DE3337651C2 - Vorrichtung zum Herstellen eines Hohlkörpers aus einem thermisch kristallisierbaren Polymer - Google Patents
Vorrichtung zum Herstellen eines Hohlkörpers aus einem thermisch kristallisierbaren PolymerInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Hohlkörpern aus thermisch kristallisierbarem Polymer-Kunststoff, wobei während des Blasformens die Orientierung in einer Blasform von verhältnismäßig geringer Masse erfolgt, die in einer erwärmten Form großer Masse eingeschlossen ist, um dem Hohlkörper für die Wärmebehandlung Wärme zuzuführen. Anschließend wird die äußere Form geöffnet und kann die Blasform auf mehrfach unterschiedliche Weise gekühlt werden, um den wärmebehandelten Hohlkörper abzukühlen.
Description
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen eines Hohlkörpers aus einem thermisch kristallisierbaren
Polymer mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angeführten Merkmalen.
Es ist bekannt (US-PS 40 39 641), einen auf Orientierungstemperatur
erwärmten Vorformling in einer auf Wärmebehandlungstemperatur aufgeheizten Blasform
zu blasen und anschließend zu kühlen. Zum Kühlen kann entweder die vorher auf die Wärmebehandlungstemperatur
aufgeheizte Blasform mit Flüssigkeit gekühlt werden, oder der noch in der Blasform verweilende
Hohlkörper wird mit kalter Flüssigkeit gefüllt. Beides bedingt eine verhältnismäßig lange Verweilzeit des
Hohlkörpers in der Blasform.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, die bekannte Vorrichtung so auszubilden,
daß die Wärmebehandlung und das Abkühlen des Hohlkörpers in kürzerer Zeit vorgenommen werden kann.
Diese Aufgabe ist mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angeführten Merkmalen gelöst.
Die dünnwandigen Blasformhälften werden von den auf Wärmebehandlungstemperatur aufgeheizten Heizformhälften
umschlossen und infolge ihrer kleinen Masse sehr schnell auf die Wärmebehandlungstemperatur
aufgeheizt, die in der Regel wesentlich höher als die Orientierungstemperatur ist. Somit kann die für die
Herstellung des Hohlkörpers erforderliche Zeit wesentlich abgekürzt werden. Die Heizformhälften verleihen
den dünnwandigen Blasformhälften die zum Blasenformen des Hohlkörpers erforderliche Festigkeit.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. So können nach
Patentanspruch 2 die Außenflächen der Blasformhälften mit einer verhältnismäßig kalten, wärmeübertragenden
Kühlflüssigkeit oder mit Kühlgasstrahlen niedriger Temperatur behandelt werden. Außerdem kann das Abkühlen
durch Behandeln mit einer Kühlflüssigkeit vorgenommen werden, welche in Kontakt mit der heißen
Außenfläche verdampft, so daß die Kühlung teilweise durch die Verdampfungswärme vorgenommen wird.
Nach Patentanspruch 3 wird zum Abkühlen des Hohlkörpers
von gekühlteil Kühlformhälften Gebrauch gemacht
Obwohl alle im wesentlichen amorphen, thermisch Icristallisierbaren Polymere anwendbar sind, ist Polyethylenterephthalat
(PET) mit einer inhärenten Viskosität von mindestens 0,6 dl/g besonders geeignet
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist nachstehend anhand der Zeichnung erläutert
Es zeigt
F i g. 1 eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung mit 3 Blasformen,
F i g. 2 eine Seitenteilschnittansicht einer geöffneten Blasform der Vorrichtung und F i g. 1 in größerer Darstellung,
F i g. 3 eine Unteransicht der in F i g. 2 dargestellten Blasform und
F i g. 4 eine Seitenansicht der nach F i g. 2 in geschlossenem Zustand Blasform, wobei die äußere, die Blasformhälften
umschließende Heizform bzw. Kühlform in gestrichelten Linien schematisch dargestellt ist.
Auf einem Antrieb 15 ist ein Tragrahmen 1 befestigt, der mit Heizformhälften 8 mit Kühlformhälften 6 sowie
mit zugehörigen Betätigungszylindern 2 und 3 versehen ist Die Betätigungszylinder 3 sind über Stangen 4 fest
mit den Heizformhälften 8 verbunden, während die Betätigungszylinder 2 in entsprechender Weise über Stangen
7 mit den Kühlformhälften 6 verbunden sind.
Auf einem Tragstern sind Blasforrnhälftcn 17 und 18
je einer Blasform angeordnet, die von Betätigungszylindern 26 geöffnet und geschlossen werden, wobei von
einem Betätigungszylinder 3 ein t>ksdorn 28 aufwärts
und abwärts verschiebbar ist Über einen Greifer 12 kann ein Vorformling 13 zwischen die Blasformhälften
17,18 eingesetzt und von einem Greifer 14 ein fertiger Hohlkörper 16 aus den Blasformhälften 17 und 18 herausgenommen
werden. Auf jedem der in F i g. 1 dargestellten drei Arme des ortsfesten Gestells 5 der Vorrichtung
ist eine solche Blasstation vorgesehen.
Die Blasform besteht aus den beiden Blasformhälften 17 und 18 und weist eine geringe thermische Masse auf.
Die Blasformhälften 17 und 18 sind auf der Oberfläche einer Platte 19 frei verschiebbar. Die Platte 19 ist mit
vier Schlitzen 21 versehen und ist an einem Flansch 22 des Betätigungszyünders 9 befestigt. Jede Formhälfte 17
bzw. 18 trägt einen Bügel 23, der sich gemäß F i g. 3 durch die Schlitze 21 in der Platte 19 erstreckt und der
jeweils mit einer Kolbenstange 27 des Betätigungszyünders 26 verbunden ist, der ebenfalls an der Platte 19
befestigt ist. Beim Betätigen der Betätigungszylinder 26 öffnen und schließen die Blasformhälften 17, 18, wobei
die Trennlinie die gleiche bleibt.
Die mit einer Bohrung 35 versehene Kolbenstange 34 des Betätigungszyünders 9 ist durch eine Bohrung 33 im
Betätigungszylinder 9 geführt Auf der Kolbenstange 34 ist ein Blasdorn 28 aufgeschraubt, der eine Schulter mit
geringerem Durchmesser aufweist, die mit einem Dichtring 29 versehen ist. Die Mündung des Vorformlings 13
sowie des flaschenförmigen Hohlkörpers 16 ist in Anlage an dem Dichtring 29.
Die Hohlräume der in F i g. 1 schematisch dargestell-
ten Heizformhälften 8 und der Kühlformhälften 6, die über die Blasform gebracht werden sollen, sind so geformt,
daß sie zur Außenfläche der Blasformhälften 17, 18 passen und mit diesen in Anlage geraten. Der Idealfall
ist natürlich eine Anlage auf 100% der Fläche. Die Trennlinie der kleineren inneren Blasform liegt im Winkel
von 90° zur Trennlinie der der Heiz- bzw. Kühlformhälften 8 bis 6. Die Heizformliälften 8 können entweder
durch nicht dargestellte elektrische Widerstandsheizelemente in der Form erhitzt oder durch die Zirkulation
eines heißen Fluids, wie beispielsweise heißen Öls, erwärmt werden, das durch nicht dargestellte Kanäle in
der Form geleitet wird. Die Kühlformhälften 6 können durch ein kaltes Fluid, beispielsweise Öl oder Wasser, in
nicht dargestellten entsprechenden Kanälen der Form gekühlt werden. Wenn der Flächenkontakt zwischen
der Innenwandung der Außenformen und der Außenwandung der inneren Blasform kleiner als 100% ist, so
ist es auch möglich, eines oder mehrere sehr Ideine Löcher
in jede der Heizformhälften 8 und der Kühlformhälften 6 zu bohren, um das Heiz- bzw. Kühlfluid auf die
Innenfläche der Form zu leiten. Dadurch werder. etwaige
Lufträume zwischen den Formen mit Fluid ausgefüllt und das Wärmeleitvermögen wird verbessert.
Im folgenden wird das Verfahren zum Herstellen einer orientierten und wärmebehandelten Flasche aus
PET mit einer typischen Viskosität von 0,72 dl/g anhand der Vorrichtung erläutert Die Bedingungen für die
Wärmebehandlung gelten für das Herstellen eines orientierten, wärmebehandelten Hohlkörpers aus PET,
wobei der Kunststoff eine inhärente Viskosiät von mindestens 0,6 dl/g aufweist, weiche bei einem 60/40-Gewichtsverhältnis
von Phenol zu Tetrachloräthanlösung bei 25° C gemessen wird.
Zunächst werden die Blasformhälften 17,18 von den Betätigungszylindern 26 geöffnet und dann ein fertiger
Hohlkörper 16 mit dem Greifer 14 entfernt. Sobald der Hohlkörper 16 entfernt ist, wird der Vorformling 13 aus
PET, der im Spritzgießverfahren aus einem Kunststoff mit einer inhärenten Viskosität von 0,72 dl/g hergestellt
worden ist, durch den Greifer 12 zwischen die Blasformhälften 17 und IiJ eingesetzt, wobei er auf den Dichtring
29 des Blasdorns 28 fest aufgesetzt wird.
Vor dem Einsetzen in die Blasform ist der mit einem geschlossenen Boden versehene Vorformling 13 auf eine
Temperatur aufgeheizt worden, welche zur Orientierung während des Blasformschrittes förderlich ist Bei
PET beträgt die Temperatur für gewöhnlich zwischen 75 und 115° C, meist üblich ist ein Bereich zwischen 85
und 105° C.
Die Heizformhälften 8 sind auf eine gewünschte Temperatur
vorgeheizt, nämlich für gewöhnlich mindestens auf die Temperatur des vorgeheizten Vorformlings 13.
Die Wärmebehandlung findet in den Blasformhälften 17,18 durch Anlage des Hohlkörpers 16 an deren Wandungen
während einer bestimmten Zeit statt, die irgendwo zwischen weniger als 1 Sekunde bis zu etwa 30
Sekunden betragen kann. Während dieser Zeit kann sogar bei einer verhältnismäßig niedrigen Temperatur, die
nahe der Orientierungstemperatur liegt, eine weitere Kristallisation (Wärmeverfestigung) zusätzlich zur Kristallisation
stattfinden, welche während des Orientierens beim Blasformen von PET in bekannter Weise erfolgt.
In der bevorzugten Ausführungsform sind die Heizformhälften 8 auf eine Temperatur aufgeheizt worden,
welche höher ist als die Temperatur des vorgewärmten Vorformlings 13. Ehi PET kann die Temperatur
bis zu etwa 2500C betragen. Für gewöhnlich werden die Heizformhälften auf eine Tmeperatur im Bereich
zwischen 120 und 2500C aufgeheizt, vorzugsweise
180-250 und besonders bevorzugt 220-250"C. Die Blasformhälfien 17 und 18 werden durch den Koniakt
mit den Heizformhälften 8 so weit aufgeheizt, daß die Wärmebehandlungstemperatur im wesentlichen gleich
der Temperatur der Heizformhälften 8 ist.
Nach dem Aufsetzen des Vorformlings 13 auf den Blasdorn 28 werden die Blasformhälften 17 und 18
ίο durch die Betätigungszylinder 26 geschlossen, worauf
der Betätigungszylinder 9 die Kolbenstange 34 etwas nach oben verschiebt, so daß zwischen dem Dichtring 29
und der Mündung des Vorformlings 13 ein Druck ausgeübt wird, um eine Abdichtung zu erzielen.
In der Zwischenzeit sind die Heizformhälften 8 und die Kühlformhälften 6 durch die Betätigungszylinder 3
und 2 geöffnet worden, so daß die von ihnen eingeschlossenen Blasformhälften 17 und 18 freigegeben werden,
wobei die eine Blasform einen geblasenen und bereits wärmebehandelten Hohlkörper \f, --".nthält und die
andere Blasform einen geblasenen, warmebehandelten
und ferner gekühlten Hohlkörper 16 enthält.
Hierauf wird der Tragrahmen 1 gedreht, so daß die Heizformhälften 8 zu den Blasformhälften 17, 18 gebracht
werden, die gerade geschlossen worden ist, und die offenen Kühlformhälften 6 zur Blasform gebracht
werden, die von der Heizform eingeschlossen war. Hierauf werden die Heizformhälfteri 8 um die gerade geschlossenen
Blasformhälften 17 und 18 geschlossen (F i g. 4) und der Vorformling 13 wird von einem über
die Bohrung 35 eingeleiteten Gas zu einem Hohlkörper 16 aufgeblasen. Bekanntlich kann der Blasdruck beim
Orientierungsblasformen mindestens 7 Bar und für gewöhnlich mehr betragen. Die Heizformhälften 8 erwärmen
nun die Blasformhälften 17,18 auf die gewünschte Vergütungstemperatur, beispielsweise 24O0C, und die
Blasformhälften 17 und 18 erwärmen wiederum den Hohlkörper 16 auf diese Vergütungstempentur. Die
Temperatur wird während einer kurzen Zeit aufrechterhalten. Die Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt, an dem
der Hohlkörper 16 voll in die in F i g. 4 dargestellte Position geblasen ist, bis zum Einschließen der Blasform
zwischen die Kühlformhälften 6 wird im wesentlichen als die Wärmebehandlungszeit angesehen. Für gewöhn-Hch
beträgt die Gesamtzeit zwischen etwa 0,5 bis 30 Sekunden. In den meisten Anwendungsfällen betagt sie
zwischen 1 und 3 Sekunden.
Der mögliche, in dem Hohlkörper i6 aufrechtzuerhaltene
Maximaldruck ist bei geöffneten Heizformhälften 8 abhängig von der Wanddicke der Blasformhälften 17,
18, die ein gerings Gewicht besitzen. 1st die Blasform fest genug, um den Blasdruck auszuhalten, so braucht
der Druck beim Öffnen der Heizformhälften 8 nicht geänJert zu werden. Will man jedoch den Druck vor
dem öffnen der Heizform verringern, so ist dies möglich,
doch muß ein ausreichender Druck aufrechterhalten werden, um ein Zusammenschrumpfen des Hohlkörpers
16 zu vermeiden und um dessen Wandungen in fester Anlage an den Wandungen der Blasform zu halten.
Nach einer Verringerung des Druckes können also ggf. die Heizformhälften 8 geöffnet werden (entsprechend
auch die Kühlformhälften 6 in der anderen Station), und der Tragrahmen 1 wird in die nächste Stellung
verbracht, so daß die offenen Kühlformhälften 6 in die in F i g. 1 dargestellte Blasformstation gelangen. Hierauf
wird die Kühlform geschlossen und gerät in Kontakt mit der Außenform der Blasform. Dabei ist der Hohlkörper
16 von einem Druck beaufschlagt, der wenigstens so groß ist, daß ein Schrumpfen während des Kühlvorganges
vermieden wird.
Die Kühlformhälften 6 weisen eine Temperatur auf, die geringer ist als die Temperatur der aufgeheizten
Blasformhälften 17, 18. Die Kühltemperatur kann etwa bei Raumtemperatur liegen, geringer oder sogar 50° C
unter der Wärmebehandlungstemperatur liegen. Jedenfalls muß der Hohlkörper 16 mindestens so weit gekühlt
werden, daß er durch Schrumpfen nicht mißgestaltet wird. Ferner wird die Zeit in der Blasformstation begrenzt,
die zum Blasformen und Wärmebehandeln erforderlich ist und etwas kürzer als die gesamte Wärmebehandlungszeit
ist. Dabei ist die Zeit eliminiert, die erforderlich ist, um eine einzige Form von der hohen
Wärmebehandlungstemperatur abzukühlen und anschließend wieder auf die Wärmebehandlungstemperatur
zu erwärmen. Sobald die Heizformhälften 8 geöffnet werden; kann sie darüber hinaus sofort zur nächsten
Station fortschreiten und eine andere gerade gschlossene Blasform einschließen, so daß die Arbeitszeit verkürzt
wird.
Nach dem Kühlen werden von den Betätigungszylindern 2 die Kühlformhälften 6 geöffnet und die Vorrichtung
in die in Fig. 1 dargestellte Lage gebracht. Der Druck in dem Hohlkörper 16 wird abgelassen, die Blasformen
geöffnet und der Hohlkörper durch den Greifer 14 entnommen. Der Arbeitsvorgang wird dann wiederholt
Alle anhand der in F i g. 1 dargestellten Blasformhälften 17,18 erläuterten Arbeitsvorgänge werden auch
an den anderen beiden Stationen gleichzeitig durchgeführt.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
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Claims (3)
1. Vorrichtung zum Herstellen eines Hohlkörpers aus einem thermisch Icristallisierbaren Polymer, mit
zwei Blasformhälften zum Einschließen eines auf Orientierungstemperatur des Polymeren erwärmten
Vorformlings, wobei der Vorformling in den Blasformhälften blasgeformt, mittels der mindestens auf
die Orientierungstemperatur erwärmten Blasformhälften wärmebehandelt und danach mittels der
Blasformhälften abgekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Blasformhälften (17 und
18) eine verhältnismäßig kleine Masse aufweisen und von Heizformhälften (8) mit größerer Masse to
umschließbar sind, wobei die Innenkontur der Heizformhälften (8) der Außenkontur der Blasformhälften
(17 und 18) entspricht, deren Erwärmen mittels der auf die Wärmebehandlungstemperatur aufgeheizten
i-ieizformhälften (8) und deren Abkühlen
nach dem Entfernen der Heizfornihäliten (8) erfolgt
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Außenkontor der Blasformhälften
(17 und 18) zum Abkühlen Kühlflüssigkeit oder Kühlgasstrahlen aufbringbar sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blasformhälften (17 und 18) zum
Abkühlen mit gekühlten Kühlformhälften (6) mit größerer Masse umschließbar sind, wobei die Innenkontur
der Kühlformhälften (6) der Außenkontur der Blasfor -niiälften (17 und 18) entspricht.
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