits dann durch eine Inertgasatmosphäre geschützt werden, wenn die erste Formung des Rohmaterials erfolgt.

Als Inertgas wird vorzugsweise Stickstoff verwendet,, Es können jedoch alle anderen Gase verwendet werden, die in bezug auf das synthetische Material reaktionsträge sind, d.h„ weder die chemischen noch die physikalisch-chemischen Eigenschaften der Oberfläche des Materials verändern. Es kann auch vorteilhafter Weise Kohlendioxyd verwendet werden₀

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden Teile aus thermoplastischem Material, z.B. Hohlkörper in Form von Behältern oder Flaschen von einem schlauchförmigen Vorformling ausgehend hergestellt, der extrudiert und durch Abklemmen verschweißt wurde, indem das inerte Gas in das Innere des Vorformlings im Zuge des Extrusionsvorganges eingeführt wird, so daß die Inr.enwandung des Vorformlings vom Düsenaustritt an durch das Inertgas geschützt wird₀ Das Abklemmen des Vorformlings erfolgt noch in dem vom Inertgas geschützten Bereich und wird vorzugsweise unmittelbar nach der Extrusion des Vorformlings durch-

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geführt.

Nach dem Abklemmen des Vorformlings, in dessen Inneren während der Extrusion Inertgas eingeführt wurde, wird vorteilhafter Weise zum Aufblasen wieder Inertgas verwendet, das nun unter hohem Druck und relativ großer Menge eingeführt wird, um dadurch eine schnelle Expansion zu bewirken, so daß der Vorformling in engen Kontakt mit der Innenwandung des Formnestes gelangt.

Vorzugsweise ist der Innendruck bei Einführung des Inertgases in der Extrusionsphase relativ schwach, z_eB. nur leicht über 1 bar, während der Aufblasdruck über 3 bis 4 bar, vorzugsweise jedoch in der Nähe von 10 bis 12 bar liegt.

Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, daß die Abkühlung der Oberfläche des Vorformlings unter der Wirkung der gasförmigen Atmosphäre erhöht wird, was ohne Zweifel durch die Vermeidung einer Oberflächenschicht zurückzuführen ist, die sonst unter der Einwirkung des Luftsauerstoffes entsteht. Dies ermöglicht es, die Fabrikationsfolge in gewissen Fällen zu erhöhen und andererseits bei zum Kristallisieren neigenden Materialien einen schnelleren Übergang in eine amorphe Struktur unter Verhinderung einer unerwünschten Kristallisation zu erreichen,,

Man erhält auch durch Anlegen eines relativ kalten Materials gegen die Wandungen der Form einen besseren thermischen Austausch auf diesem Temperaturniveau. Außerdem wird ein guter Wärmeaustausch im Innern des Vorformlings im Zuge der Expansion infolge der großen Menge des unter Druck stehenden inerten Aufblasgases erzielto Die Menge des Aufblasgases kann noch erhöht werden, wenn man eine Evaküierungsöffnung für das inerte Gas vorsieht, um während der Expansion eine gute Zirkulation und Ausspülung an den Wandungen im Zuge der Expansion zu erreichen»

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann das Inertgas in das Innere des schlauchförmigen Vorformlings durch den zentralen Kern der Düse hindurchgeführt werden, wobei die Durchführung vorzugsweise durch die Achse des Düsenkerns erfolgte

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In gewissen Fällen, insbesondere im Falle der Extrusion eines hängenden Schlauches, der mit seinem unteren offenen Ende an der Atmosphäre austritt, ist es vorteilhaft, das austretende Inertgas gegen die Innenwandung des Vorformlings zu richten, wodurch einerseits der Schutz verbessert und andererseits die Menge des notwendigen Gases vermindert wird₀ Beim Extrudieren von sackförmigen Vorformlingen, bei denen also das Ende des Vorformlings dauernd geschlossen ist, kann die Gaszufuhr durch den Düsenkern so geregelt werden, daß ein leichter Überdruck im Innern erzeugt wird, der ein geringes Aufblähen des Vorformlings bewirkt, wobei das Inertgas hierbei den Luftüberdruck ersetzt, der bei der an sich bekannten Extrusion solcher Vorformlinge angewendet wird.

Die Erfindung kann außerdem auf die Herstellung von Hohlkörpern aus thermoplastischem Material angewendet werden, bei denen von einem Rohrabschnitt als Vorformling ausgegangen wird,und eines der beiden Enden des Rohres zur Bildung eines geschlossenen runden Abschlusses unter Beheizung verformt wird, um auf diese Weise eine Verschweißung des Materials an diesen Stellen mit sich selber zu bewirken,, Erfindungsgemäß wird dieser Verformungsvorgang des Vorformlings so ausgeführt, daß während der Dauer des ganzen Vorganges der Vorformlingsabschnitt in einer Stickstoffatmosphäre oder in der Atmosphäre eines anderen Inertgases verbleibt, so daß das Inertgas sowohl die Innenwand als auch die Außenwand des Vorformlingsabschnittes vor Oxydation schützt. Das so erzielte Teil kann seinerseits als Vorformling dienen, der iri einem Aufblasevorgang gereckt wird.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, die eine Extrusionsdüse mit einem Düsenkern aufweist, wobei der schlauchförmige Vorformling durch den Zwischenraum zwischen Düse und Kern extrudiert wird» Gekennzeichnet ist diese Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch, daß der zentrale Düsenkern wenigstens eine Öffnung aufweist, die über einen Kanal mit der Zuführung zu einer Inertgasquelle verbunden ist„

Gegenstand der Erfindung sind auch die mit dem erfindungsgemäßen

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Verfahren hergestellten Gegenstände und insbesondere die Hohlkörper, z.B. Behälter und Flaschen, die nach dem Verfahren hergestellt sindo

Beschreibung

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Beschreibung

Andere Vorteile und Kennzeichen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, die ein nicht beschränkendes Ausführungsbeispiel anhand der anliegenden Zeichnung veranschaulicht, die einen Axialschnitt durch eine Vorrichtung zeigt, mit der die extrudierten und erfindungsgemäß geschweißten Gegenstände hergestellt werden.

In der Figur ist der Extrusionskopf 4 dargestellt, der zur Herstellung von Behältern oder Hohlkörpern aus thermoplastischem Material dient,, Die Vorrichtung weist in an sich bekannter Weise einen Zuführungskanal für das warme unter Druck stehende thermoplastische Material 1 auf, welches in eine Düse mit zylindrischer Innenwand 2 tritt, welche mittels einer Schraube 3 gehaltert ist.

Im Spritzkopf 4 befindet sich an einer inneren Erweiterung des Kanals 1 ein Kern 5, der mit der Innenwandung der Düse 2 einen ringförmigen Kanal bildet, durch den das plastische Material hindurchtritt und dabei als schlauchförmiger Vorformling 6 mit vertikaler Achse extrudiert ist. Unter dem Kopf 4 und in einer gewissen Entfernung von diesem, um einen gewünschten Abkühlungsgrad des Vorformlings 6 zu erzielen, befindet sich eine Vorrichtung zum Blasformen des Vorformlings» Diese Vorrichtung ist schematisch mittels einer aus den beiden Hälften 7 und 8 zusammengesetzten Form angedeutet,, Die Formhälften 7 und 8 können beiderseits der vertikalen Achse des Vorformlings zusammen bzw„ auseinandergefahren werden.

Wenn in an sich bekannter Weise die Formhälften 7 und 8 zusammengefahren werden, umschließen sie einen Teil des Vorformlings, der dann an den beiden Formnestenden abgeklemmt wird und damit einen in der Form eingeschlossenen Vorformlxngsabschnitt 6a ergibt, der beidseitig geschlossen ist. Der in der Form eingeschlossene Vorformling 6a wird dann Z₀B₀ mit Hilfe einer Blasnadel oder eines Blasdorns aufgeblasen, die bzw. der in den Vorformling eingeführt wird. Im Zuge des Blasvorganges legt sich

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der Vorformling dann an die Innenwandung des Formnestes an und nimmt so die Form des endgültigen Hohlkörpers an.

An den Zonen 6b, an denen der Vorformling durch die beiden Formhälften zusammengedrückt wird, wird das plastische Material verschweißt,, Unter gewissen Bedingungen können die so erzeugten Schweißstellen je nach der Form des gewünschten Hohlkörpers dadurch beseitigt werden, daß man diese wegschneidet. Es bleibt jedoch eine verschweißte Zone im Boden des Hohlkörpers , welche Bestandteil des Hohlkörpers bleibt.

Erfindungsgemäß wird nun im Innern des Extrudierten Vorformlings 6 ein Stickstoffstrom im Sinne des Pfeils eingeführt. Dieser Stickstoffstrom wird durch einen Kanal 9 des Düsenkerns 5 hindurchgeleitet und außen an eine Leitung 1O angeschlossen, die zu einer komprimierten Stickstoff enthaltenden Flasche 11 führt,,

Auf diese Weise wird das Innere 6c des Vorformlings 6 mit Stickstoff gefüllt, ohne daß Luft in diesen Raum eintreten kann,,

Man hat festgestellt, daß hierdurch die Qualität der Schweißzonen, z.Bo der Schweißzone 6b, wesentlich verbessert wird, wie dies aus dem nachfolgenden Beispiel ersichtlich wirdo

Vorteilhafterweise wird die Menge und der Druck des durch den Kanal 9 in den Vorformling eingeführten Stickstoffs so vorgegeben, daß sich im Volumenbereich 6c ein leichter Überdruck einstellt, der den Vorformling 6 leicht aufbläht und die geometrische Form des Vorformlings stabilisiert. Dieser Überdruck kann in der Größen-Ordnung von 5g/cm liegen.

Wenn man die Extrusion in der oben beschriebenen Art durchführen will, muß man, falls das Ende des Vorformlings in der freien Luft hängt, die Menge des durch den Kanal zugeführten Stickstoffs zeitweilig so erhöhen, daß ein Eindringen der Luft an der Unterseite des Vorformlings verhindert wird_o Vorteilhafterweise versieht man dabei die. Zuführung 9 nicht nur mit einer einzigen Öffnung zum Innern des Vorformlings, sondern mit mehreren Öffnungen, Welche in der Nähe der Innenwand des Vorformlings ver-

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teilt angeordnet sind, um hierdurch das Gas gegen die Innenwand des Vorformlings zu richten,,

Werden beispielsweise die erfindungsgemäßen Flaschen aus einem Äthylenglykol-Polyterephtalat hergestellt, so erfolgt die Extrusion bei Temperaturen von vorzugsweise 28O C, worauf dann durch Blasen eine Expansion der Wandung der Flasche in beiden Richtungen um das 1,5 bis 3-fache bei einer Temperatur von 270 C vorgenommen wird_o Hierbei beträgt die Anfangsdicke des Vorformlings 4 mm und die Dicke nach dem Blasvorgang 0,5 mm₀

Das Aufblasen wird durch Einführung einer Blasnadel durch die Wandung des Vorformlings bewirkt, wobei die Blasnadel an geeigneter Stelle durch den Vorformling eingeführt wird. Die Blasnadel ermöglicht das Einblasen eines Inertgases, z.B. Stickstoff, unter einem Druck von ungefähr 11 bar.

Es wurden Flaschen, bei denen Stickstoff in das Innere des Vorformlings eingeführt wurde, mit anderen Flaschen verglichen, bei denen Luft in das Innere des Vorformlings eingeführt wurde,,

Bezüglich des Flaschenbodens hat dieser Vergleich zu folgenden Ergebnissen geführt: Die bei der Einführung von Stickstoff erzielte Verschweißung der Vorformlingsbereiche an den Klemmstellen führte zu einer solchen Homogenität, daß bei Anwendung des Zerreißdruckes die Zerstörung der Flasche niemals im Bereich der Schweißstelle im Bodenbereich auftritto Findet jedoch die Verschweißung in Gegenwart von Luft statt, so wird bei Anwendung des Zerreißdruckes die Flasche immer im Bereich der Schweißstelle am Boden zerstört₀

Anstelle der Verwendung einer Blasnadel kann man bei der Herstellung auch andere Blasorgane an sich bekannter Art verwenden, wobei die Zuführung des inerten Gases durch einen Bereich erfolgt, der später zur Bildung des Halses oder Einfüllstutzens des Hohlkörpers diente

Obwohl die Erfindung anhand eines speziellen Ausführungsbeispiels beschrieben wurde, versteht es sich von selber, daß zahlreiche

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Modifikationen bezüglich der Ausführung und des Materials vorgenommen werden können, ohne den Grundgedanken und den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen.

Ansprüche

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Claims

Ansprüche

Verfahren zur Herstellung von Schweißstellen aufweisenden Teilen oder Gegenständen aus synthetischem, insbesondere aus thermoplastischem Material, dadurch gekennzeichnet, dqß die Schweißung in einer Atmosphäre stattfindet, die in bezug auf das geschweißte Material inert ist₀

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu verschweißenden Teile vom Beginn der Formung der plastischen Masse an bis zum Schweißvorgang in einer Inertgasatmosphäre geführt werden«

Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Inertgas Stickstoff verwendet wird«,

Verfahren nach Anspruch 2 oder nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Inertgas in das Innere eines schlauchfö'rmigen Vorformlings im Zuge des Extrusionsvorganges zugeführt und daß dann anschließend der Vorformling an einer oder mehreren Stellen durch Abklemmen verschweißt wird ο

5g Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Inertgas im Zuge des Extrusionsvorganges über einen im zentralen Kern der Düse befindlichen Kanal zugeführt wird₀

Verfahren nach Anspruch 5, bei dem ein anhängender Extrusionsschlauch als Vorformling vorliegt, dadurch gekennzeichnet, daß das Inertgas gegen die Innen wandungen des Vorformlings gerichtet wirdo

7, Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung des Gases in das Innere des Vorformlings so geregelt wird, daß ein leichter Überdruck entsteht, der eine leichte Aufblähung des Vorformlings bewirkt.

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Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Innern einer Inertgasatmosphäre ein Rohrabschnitt deformiert wird, um an dem einen Ende des Vorformlingabschnittes einen Boden zu erzeugen, in welchem das Material des rohrförmigen Vorformling mit sich selber verschweißt wirdo

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das geschweißte Kunststoffteil durch Einführung von Inertgas unter hohem Druck aufgeblasen wird_o

1Oo Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufblasdruck über 3 bar und vorzugsweise zwischen 10 und 12 bar liegt,,

11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 1O, bestehend aus einem Extrusionskopf mit Düse und zentralem Düsenkern, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenkern (5) mit einer Durchführung (9) versehen ist, die von einer Inertgasquelle (11) in das Innere (6c) des Vorformlings (6) führte

12«, Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung (9) durch den zentralen Düsenkern (5) über Öffnungen erfolgt, die gegen die Innenwand des Vorformlings (6) im bereits extrudierten Bereich desselben gerichtet sind«

13o Teil oder Gegenstand, dadurch gekennzeichnet, daß er nach einem Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 10 hergestellt ist_e

14o Hohlkörper, insbesondere Flasche, dadurch gekennzeichnet, daß sie nach einem der Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 10 hergestellt ist und ein Bodenteil aufweist, welches geschweißt ist und erhöhte Festigkeitswerte aufweist.

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OftJGHNAL INSPECTED