DE4433645C2

DE4433645C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung blasgeformter Hohlkörper

Info

Publication number: DE4433645C2
Application number: DE4433645A
Authority: DE
Inventors: Egon Renfordt-Sasse
Original assignee: FISCHER- W MUELLER BLASFORMTECHNIK GmbH; Fischer W Mueller Blasformtechnik GmbH
Current assignee: Fischer W Mueller Blasformtechnik GmbH
Priority date: 1994-09-21
Filing date: 1994-09-21
Publication date: 2000-01-05
Anticipated expiration: 2014-09-22
Also published as: DE4433645C1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Her stellung blasgeformter Hohlkörper aus thermoplasti schen Kunststoffen, bei dem ein aus Schichten aus min destens zwei unterschiedlichen Materialien bestehender Vorformling aus einem Extrusionskopf ausgestoßen und von einer Blasform umfaßt wird, in der das Aufblasen zum Hohlkörper durch Eingeben eines Druckmittels er folgt. Des weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrich tung zur Durchführung des Verfahrens.

Ein Verfahren der gattungsgemäßen Art ist aus der EP 0 201 045 A2 bekannt. Dort wird bei der Herstellung blasgeformter Hohlkörper aus thermoplastischen Kunststoffen ein Vorformling aus einem Schlauchkopf ausgestoßen, dessen Wandungen aus zwei konzentri schen Schichten besteht, von denen eine als Tragschicht dient. Zwecks Erzielung einer dauerhaften Verbindung zwischen den beiden Schichten werden die beiden Schmelzestränge für die Tragschicht und für die auf diese aufgebrachte Schicht erst kurz vor oder unmittel bar im Düsenbereich des Schlauchkopfes zusammenge führt und diskontinuierlich ausgestoßen. Es handelt sich dabei um die Technologie der Co-Extrusion.

Ein ähnliches Verfahren ist aus der EP 0 321 946 A2 bekannt. Dort wird ebenfalls ein blasgeformter Hohl körper aus thermoplastischen Kunststoffen dadurch hergestellt, daß ein Vorformling aus einem Extrusions kopf ausgestoßen und von einer Blasform umfaßt wird, in der das Aufblasen zum Hohlkörper durch Eingeben eines Druckmittels erfolgt. Hier wird zunächst eine Trä gerschicht hergestellt, die aus mindestens zwei unter schiedlichen thermoplastischen Materialien besteht. Diese wird anschließend konzentrisch mit einer Mantel schicht gleichförmig über die Länge der Trägerschicht beschichtet; die Mantelschicht besteht dabei aus minde stens einem thermoplastischen Material.

Weiterhin ist ein Co-Extrusions-Spritzkopf anderer Bauart aus der DE-AS 12 61 657 bekannt. Dort werden schlauchförmige Stränge mittels eines Spritzkopfes her gestellt, die aus Kunststoffen mit voneinander abwei chenden Eigenschaften bestehen. Im Spritzkopfgehäuse ist unter Belassung eines zylindrischen Ringkanals ein Kern angeordnet. Eine verschiebbare Hülse ist als Schieber vorhanden, der den zylindrischen Ringkanal zwischen Gehäuse und Kern in zwei Teilkanäle unter teilt; die Hülse ist in Richtung der Spritzkopfachse hin- und herverschiebbar. Der düsenseitige Endbereich des Schiebers ist wechselweise an eine am Kern und eine an einer Matrize vorgesehene Dichtfläche durch das Hin- und Herbewegen andrückbar. Dadurch ist es möglich, die Schichtdicke des jeweiligen Materials über dem axialen Verlauf des schlauchförmigen Vorformlings zu verändern. So wird die dort genannte Aufgabe gelöst, nämlich Kunststoffstränge zu schaffen, bei denen Mate rialstreifen mit unterschiedlichen Eigenschaften quer zur Ausspritzrichtung verlaufen.

Mit einer solchen Extrusionskopf-Konzeption ist es möglich, schlauchförmige Vorformlinge zu erzeugen, die abschnittsweise aus unterschiedlichen Materialien bestehen (Sequentielle Co-Extrusion).

Derartige, aus mehreren Abschnitten bestehende Vorformlinge bzw. daraus hergestellte Blasformteile ha ben zunehmende Bedeutung. Z. B. werden im Kraftfahr zeugbau Teile benötigt, die zwar fast über ihre gesamte Erstreckung aus hartem Kunststoffmaterial bestehen müssen, die jedoch an ihren Enden aus weichem Kunst stoff sein sollen, da die zur Bewerkstelligung einer Befe stigung erforderliche Elastizität sichergestellt werden muß. Die Blasform-Vorformlinge werden dabei stets diskontinuierlich hergestellt, d. h. es wird ein kompletter Vorformling gefertigt - hierzu läuft ein Wanddicken- Steuerungsprogramm ab, das die Anteile der unter schiedlichen Komponenten über die Längsachse des Vorformlings steuert -, der dann von der Blasform aufgenommen wird.

Dabei ist es häufig erforderlich, ein sequentiell extru diertes Werkstück, das über seine Länge aus mehreren, unterschiedlich verteilten Materialen besteht, zusätzlich mit einer Mantelschicht zu versehen, die Barriere-Ei genschaften hat. Z. B. muß ein blasgeformter Tankein füllstutzen mit einer Sperrschicht für Kohlenwasser stoffe umgeben werden, so daß kein Benzin durch den Stutzen hindurchdiffundieren kann. Hohe Anforderun gen bestehen dabei an die Gleichmäßigkeit der aufzu tragenden Sperrschicht.

Das Problem bei diesem Prozeß ist, daß der üblicher weise zur Anwendung kommende diskontinuierliche Vorgang der sequentiellen Co-Extrusion zwangsläufig dazu führt, daß die aufzubringende Barriereschicht nicht gleichförmig wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs beschrie benen Art zu schaffen, die auch beim Einsatz der se quentiellen Co-Extrusion eine gleichförmige Beschich tung des Vorformlings mit einer Barriereschicht ermög licht.

Die Lösung der Aufgabe durch die Erfindung ist da durch gekennzeichnet, daß zunächst eine Trägerschicht (1) hergestellt wird, die aus mindestens zwei unter schiedlichen thermoplastischen Materialien (2, 3) be steht, wobei sich der Anteil der Mate rialien (2, 3) über die Länge (L) der Trägerschicht (1) ändert, und daß die Trägerschicht (1) anschließend kon zentrisch mit einer Mantelschicht (4), bestehend aus mindestens einem thermoplastischen Material, gleich förmig über die Länge (L) der Trägerschicht (1) be schichtet wird, wobei Trägerschicht (1) dabei durch sequentielle Co-Extrusion hergestellt wird und die Herstellung mehrerer Vorformlinge (11) als kontinuierlicher Vor gang ohne Unterbrechung des Extrusionsprozesses, und zwar mit konstanter Austraggeschwindigkeit (v) des Vorformlings (11) aus dem Extrusionskopf erfolgt.

Erfindungsgemäß wird also trotz Einsatz eines se quentiellen Co-Extrusionsprozesses, der üblicherweise ein diskontinuierliches Arbeiten voraussetzt, ein gleich förmiger Extrusionsvorgang in kontinuierlicher Weise durchgeführt, so daß sich beim Co-Extrudieren der Mantelschicht, die die Barriereschicht beinhaltet, eine gleichmäßige Schichtdicke ergibt.

Die Mantelschicht (4) wird dabei vorzugsweise am äußeren Umfang der Trägerschicht (1) aufgebracht. Sie besteht dabei meist aus mehreren Einzelschichten (T1, HV, B, HV, T2), die ihrerseits wiederum durch einen Co-Extrusionsprozeß zur Mantelschicht (4) zusammen geführt werden.

Sinnvollerweise ist die Barriereschicht (B), die den Diffusionsdurchgang durch das thermoplastische Mate rial sperrt, von einer äußeren und einer inneren Trag schicht (T1, T2) umgeben; alle drei Schichten zusammen bilden die Mantelschicht (4). Für eine lange Haltbarkeit kann weiterhin zwischen der Tragschicht (T1 bzw. T2) und der Barriereschicht (B) eine Schicht aus einem Haft vermittler (HV) vorgesehen sein. Die äußere und/oder die innere Tragschicht (T1, T2) besteht dabei vorteilhaf terweise aus einem der thermoplastischen Materialien (2, 3), die für die Trägerschicht (1) des Vorformlings (11) verwendet wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist einen Ex trusionskopf auf, dem alle zu verarbeitenden thermopla stischen Materialien im schmelzflüssigen Zustand zuge führt werden. In einem ersten Bereich (5) sind minde stens zwei konzentrisch angeordnete Düsenelemente (6, 7) vorgesehen, mit denen durch entsprechende Steue rung der zugehörigen Schmelzeströme durch sequen tielle Co-Extrusion eine aus mindestens zwei unter schiedlichen thermoplastischen Materialien bestehende Trägerschicht (1) hergestellt wird, wobei sich der Anteil der Materialien (2, 3) über die Länge (L) der Trägerschicht (1) ändert. Weiterhin ist in einem zweiten Bereich (8), der in Fließrichtung der Träger schicht stromabwärts gelegen ist, ein weiteres Düsen element (9) angeordnet, mit dem eine Mantelschicht (4) auf die Trägerschicht (1) durch Co-Extrusion aufge bracht wird.

In der Zeichnung ist ein erfindungsgemäßes Ausfüh rungsbeispiel dargestellt.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch einen Extrusionskopf, mit dem das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann, in

Fig. 2 ist der Ausschnitt eines Radialschnitts durch den Vorformling zu sehen, der den Schichtaufbau wie dergibt.

Der Extrusionskopf 10 in Fig. 1 dient zur Herstellung eines schlauchförmigen Vorformlings 11, der nach sei ner Produktion in einer - nicht gezeigten - Blasform mittels Druckluft zum gewünschten Hohlkörper gebla sen wird. Der Vorformling 11 - und der daraus resultie rende fertige Hohlkörper - hat eine axiale Koordinate z über seinen axialen Verlauf. Der Kopf 10 erhält im vorliegenden Fall aus zwei - nicht dargestellten - Massespeichern bzw. Extrudern Schmelze zweier unter schiedlicher Kunststoffmaterialien 2 und 3. Vorformlin ge aus mehr als zwei Materialien sind gleichfalls herzu stellen.

Im oberen Bereich des Kopfes 10 erfolgt die Herstel lung der Trägerschicht 1 aus den beiden thermoplasti schen Materialien 2 und 3. Hierzu sind in einem ersten Bereich 5 zwei Düsenelemente 6 und 7 vorhanden. Durch entsprechende Steuerung der Masseströme der beiden Schmelzen 2 und 3 ergibt sich eine Trägerschicht 1 (s. Fig. 2), bestehend aus den beiden Komponenten 2 und 3, die ein gewünschtes Verteilungsprofil der Kom ponenten 2 und 3 über der Länge L des Vorformlings 11 aufweist (Sequentielle Co-Extrusion).

Im unteren Bereich des Kopfes 10 erfolgt die Um mantelung (Co-Extrusion) der Trägerschicht 1 mit der Mantelschicht 4 (s. Fig. 2). Der Kopf 10 hat hierfür in einem zweiten Bereich 8 ein zweites Düsenelement 9, mit dem die die Barriereschicht enthaltende Mantel schicht 4 um die Trägerschicht 1 extrudiert wird. In Fig. 1 ist der Fall gezeigt, daß die Mantelschicht 4 am äußeren Umfang der Trägerschicht 1 aufgebracht wird. Genauso ist aber möglich, die Mantelschicht 4 auf die Innenseite der Trägerschicht 1 aufzubringen. Daraus er gibt sich, z. B. beim Tankeinfüllstutzen, der Vorteil, daß die sich "innen" befindlichen abzuschirmenden Kohlen wasserstoffe erst gar nicht in Berührung mit der Träger schicht 1 kommen.

Die Mantelschicht 4 selber wird - beispielsweise - in mehreren Wendelverteilern 12 aus mehreren Einzel schichten zusammengestellt. Im Ausführungsbeispiel sind fünf verschiedene Schichten für die Mantelschicht vorgesehen: eine äußere und eine innere Tragschicht T1 bzw. T2, eine sich in der Mitte befindende Barriere- oder Sperrschicht B, sowie je eine Schicht aus einem Haftver mittler HV, der eine dauerhafte Verbindung der einzel nen Schichten sicherstellt.

Fig. 2 zeigt den Aufbau der gesamten Schicht des Vorformlings 11. Die beiden quer verlaufenden gestri chelten Linien deuten an, wo der Anfang und das Ende eines Vorformlings ist (Länge des Vorformlings: L). Da es sich erfindungsgemäß vorzugsweise um einen konti nuierlichen Herstellprozeß für den Vorformling I 1 han delt, schließt sich am Ende des einen Vorformlings der Anfang des nächsten an. Mit - nicht dargestellten - geeigneten Vorrichtungen werden die jeweiligen fertig extrudierten Vorformlinge dem Extrusionskopfende entnommen und der Blasform zugeführt.

Bezugszeichenliste

1

Trägerschicht

2

,

3

thermoplastische Materialien für die Trägerschicht

4

Mantelschicht

5

erster Bereich: Co-Extrusion der Materialien

2

und

3

6

,

7

Düsenelemente

8

zweiter Bereich: Co-Extrusion der Trägerschicht

1

und der Mantelschicht

4

9

Düsenelement

10

Extrusionskopf

11

Vorformling

12

Wendelverteiler
T1Tragschicht

1

T2Tragschicht

2

BBarriereschicht
HVHaftvermittlerschicht
zaxiale Koordinate über den Verlauf des schlauchför migen Vorformlings
vGeschwindigkeit des Vorformlings (= dz/dt)

Claims

1. Verfahren zur Herstellung blasgeformter Hohlkörper aus thermoplastischen Kunststoffen, bei dem ein aus Schichten aus mindestens zwei unterschiedlichen Materialien bestehender Vorformling aus einem Extrusionskopf ausgestoßen und von einer Blasform umfaßt wird, in der das Aufblasen zum Hohlkörper durch Eingeben eines Druckmittels erfolgt, dadurch gekennzeichnet,

a) daß zunächst eine Trägerschicht (1) hergestellt wird, die aus mindestens zwei unterschiedlichen thermoplastischen Materialien (2, 3) besteht, wobei sich der Anteil der Materialien (2, 3) über die Länge (L) der Trägerschicht (1) ändert, und
b) daß die Trägerschicht (1) anschließend konzentrisch mit einer Mantelschicht (4), bestehend aus mindestens einem thermoplastischen Material, gleichförmig über die Länge (L) der Trägerschicht (1) beschichtet wird,

wobei die Trägerschicht (1) durch sequentielle Co-Extrusion hergestellt wird und
wobei die Herstellung mehrerer Vorformlinge (11) als kontinuierlicher Vorgang ohne Unterbrechung des Extrusionsprozesses mit konstanter Austraggeschwindigkeit (v) des Vorformlings (11) aus dem Extrusionskopf (10), erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelschicht (4) am äußeren Umfang der Trägerschicht (1) aufgebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelschicht (4) aus mehreren Einzelschichten (T1, HV, B, HV, T2) besteht, die durch einen Co-Extrusionsprozeß zur Mantelschicht (4) zusammengeführt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelschicht (4) aus einer äußeren und einer inneren Tragschicht (T1, T2) und einer sich dazwischen befindlichen Barriereschicht (B) besteht.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen Tragschicht (T1 bzw. T2) und Barriereschicht (B) eine Schicht aus einem Haftvermittler (HV) befindet.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere und/oder die innere Tragschicht (T1, T2) aus einem der thermoplastischen Materialien (2, 3) besteht, die für die Trägerschicht (1) des Vorformlings (11) verwendet wird.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, die einen Extrusionskopf aufweist, dem alle zu verarbeitenden thermoplastischen Materialien im schmelzflüssigen Zustand zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet,
daß in einem ersten Bereich (5) mindestens zwei konzentrisch angeordnete Düsenelemente (6, 7) angeordnet sind, mit denen durch entsprechende Steuerung der zugehörigen Schmelzeströme durch sequentielle Co-Extrusion eine aus mindestens zwei unterschiedlichen thermoplastischen Materialien bestehende Trägerschicht (1) hergestellt wird, wobei sich der Anteil der Materialien (2, 3) über die Länge (L) der Trägerschicht (1) ändert, und
daß in einem zweiten Bereich (8), der in Fließrichtung der Trägerschicht stromabwärts gelegen ist, ein weiteres Düsenelement (9) angeordnet ist, mit dem eine Mantelschicht (4) auf die Trägerschicht (1) durch Co- Extrusion aufgebracht wird.