DE68924599T2

DE68924599T2 - Verfahren und vorrichtung zur extrusions-blasformung von polyethylenterephthalat-artikeln.

Info

Publication number: DE68924599T2
Application number: DE68924599T
Authority: DE
Inventors: Samuel Belcher
Original assignee: Sabel Plastechs Inc
Current assignee: Sabel Plastechs Inc
Priority date: 1988-08-23
Filing date: 1989-08-23
Publication date: 1996-04-04
Anticipated expiration: 2009-08-24
Also published as: MX169285B; EP0457759A4; EP0457759A1; EP0457759B1; DE68924599D1; JPH0651340B2; AU4206889A; US4988279A; JPH04501683A; WO1990002035A1; CA1330478C; KR900701506A

Description

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Extrusionsblasen von Polyethylenterephthalat-Gegenständen gemäß der Präambel der Ansprüche 1 und 3 und eine Vorrichtung zur Formung mehrschichtiger Polyethylenterephthalat-Gegenstände gemäß der Präambel von Anspruch 4.
Derzeit werden blasgeformte Behälter aus thermoplastischem Polyethylenterephthalat (PET) im wesentlichen auf zwei Wegen hergestellt, nämlich entweder durch zweistufiges Spritzstreckblasformen oder durch einstufiges Spritzstreckblasformen. Bekannte Spritzstreckblasformverfahren lassen sich allgemein in zwei Gruppen einteilen. Bei der ersten Gruppe wird ein Vorformling durch Spritzguß geschaffen, die man auf Zimmertemperatur abkühlen läßt. Der Vorformling wird dann auf Lager genommen oder sofort zu einer Blasformstation befördert, wo er in die Form des gewünschten Artikels bzw. Gegenstandes geblasen wird. Vor dem Blasformen muß der Vorformling jedoch auf die jeweilige Blasformtemperatur gebracht werden. Diese Verfahrensart hat den Nachteil, daß sie sehr energieintensiv ist.
Bei der zweiten Gruppe von Spritzstreckblasformverfahren wird der Vorformling durch Spritzguß erzeugt und noch in warmem Zustand zu einer Blasstation befördert, wo sie geblasen wird. Bei dieser Verfahrensart ist wesentlich weniger Energie erforderlich als bei der ersten Verfahrensart, jedoch haben beide Verfahren den Nachteil, daß die Produktion zwangsläufig eingeschränkt ist, weil der Spritzgußschritt dazwischenliegt. Das bedeutet, daß der geschmolzene Thermoplast in einem "Schuß" in die Form für den Vorformling gespritzt wird, was kein kontinuierlicher Vorgang ist. Ein weiterer Nachteil der Spritzgußformung sind die hohen Werkzeugkosten für den Düsenkopf und für der Vorformling-Spritzgußform. Für jede Artikelform sind ein eigener Düsenkopf und eine eigene Spritzgußform für den Vorformling erforderlich, weil der Vorformling, aus der der gewünschte Artikel geblasen wird, ganz genauen Maßanforderungen genügen muß, damit beim Blasen der gewünschte Artikel geformt werden kann.
Ein weiteres verbreitetes Verfahren zur Herstellung von Thermoplastartikeln, jedoch nicht von PET-Artikeln, ist die Extrusionsblasformung. Bei dieser Verfahrensart wird das thermoplastische Material kontinuierlich in form eines Hohlschlauches extrudiert, und es werden Hohlschlauchabschnitte in eine Blasform gegeben und daraus der gewünschte Artikel geblasen. Ein bei diesem Verfahren häufig verwendetes Material ist ein Copolymer von Ethylenterephthalat und Diethylenglykol, das als PETG bezeichnet wird. Diese und andere Copolymere, die sich für die Extrusionsblasformung eignen, haben oft nur eingeschränkten Gebrauchswert, weil sie nicht ausreichend feuchtigkeitsundurchlässig sind oder Migrationstests nicht bestehen.
Polyethylenterephthalatharze (PET-Harze) sind ausgezeichnete Spritzgußverbindungen für die Herstellung von Hohlkörpern, wie beispielsweise Getränkebehälter und dergleichen. PET ist sehr schlagfest und kann wahlweise zu farblosen oder farbigen Artikeln geformt werden. Außerdem hat PET gute Ermüdungsbeständigkeit, so daß es unter anderem für Anwendungen verwendet wird, bei denen das Produkt ermüdungsfördernden Bedingungen unterliegt, beispielsweise für Druckspritzflaschen. Die Herstellung verschiedener PET-Behälter mit den vorgenannten Spritzgußverfahren ist bekannt, diese Verfahren haben jedoch die erwähnten Nachteile. Außerdem ist es bekannt, PET in Hohlzylinderform zu extrudieren und den PET-Hohlzylinder sofort nach dem Extrudieren auf eine Temperatur unterhalb der Glasübergangstemperatur (Tg) abzukühlen. Der PET- Hohlzylinder wird dann in Abschnitte vorgegebener Länge geschnitten, die auf Lager genommen oder zu Vorformlingen geformt werden können. In letzterem Fall werden die Zylinderabschnitte an beiden Enden erwärmt, und das geschlossene Ende und der Schraubbereich werden mit einem der bekannten Verfahren gebildet. Die Vorformlinge werden dann erwärmt und mit bekannten Blasformtechniken geblasen. Verfahren der beschriebenen Art haben jedoch den Nachteil, daß für die Herstellung des Endprodukts mehrere gesonderte Schritte erforderlich sind, nämlich das Abkühlen des Hohlzylinders, das Zerschneiden des Hohlzylinders in Stücke vorgegebener Länge und das erneute Erwärmen zum Formen des geschlossenen Endes und der Verschlußabschnitte.
In geschmolzenem Zustand, insbesondere bei Temperaturen oberhalb 270 ºC (520 ºF), verhält sich PET wie ein Newton'sches Fluid, d.h. die Scherrate ist direkt proportional zur Scherkraft. Daher hat geschmolzenes PET geringe Schmelzfestigkeit. Aus diesem Grund ist bisher angenommen und im Stand der Technik (US-Patente 4 188 357 und 4 307 060) bestätigt worden, daß PET- Behälter nicht erfolgreich in der Weise hergestellt werden können, daß man einen weichen PET-Schlauch extrudiert, den Schlauch mit einer Blasform umschließt und den Gegenstand bläst. Die Begründung dafür ist, daß PET bei der für die Extrusion in Schlauchform erforderlichen Temperatur wegen seiner geringen Schmelzfestigkeit seine Schlauchform nicht ausreichend lange beibehält, um von einer Blasform umschlossen werden zu können.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und Vorrichtungen zur Verfügung zu stellen, mit denen umfangsbezogen oder biaxial ausgerichtete Polyethylenterephthalatartikel kontinuierlich durch Extrusionsblasformung geformt werden.
In der britischen Patentanmeldung GB-A-2 134 844 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung blasgeformter Plastikrohre beschrieben. Mittels Extrusion durch eine Extruderdüse wird ein Rohr gebildet, abgekühlt, durch eine Kalibriermuffe geführt und dann auf eine für das Ziehen und Blasformen geeignete Temperatur erwärmt. Das Rohr wird in einer Raupenform (caterpillar mold), die mindestens ein Paar in einer Reihe auf einander gegenüberliegenden Rohrseiten angeordnete Formabschnitte aufweist, kontinuierlich gezogen und blasgeformt.
Die europäische Patentanmeldung EP-A-0 273 896 beschreibt das Blasformen durchsichtiger Hohlkörper aus einer Zusammensetzung, die PET und Styrolmaleinsäureanhydrid-Copolymer (SMA) enthält, unter Verwendung einer Vorform, die auf einer Temperatur oberhalb der Übergangstemperatur des SMA gehalten wird.
In "Grundzüge der Extrudertechnik" von W. Mink, 1973, Zechner & Hüthig Verlag GmbH, Speyer, DE, wird auf den Seiten 40-45 beschrieben, daß zwischen dem Eingangs- und dem Ausgangsende eines Extruderzylinders ein umgekehrter Temperaturgradient aufrechterhalten werden kann.
Das US-Patent 4 611 981 beschreibt eine Extrusions-Blasform-Vorrichtung mit einem einzelnen Extruder, der gleichmäßig beheizt wird.
Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Extrusionsblasen von Polyethylenterephthalat-Gegenständen mit den Schritten, daß man:
(a) Polyethylenterephthalat-Pellets in das Eingangsende eines Extruders einspeist, der einen Zylinder mit einer Ausgangsöffnung, eine in dem Zylinder angeordnete Extrusionsschnecke, eine Einrichtung zum Drehen der Schnecke und einen Düsenkopf aufweist, der am Zylinder an einem Ende angrenzend an die Ausgangsöffnung angebracht ist;
(b) das Polyethylenterephthalat aus dem Düsenkopf in Form eines hohlen Schlauches extrudiert;
(c) in einer Strecke mehrere Blasformen bewegt, die angrenzend an den Extruder an einer Trägerstruktur angebracht sind;
(d) jede Blasform um den hohlen Schlauch herum schließt, um ein Segment davon zu umschließen;
(e) jede geschlossene Blasform entlang der Strecke relativ zum Düsenkopf bewegt;
(f) zur Bildung des gewünschten Gegenstands in den hohlen Schlauch Blasgas einleitet, während sich die geschlossenen Formen in der Strecke befinden;
(g) die Formen öffnet, um den hohlen, blasgeformten Gegenstand daraus zu entnehmen,
dadurch gekennzeichnet, daß der Extruder mehrere Extruderheizeinrichtungen zum unabhängigen Heizen mehrerer Zonen des Zylinders und des Düsenkopfs aufweist,
daß man bei dem Verfahren
(h) die Extruderheizeinrichtungen so regelt bzw. steuert, daß sich entlang der Gesamtlänge des Extruderzylinders und des Düsenkopfs ein umgekehrter Temperaturgradient einstellt, beginnend bei einer Temperatur am Eingangsende des Extruders, die etwa 300 ºC (560 ºF) nicht übersteigt, und endend bei einer Minimumstemperatur am Ausgang des Düsenkopfs im Bereich von etwa 250 bis 275 ºC (490 bis 520 ºF), wodurch die Viskosität des Polyethylenterephthalats entlang der Länge des Extruders zunimmt und sich im Extruderzylinder ein vom Viskositätsgradienten induzierter Rückdruck aufbaut; und
(i) auf das geschmolzene Polyethylenterephthalat im Extruder so viel Scherenergie überträgt, um es am Eingang in den Düsenkopf im wesentlichen klar, homogen und frei von ungeschmolzenen Pellets zu machen;
und daß man die Blasformen in der Strecke oszilliert und um den hohlen Schlauch herum schließt, wenn er aus dem Düsenkopf extrudiert wird.
Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß auch gelöst durch eine Vorrichtung zum Extrusionsblasen von Polyethylenterephthalat-Gegenständen, aufweisend:
(a) einen Extruder zum Extrudieren von Monoschicht-Polyethylenterephthalat als hohlen Schlauch, wobei der Extruder einen Zylinder, eine innerhalb des Zylinders angeordnete Extrusionsschnecke, eine Einrichtung zum Drehen der Schnecke und einen Düsenkopf aufweist, der am Zylinder an einem Ende angrenzend an die Ausgangsöffnung davon angebracht ist;
(b) eine an den Extruder angrenzende Struktur zum Tragen von mehreren laufenden Blasformen und eine Einrichtung zum Bewegen der Blasformen auf der Trägerstruktur entlang einer Strecke;
(c) wobei jede Form der mehreren laufenden Blasformen, die von der Trägerstruktur getragen werden, eine Einrichtung zum Öffnen und zum Schließen aufweist und jede Form so angeordnet und gestaltet ist, daß sie den hohlen Schlauch umschließt, um ein Segment davon zu umschließen, entlang der Strecke weg vom Düsenkopf in geschlossener Stellung läuft, in den hohlen Schlauch zur Formung des gewünschten Gegenstands Blasgas einleitet, während sich die geschlossene Form in der Strecke befindet, sich öffnet und den geblasenen Gegenstand entläßt und in offener Stellung zurück zum Düsenkopf läuft;
dadurch gekennzeichnet,
daß der Extruder mehrere Extruderheizeinrichtungen zum unabhängigen Heizen mehrerer Zonen des Zylinders und des Düsenkopfs auf vorgewählte Temperaturen aufweist, die wiederum das Polyethylenterephthalat auf vorgewählte Temperaturen erwärmen, wenn es von der Eingangsöffnung zur Ausgangsöffnung des Zylinders und durch den Düsenkopf geschickt wird, wobei die Schnecke eine konisch zulaufende Spitze an dem an den Düsenkopf angrenzenden Ende aufweist;
daß die Vorrichtung weiter aufweist:
(d) eine Einrichtung zum Regeln bzw. Steuern der Extruder- und der Düsenkopfheizeinrichtungen, damit sich entlang der Gesamtlänge des Extruderzylinders und des Düsenkopfs ein umgekehrter Temperaturgradient einstellt, beginnend bei einer Temperatur am Eingangsende des Extruders, die etwa 300 ºC (560 ºF) nicht übersteigt, und endend bei einer Minimumstemperatur am Ausgang des Düsenkopfs im Bereich von etwa 250 bis 275 ºC (490 bis 520 ºF), wodurch die Viskosität des Polyethylenterephthalats entlang der Länge des Extruders zunimmt und sich im Extruderzylinder ein vom Viskositätsgradienten induzierter Rückdruck aufbaut, und
(e) eine Einrichtung- die auf das geschmolzene Polyethylenterephthalat so viel Scherenergie überträgt, um es am Eingang in den Düsenkopf im wesentlichen klar, homogen und frei von ungeschmolzenen Pellets zu machen;
daß die Einrichtung zum Bewegen der Blasformen die Formen entlang der Strecke oszilliert bzw. hin- und herläuft; und
daß jede Form so angeordnet und gestaltet ist, daß sie den hohlen Schlauch umschließt, wenn er am Düsenkopf extrudiert wird.
Die vorgenannte Aufgabe wird weiterhin erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 4 gelöst. Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Extrusionsblasen von Polyethylenterephthalat-Gegenständen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform hergestellte Gegenstände sind aus Monoschicht-PET und können entweder in Umfangsrichtung oder biaxial ausgerichtet sein. Diese Gegenstände werden dadurch gebildet, daß Segmente eines Monoschicht-PET- Schlauches, der von einem Einschraubenextruder extrudiert worden ist, von einer von mehreren laufenden Blasformen umschlossen und geblasen werden, was im folgenden noch näher beschrieben wird. Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform sind die hergestellten Artikel mehrschichtig und können entweder in Umfangsrichtung oder biaxial ausgerichtet sein. Diese Gegenstände werden dadurch gebildet, daß Segmente eines Mehrschichtschlauches, der gleichzeitig von mehreren Extrudern extrudiert worden ist (wobei jeder Extruder eine Teilschicht des Mehrschichtschlauches extrudiert), von einer von mehreren laufenden Blasformen umschlossen und zu den gewünschten Gegenständen geblasen werden, was im folgenden noch näher beschrieben wird. Für beide vorgenannten Ausführungsformen ist mindestens ein Einschraubenextruder erforderlich, der speziell für das kontinuierliche Extrudieren von PET in Form eines hohlen Schlauches eingerichtet ist, so daß das PET ausreichende Heißschmelzfestigkeit hat, um anschließend blasgeformt werden zu können.
Ein bevorzugter Extruder weist auf: einen Zylinder mit Eingangs- und Ausgangsöffnung, eine im Zylinder angeordnete Extrusionsschnecke, einen am Ausgangsende des Zylinders angebrachten Düsenadapter, wobei der Düsenkopf mit dem Adapter verbunden ist, und mehrere Heizbänder zum Beheizen des Zylinders, des Düsenadapters und des Düsenkopfes, die ihrerseits das PET erwärmen. Die Eingangsöffnung des Zylinders, die mit einem Trichter versehen sein kann, dient zum Beschicken des Extruders mit PET-Pellets. Es können für das offenbarte Verfahren und die offenbarte Vorrichtung beliebige geeignete PET- Pellets verwendet werden, als geeignete Beispiele seien jedoch genannt: 7352, 9663, 9921 und 9899 von Eastman; 5122c und 5822c von ICI; 7207 und 8006 von Goodyear; und T-95 von American Hoechst.
Aufbau und Arbeitsweise des PET-Extruders sind für die praktische Anwendung der vorliegenden Erfindung von entscheidender Bedeutung; es sind mehrere konkurrierende Faktoren zu berücksichtigen. Der erste zu berücksichtigende Faktor ist die Erhöhung der Heißschmelzfestigkeit des geschmolzenen PET, damit es stabil genug ist, um als hohler Schlauch extrudiert werden zu können, ohne zusammenzufallen. Die Schmelzfestigkeit von PET erhöht sich mit sinkender Temperatur weil die Schmelzfestigkeit unmittelbar mit der Fluidviskosität verbunden ist, die umgekehrt proportional ist zur Temperatur. Wenn also die Temperatur abnimmt, erhöht sich die Viskosität und damit auch die Schmelzfestigkeit. Die erforderliche Schmelzfestigkeit des PET-Extrudats wird daher durch Absenken der Extrudattemperatur erreicht. Es ist vorteilhafterweise ermittelt worden, daß die Temperatur des PET-Extrudats vorzugsweise zwischen etwa 255 ºC (490 ºF) und etwa 270 ºC (520 ºF) liegen sollte, damit das Extrudat ausreichende Schmelzfestigkeit hat und der extrudierte hohle Schlauch nicht zusammenfällt.
Der zweite zu berücksichtigende Faktor ist das Erfordernis eines klaren, homogenen Extrudats, das absolut frei ist von ungeschmolzenem Material, d.h. von PET-Pellets, die nicht vollständig aufgelöst sind - analog zu unvollständig geschmolzenen Eiswürfeln in Wasser. Ungeschmolzenes wird vermindert durch Erhöhung der Temperatur des PET im Extruder und durch Erhöhung der auf die Pellets im Extruder einwirkenden Scherenergie zum vollständigen Auflösen der Pellets. Als letzter Faktor ist zu berücksichtigen, daß der thermische Abbau von PET bei etwa 290 ºC (560 ºF) eintritt, so daß diese Temperatur als obere Grenztemperatur für den Extruder dient.
Der bevorzugte PET-Extruder, der Bestandteil der Vorrichtung ist, weist alle vorerwähnten Merkmale auf. Die Heizbänder auf dem Extruderzylinder, dem Düsenadapter und dem Düsenkopf erzeugen im Extruder einen umgekehrten Temperaturgradienten, so daß die PET-Pellets zunächst auf eine Temperatur gebracht werden, die knapp unter dem Punkt ihres thermischen Abbaus liegt, während sie im Zylinder mit der Extruderschnecke bearbeitet werden. Entlang des Wegs durch den Extruder von der Eingangsöffnung zur Ausgangsöffnung, durch den Düsen-adapter und aus dem Düsenkopf heraus verringert sich im allgemeinen die Temperatur des PET, so daß der hohle PET-Schlauch bei einer Temperatur extrudiert wird, die zwischen etwa 255 ºC (490 ºF) und etwa 270 ºC (520 ºF) liegt.
In diesem Temperaturbereich ist der PET-Schlauch ausreichend stabil (d.h. er hat eine ausreichende Heißschmelzfestigkeit), so daß er nicht zusammenfällt.
Der umgekehrte Temperaturgradient im Extruder bewirkt einen entsprechenden Viskositätsgradienten des PET, weil das relativ kältere PET am Austrittsende weniger leicht fließt als im Zylinder. Dieser Viskositätsgradient bewirkt einen Rückdruck bzw. Rückstau im Extruderzylinder, wodurch sich wiederum die von der Extrusionsschnecke auf das PET übertragene Scherenergie erhöht. Zusätzlich zu der durch den Rückstau erhöhten Scherkraft ist die Extrusionsschnecke vorzugsweise so gestaltet, daß der Abstand zwischen den Schraubengängen der Schnecke und der Zylinderwandung kleiner ist als beim typischen PET-Spritzgußextruder. Dieser kleinere Abstand bewirkt wegen des beschränkteren Fließwegs eine weitere Erhöhung der Scherkraft auf das PET. Die Schnecke kann auch an ihrem bei der Austrittsöffnung des Extruderzylinders gelegenen Ende mit mehreren Vorsprüngen versehen sein. Diese Vorsprünge haben die doppelte Aufgabe, die Durchmischung des geschmolzenen PET zu fördern und die Scherkraft im PET zu erhöhen, indem sie den bei Extrusionsschnecken mit glattem Ende bestehenden relativ glatten Materialfluß stören.
Die auf das PET durch die Vorsprünge ausgeübte Scherkraft, der Abstand zwischen den Schraubengängen und dem Zylinder und der Rückstau infolge des Viskositätsgradienten bewirken zusammen mit der Erwärmung des PET auf eine Maximaltemperatur zwischen etwa 280 ºC (535 ºF) und etwa 290 ºC (560 ºF) die vollständige Auflösung der PET-Pellets, und man erhält klares, homogenes geschmolzenes PET. Mit den Heizbändern wird die Temperatur des PET abgesenkt, so daß sie an der Extrusionsstelle am Düsenkopf zwischen etwa 255 ºC (490 ºF) und 270 ºC (520 ºF) liegt. Die Temperatur des jeweiligen Extrudats ist abhängig von Durchmesser und Wandstärke des extrudierten Schlauchs. Der Düsenkopf weist vorzugsweise eine Einrichtung zum Einstellen der Wandstärke des extrudierten Schlauchs auf, so daß Gegenstände unterschiedlicher Größe und Form hergestellt werden können, ohne daß der Düsenkopf gewechselt werden muß
Eine bevorzugte Vorrichtung zur Herstellung in Umfangsrichtung ausgerichteter Einschicht-PET-Artikeln weist einen PET-Extruder der vorstehend beschriebenen Art auf. Die Vorrichtung kann ferner ein Vakuumgefäß mit Kühleinrichtung, beispielsweise mit Wasserkühlung, sowie in Reihe angeordnete Heizeinrichtungen aufweisen, durch welche der extrudierte PET-Schlauch unmittelbar nach dem Extrudieren hindurchtritt. Nach dem Hindurchtreten durch das Vakuumgefäß mit Kühleinrichtung und Heizeinrichtung werden Schlauchsegmente kontinuierlich von einer Reihe hin- und hergehender Blasformen umschlossen und die gewünschten Gegenstände geblasen. Bei einer anderen Ausführungsform ist weder ein Vakuumgefäß, noch eine Heizeinrichtung vorhanden, und der Schlauch wird von den hin- und hergehenden Blasformen unmittelbar nach dem Extrudieren aufgenommen.
Bei der Ausführungsform, die ein Vakuumgefäß mit Kühleinrichtung und Heizeinrichtung aufweist, tritt der extrudierte PET-Schlauch zunächst durch das Vakuumgefäß mit Kühleinrichtung hindurch, wodurch die Unversehrtheit des Schlauches sichergestellt wird, indem er einem gewünschten Schlauchstandard angepaßt wird, und wobei seine Temperatur auf einen Wert unter der Glasübergangstemperatur (Tg) von PET abgesenkt wird, die etwa 68 bis 71 ºC (155 bis 160 ºF) beträgt. Anschließend läuft der Schlauch durch eine geeignete Heizeinrichtung, die beliebig gestaltet sein kann, vorzugsweise jedoch eine HF- Quarz-Heizeinrichtung oder eine IR-Heizeinrichtung ist. Die Heizeinrichtung konditioniert den Schlauch in der Weise, daß er in den Streckform-Temperaturbereich von PET, d.h auf eine Temperatur zwischen etwa 90 ºC (195 ºF) und 115 ºC (240 ºF) kommt. Alternativ dazu kann der PET-Schlauch durch ein Vakuumgefäß und eine Kühleinrichtung geführt werden und mit einer Temperatur im Streckform-Temperaturbereich von PET herauskommen, in welchem Fall keine Heizeinrichtung zur Temperaturanpassung verwendet wird.
Der PET-Schlauch wird, nachdem er durch Vakuumgefäß und Heizeinrichtung hindurchgetreten ist oder unmittelbar nach dem Extrudieren und dem Hindurchtreten, durch ein Vakuumgefäß oder eine Kalibrierungsdüse zum Blasformen von mehreren hin- und hergehenden Blasformen aufgenommen. Bei einer bevorzugten Vorrichtung wird ein Satz von zwei oder mehr muschelschalenförmigen Blasformen von einer neben dem Extruder oder der Heizeinrichtung angeordneten Tragkonstruktion getragen. Die formen werden beweglich an Stangen gehalten, und eine Einrichtung, beispielsweise ein Hydraulikzylinder, erleichtert das Hin- und Herlaufen der Formen entlang eines Längswegs, der in einer Linie mit dem extrudierten Schlauch verläuft. Die Formen stehen einander abwechselnd quer zu ihrer Bewegungsrichtung gegenüber, so daß immer dann, wenn sich eine Form um den extrudierten Schlauch geschlossen hat und sich vom Düsenkopf wegbewegt, eine benachbarte Form sich geöffnet auf den Düsenkopf zu bewegt, wobei die beiden formen einander nicht behindern. Hin- und hergehende Formen dieser Art sind Stand der Technik.
Bei einer Ausführungsform laufen die zwei oder mehr hin- und hergehenden Formen, die normale Nadel-Blasformen sind, entlang der Tragkonstruktion mit im wesentlichen derselben Geschwindigkeit wie der extrudierte Schlauch. Die Formen werden bei einer Temperatur zwischen etwa 0 ºC (32 ºF) und etwa 15,5 ºC (60 ºF) betrieben, während die Schlauchtemperatur im Bereich der Streckformtemperatur von PET liegt. Die von den einzelnen Formen umschlossenen Schlauchsegmente werden zu dem gewünschten Artikel geblasen, der jedoch nur in Umfangsrichtung ausgerichtet ist, weil der Schlauch vor dem Blasformen nicht in Längsrichtung gestreckt wird, um eine axiale Ausrichtung zu erhalten.
Bei einer anderen Ausführungsform werden die Schlauchsegmente nach dem Umschließen mit den Blasformen und vor dem Blasen der gewünschten Artikel durch mit den Blasformen verbundene Streckeinrichtungen bis auf das 2,5-fache ihrer Länge gestreckt. Die gestreckten Schlauchsegmente werden dann zu den gewünschten Artikeln geblasen, die aufgrund der Längsstreckung und des Blasens biaxial ausgerichtet sind.
Eine weitere Ausführungsform, die ein Vakuumgefäß mit Kühleinrichtung und Heizeinrichtung sowie auch Blasformen mit Schlauchstreckeinrichtung aufweisen kann, besitzt zwei Sätze hin- und hergehender Blasformen. Die Formen des ersten Satzes arbeiten genau wie die vorstehend beschriebenen, abgesehen davon, daß sie beim Blasen der Artikel eine Temperatur über der Glasübergangstemperatur von PET aufweisen. Nach der Freigabe durch den ersten Satz Formen werden die geblasenen Artikel in einem zweiten Satz Formen aufgenommen und erneut geblasen. Die Formen dieses zweiten Satzes arbeiten bei einer Temperatur zwischen etwa 0 ºC (32 ºF) und etwa 15,5 ºC (60 ºF), also bei einer im Vergleich zum ersten Satz relativ geringen Temperatur. Der zweite Satz Formen läuft ebenso wie der erste Satz entlang der Tragkonstruktion hin und her, jedoch überlappen sich die beiden Sätze nicht, d.h. ein Segment des hohlen Schlauches wird von einer form des ersten Satzes umschlossen, und der gewünschte Artikel wird geblasen, während die form sich in Längsrichtung vom Düsenkopf wegbewegt. Nach der Freigabe des geblasenen Artikels durch die form des ersten Satzes wird er von einer Form des zweiten Satzes umschlossen und erneut geblasen, während sich die betreffende form noch weiter in Längsrichtung vom Düsenkopf wegbewegt. Durch dieses doppelte Blasen - zuerst bei relativ hoher Temperatur und dann bei relativ niedriger Temperatur - werden die geblasenen Artikel "thermogehärtet", und ihre Kristallinität erhöht sich auf einen Wert zwischen etwa 30 und 43 %, wodurch sich die Sperrwirkungseigenschaften der fertigen Artikel verbessern.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform, mit der Mehrschichtartikel hergestellt werden, wird von mehreren Extrudern gleichzeitig ein hohler Schlauch extrudiert. Als Beispiele seien folgende Mehrschichtkombinationen genannt: PET/PET mit hoher Sperrwirkung/PET; PET/Klebeschicht/EVOH/Klebeschicht/PET; PET/Verbindungsschicht/XHT/Verbindungsschicht/PET. Mehrschichtartikel können außerdem bekanntermaßen eine oder mehrere Schichten aus einem wiedergemahlenen Material aufweisen. Die Anzahl der für eine Vorrichtung zur Herstellung von Mehrschichtartikeln benötigten Extruder entspricht der Anzahl der gewünschten Schichten. Unter Verwendung eines speziellen Düsenkopfes, der Stand der Technik ist, wird der Ausstoß der mehreren Extruder zu einem hohlen Mehrschichtschlauch geformt, der dann auf im wesentlichen dieselbe Weise wie der vorbeschriebene Monoschicht-PET-Schlauch weiterverarbeitet wird, d.h. er kann durch ein Vakuumgefäß, oder durch ein Vakuumgefäß und eine Heizeinrichtung, oder durch eine Kalibrierungsdüse geführt und dann von hin- und hergehenden Blasformen aufgenommen werden. Auch der Mehrschichtschlauch kann vor dem Blasen gestreckt werden sowie in zwei Sätzen hin- und hergehender Formen "thermogehärtet" werden. Ersichtlich sind damit alle für die Vorrichtung zur Herstellung von Monoschichtartikeln offenbarten unterschiedlichen Ausführungsformen zur Verwendung mit mehreren Extrudern für die Herstellung von Mehrschichtartikeln geeignet.
Schließlich können Monoschicht- und Mehrschichtartikel unter Verwendung eines oder mehrerer Extruder in freier Extrusionsanordnung hergestellt werden, wobei der hohle PET-Schlauch vom Düsenkopf senkrecht nach unten extrudiert wird. Der extrudierte Schlauch kann vorteilhafterweise durch ein Vakuumgefäß mit Kühleinrichtung und durch eine Heizeinrichtung geführt werden, bevor er von freien Extrusions-Blasformen aufgenommen wird. Es ist eine Vielzahl freier Extrusions-Blasform-Anordnungen bekannt, die sich für die vorliegende Vorrichtung eignen. Eine derartige Formanordnung ist beispielsweise ein horizontal angeordnetes, mit mehreren Blasformen bestücktes Rad, das kontinuierlich intermittierend bewegt wird, so daß der extrudierte Schlauch kontinuierlich von den Formen aufgenommen wird. Bei einer Vorrichtung mit freier Extrusion kann der extrudierte Schlauch unter Verwendung eines Kernstifts oder einer Nadel-Blasform geblasen werden, und er kann vor dem Blasen in Längsrichtung gestreckt werden, um eine biaxiale Ausrichtung des fertigen Produkts zu erreichen.
Bei einem bevorzugten Verfahren werden PET-Pellets in einen Einschraubenextruder eingespeist. Die Pellets werden im Extruderzylinder auf eine Temperatur zwischen etwa 270 ºC (520 ºF) und etwa 290 ºC (560 ºF) erwärmt und von der Extruderschnecke durchgearbeitet, um klares, homogenes geschmolzenes PET zu erzeugen. Die Temperatur des geschmolzenen PET wird dann im allgemeinen abgesenkt, und das PET wird durch den Düsenkopf bei einer Temperatur zwischen etwa 255 ºC (490 ºF) und etwa 270 ºC (520 ºF) extrudiert. Der extrudierte PET-Schlauch hat vorzugsweise eine Eigenviskosität zwischen etwa 0,72 und etwa 0,85, wobei eine Viskosität von etwa 0,72 am meisten bevorzugt ist. Bei dieser Viskosität fällt der Schlauch nicht sofort zusammen. Segmente des extrudierten Schlauches werden dann von einer Reihe hin- und hergehender Blasformen umschlossen und zu den gewünschten Artikeln geblasen. Die Blasformen arbeiten vorzugsweise bei einer Temperatur zwischen etwa 0 ºC (32 ºF) und etwa 15,5 ºC (60 ºF), während die Schlauchtemperatur im Streckform-Temperaturbereich von PET liegt, also zwischen etwa 90 ºC (195 ºF) und etwa 115 ºC (240 ºF). Die in Umfangsrichtung ausgerichteten geblasenen Artikel werden dann von den hin- und hergehenden Blasformen freigegeben, und die Endabschnitte werden abgeschnitten.
Unterschiedliche Alternativverfahren entsprechend den vorstehend offenbarten unterschiedlichen Ausführungsformen der Vorrichtung sind in Betracht zu ziehen. Die Ausführungsformen der Alternativverfahren sind für die Herstellung von Mehrschichtartikeln gleich gut geeignet und unterscheiden sich nur darin, daß der hohle Schlauch aus mehreren Schichten aufgebaut ist und durch gleichzeitiges Extrudieren der gewünschten Teil schichten mit separaten Extrudern durch einen speziellen Düsenkopf gebildet wird, was Stand der Technik ist.
Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben; es zeigen:
Fig. 1: eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 2: einen PET-Extruder im Querschnitt,
Fig. 2a: ein Temperaturprofil des PET in einem PET-Extruder (in gedachten Linien dargestellt),
Fig. 3: eine vergrößerte Ansicht eines Teils einer anderen Ausführungsform der Extruderschnecke,
Fig. 4: einen anderen Düsenkopf im Querschnitt, zur Verwendung für eine erfindungsgemäße Ausführungsform mit freier Extrusion,
Fig. 5: eine Hälfte einer Nadel-Blasform mit einem darin enthaltenen PET- Schlauchsegment,
Fig. 6: einen geblasenen PET-Artikel mit Endabschnitten,
Fig. 7: einen geblasenen PET-Artikel, bei dem die Endabschnitte entfernt worden sind,
Fig. 8: eine Hälfte einer Nadel-Blasform zum Blasen von Artikeln mit integrierten Griffen, wobei der extrudierte PET-Schlauch mit gedachten Linien dargestellt ist,
Fig. 9: eine Hälfte einer Nadel-Blasform mit Schlauchstreckeinrichtung vor dem Schlauchstrecken,
Fig. 10: eine Hälfte einer Nadel-Blasform mit Schlauchstreckeinrichtung nach dem Schlauchstrecken.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Fig. 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Extrusions-Blasform-Vorrichtung. Die Vorrichtung von Fig. 1 kann zum Herstellen von Monoschicht- und Mehrschicht-PET-Artikeln verwendet werden. Wie gezeigt, weist die Vorrichtung mehrere Extruder auf - 10, 12 und 14 -, die jeweils eine Teilschicht des gewünschten Mehrschichtartikels extrudieren. Je nach Bedarf können weitere Extruder verwendet werden. Bei einer anderen Ausführungsform, mit der Monoschicht-PET-Artikel hergestellt werden, ist nur ein Extruder, beispielsweise Extruder 12, erforderlich. In Fig. 2 ist ein bevorzugter PET-Extruder, wie er für die Herstellung von Monoschicht-PET-Artikeln oder zusammen mit anderen Extrudern für die Herstellung von Mehrschicht-PET- Artikeln verwendet wird, detailliert dargestellt. Die Extruder 10, 12 und 14 haben jeweils eine Ausgangsöffnung 16, die mit einem den Extrudern benachbarten Düsenkopf 18 in Verbindung steht. Die Einzelschicht wird bzw. die Teilschichten werden kontinuierlich als hohler Monoschicht- bzw. Mehrschichtschlauch, der mit dem Bezugszeichen 20 bezeichnet ist, durch den Düsenkopf 18 extrudiert. Beide obengenannten Ausführungsformen benötigen mindestens einen Einschraubenextruder, der speziell für das kontinuierliche Extrudieren von PET in Form eines hohlen Monoschichtschlauches oder von Teilschichten eines hohlen Mehrschichtschlauches ausgelegt ist, so daß das PET eine für das nachfolgende Blasformen ausreichende Heißschmelzfestigkeit hat.
Fig. 2 zeigt einen bevorzugten PET-Extruder im Querschnitt. Der Extruder 100 weist auf: einen Zylinder 120 mit Eingangsöffnung 122 und Ausgangsöffnung 124, eine im Zylinder 120 angeordnete Extrusionsschnecke 126, einen mit dem Zylinder 120 an dessen der Ausgangsöffnung 124 benachbartem Ende verbundenen Düsenadapter 128, einen mit dem Düsenadapter 128 gegenüber dem Extruderzylinder 120 befestigten Düsenkopf 130 und mehrere Heizstreifen 132 zum Erwärmen von Zylinder, Düsenadapter und Düsenkopf. Die Eingangsöffnung 122 kann mit einem Trichter 134 zum Beschicken des Extruders mit PET-Pellets versehen sein. Nach dem Beschicken werden die PET-Pellets erwärmt und mit der Extrusionsschnecke 126 durchgearbeitet, wobei auf die PET-Pellets auf ihrem Weg durch den Extruder von der Eingangsöffnung 122 zur Ausgangsöffnung 124 Scherenergie übertragen wird.
Der extrudierte hohle Schlauch 20 muß so viel Heißschmelzfestigkeit aufweisen, daß er nicht sofort nach dem Extrudieren zusammenfällt. Es ist festgestellt worden, daß der PET-Schlauch 20 ausreichende Heißschmelzfestigkeit aufweist, wenn er bei einer Temperatur zwischen etwa 250 ºC (490 ºF) und etwa 275 ºC (520 ºF) extrudiert wird. Es erhöht nicht nur die Heißschmelzfestigkeit des Schlauches 20, sondern ist auch unbedingt erforderlich, daß das Extrudat absolut frei von ungeschmolzenen Anteilen ist. Ungeschmolzene Anteile werden vermindert, wenn die PET-Pellets einer ausreichend hohen Temperatur ausgesetzt werden und wenn ausreichend hohe Scherenergie auf sie übertragen wird, damit sie sich auf ihrem Weg durch den Extruder von der Eingangsöffnung 122 zur Ausgangsöffnung 124 vollständig auflösen. Allerdings können die PET-Pellets nicht auf etwa 290 ºC (560 ºF) erhitzt werden, weil dies die Temperatur des thermischen Abbaus von PET ist. Durch Verwendung der Heizstreifen 132 zum Beheizen des Extruderzylinders 120, des Düsenadapters 128 und des Düsenkopfes 130 kann die Temperatur des PET unter der Temperatur des thermischen Abbaus von PET gehalten werden.
Fig. 2A zeigt einen in gedachten Linien gezeichneten Extruder 100 auf einem Temperaturprofil. Heizstreifen 132 erwärmen verschiedene Bereiche des Extruders auf vorgegebene Temperaturen. Bei dem abgebildeten Profil, das auch abgewandelt werden kann, werden die PET-Pellets beispielsweise an dem der Einlaßöffnung 122 benachbarten Extruderende auf die hohe Temperatur von etwa 560 ºF (290 ºC) erhitzt. Die Temperatur des PET wird dann auf dessen Weg durch den Extruder, die Ausgangsöffnung 124, den Düsenadapter 128 und den Düsenkopf 130 im allgemeinen abgesenkt, so daß die Temperatur des extrudierten hohlen Schlauchs 20 zwischen etwa 250 ºC (490 ºF) und etwa 275 ºC (520 ºF) liegt. Das relativ kältere PET im Bereich von Düsenkopf/Düsenadapter/Auslaßöffnung ist zähflüssiger als das relativ heißere PET an der Eingangsöffnung des Extruderzylinders. Der durch den Temperaturgradienten entstehende Viskositätsgradient bewirkt einen Rückstau im Extruderzylinder, durch welchen sich die von der Extruderschnecke 126 auf das PET übertragene Scherenergie erhöht. Wie in Fig. 2 gezeigt, hat die Extruderschnecke auf ihrer Länge einen durchgehenden spiraligen Schraubengang 136 bzw. Flügel, durch den bzw. die Zwischenräume 150 zwischen dem Schraubengang und der Zylinderwandung gebildet werden, die kleiner sind als bei normalen PET- Extrudern. Die kleinen Zwischenräume 150 behindern den fluß des PET und erhöhen die auf das PET übertragene Scherenergie weiter. Es ist jedoch davon auszugehen, daß auch verschiedene andere Extruderschneckenkonfigurationen für die Ausführung der vorliegenden Erfindung geeignet sind. Außerdem hat die PET-Schnecke 126 an ihrem der Ausgangsöffnung 124 benachbarten Ende eine konisch zulaufende Spitze 138. Die konische Spitze 138 kann mehrere Vorsprünge 140 aufweisen, wie in Fig. 3 gezeigt, die die auf das PET übertragene Scherenergie weiter erhöhen, indem sie den PET-Fluß behindern. Die Kombination von Erhitzung und Durcharbeitung des PET gewährleistet eine glatte, homogene Schmelze.
Der Düsenkopf 130 kann Einrichtungen 152 zur Einstellung der Wandstärke des extrudierten Schlauchs 20 aufweisen, so daß Gegenstände unterschiedlicher Größe und Form hergestellt werden können, ohne daß der Düsenkopf gewechselt werden muß. Eine Vielzahl derartiger Einrichtungen sind Stand der Technik. Fig. 4 zeigt eine andere Ausgestaltung eines Düsenkopfs 160, die zum Einsatz kommen kann, wenn freies Extrudieren mit dem Blasformen kombiniert wird. Der andere Düsenkopf 160 besitzt Einrichtungen 162 zum Einstellen der Wandstärke des extrudierten Schlauchs 20 sowie Heizstreifen 132.
Es wird noch einmal Bezug genommen auf Fig. 1, die eine Vorrichtung zeigt, die zum Herstellen von Monoschicht-PET-Artikeln oder Mehrschichtartikeln, die PET enthalten, verwendet werden kann, je nach dem, ob ein einzelner PET- Extruder oder mehrere Extruder, von denen jeder jeweils eine Teilschicht des Mehrschichtartikels extrudiert, verwendet werden. Für Mehrschichtartikel kommen u.a. folgende Schichtkombinationen in Betracht: PET/PET mit hoher Sperrwirkung/PET; PET/Klebeschicht/EVOH/Klebeschicht/PET; PET/Verbindungsschicht/XHT/Verbindungsschicht/PET. In jedem Fall erfolgt die Weiterverarbeitung des hohlen Schlauches 20 nach dem Extrudieren durch den Düsenkopf 18 für Mehrschicht- und für Monoschichtartikel auf im wesentlichen dieselbe Weise, wenn die in Fig. 1 abgebildete Vorrichtung verwendet wird.
Dem Düsenkopf 18 benachbart ist die Tragkonstruktion bzw. Trägerstruktur 22, die mehrere hin- und hergehende muschelschalenförmige Blasformen 24 trägt. Jede Blasform hat eine Einrichtung 26 zum Öffnen und Schließen der Form. Fig. 5 zeigt eine Hälfte einer typischen Blasform, wie sie für die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung verwendet wird. Die Blasformhälfte 30 hat einen Hohlraum 32 und eine Einrichtung 34 zum Nadelblasen des hohlen Schlauches 20 für die Herstellung des gewünschten Artikels. Es ist davon auszugehen, daß Fig. 5 nur eine Form aus einer Vielzahl von Nadelblasformen zeigt, die für diese Vorrichtung verwendet werden und Stand der Technik sind.
Während des Betriebs wird der kontinuierlich extrudierte hohle Schlauch 20, wie in Fig. 1 gezeigt, kontinuierlich von hin- und hergehenden Blasformen 24 aufgenommen, die in einer Linie mit dem extrudierten hohlen Schlauch 20 in Längsrichtung entlang der Tragkonstruktion 22 pendeln. Die Tragkonstruktion 22 weist Mittel 28 auf, beispielsweise einen Mechanismus mit Hydraulikzylinder, die das Hin- und Hergehen der Formen 24 in Längsrichtung bewirken. Die benachbarten Blasformen 24a und 24b stehen einander quer zur Längsbewegungsrichtung der Formen gegenüber. Während des Betriebs schließt sich die Blasform 24a dicht am Düsenkopf 18 um den extrudierten Schlauch 20. Dann bewegt sich die Form 24a in Längsrichtung vom Düsenkopf 18 weg, und zwar mit in etwa derselben Geschwindigkeit, mit der der Schlauch 20 extrudiert wird. Während sich die Form 24 in Längsrichtung vom Düsenkopf 18 wegbewegt, wird das umschlossene Schlauchsegment zu dem gewünschten Artikel geblasen. Die Blasform 24b bewegt sich gleichzeitig mit der Längsbewegung der Form 24a geöffnet in Längsrichtung auf den Düsenkopf 18 zu, wie in Fig. 1 gezeigt, so daß die zwei Formen aneinander vorbeiwandern, ohne einander zu behindern. Wenn der gewünschte Artikel - hier mit 80 bezeichnet - geblasen ist, öffnet sich die Form 24a, gibt den Artikel 80 frei, der über die Endabschnitte 82 mit den benachbarten Artikeln 80 verbunden bleibt, und kehrt ihre Bewegungsrichtung um, so daß sie sich auf den Düsenkopf 18 zubewegt, um ein weiteres Segment des Schlauches 20 zum Blasen zu umschließen. Während sich die Form 24 geöffnet auf den Düsenkopf 18 zubewegt, bewegt sich die Form 24b in Längsrichtung vom Düsenkopf 18 weg, während sie einen Artikel bläst. Durch dieses ständige Hin- und Hergehen und Blasformen wird der Schlauch 20 kontinuierlich zu einer Reihe von Artikeln 80 geblasen. Es ist davon auszugehen, daß bei dieser Art kontinuierlichen Hin- und Hergehens in Längsrichtung auch mehr als zwei Formen verwendet werden können.
Die geblasenen Artikel 80 wandern weiter in Längsrichtung vom Düsenkopf 18 weg und sind miteinander über die Endabschnitte 82 verbunden, wie in Fig. 6 in einer teilweise unvollständigen Ansicht gezeigt. Die geblasenen Artikel 80 laufen dann durch eine Schneideeinrichtung 32 (Stand der Technik), wo die Endabschnitte abgeschnitten werden, so daß der Artikel fertig ist, wie mit einem Beispiel in Fig. 7 gezeigt. Eine andere Blasformkonfiguration, mit der Artikel mit integrierten Griffen hergestellt werden, ist in Fig. 8 gezeigt. Die vorliegende Erfindung deckt auch Formen mit mehreren Hohlräumen (nicht abgebildet) zum Herstellen mehrerer Artikel in einem Schritt. Unabhängig von der Art der verwendeten Form - sei es eine Form für Einzelartikel, mehrere Artikel oder Artikel mit integriertem Griff - arbeitet die Form bei einer Temperatur zwischen etwa 0 ºC (32 ºF) und etwa 15,5 ºC (60 ºF).
Die mit der Vorrichtung in der Ausführungsform gemäß Fig. 1 unter Verwendung der Blasformen der in den Fig. 5 und 8 gezeigten Art oder von anderen oben beschriebenen Formen hergestellten Artikel können aus einer oder aus mehreren Schichten aufgebaut und thermogehärtet sein; derartige Artikel sind jedoch nur in Umfangsrichtung ausgerichtet, weil die Schlauchsegmente, aus denen sie geblasen werden, nicht zur Erzielung einer axialen Ausrichtung in Längsrichtung gestreckt worden sind. Bei Verwendung eines oder mehrerer Sätze anderer Blasformen zusammen mit der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung können biaxial ausgerichtete Artikel hergestellt werden. Beispiele für derartige andere Blasformen 40 sind in den Fig. 9 und 10 dargestellt; sie weisen einen Hohlraum 42, einen Nadelblasmechanismus (allgemein mit 34 bezeichnet), eine Schlauchstreckeinrichtung 46 und eine Aussparung 52 für eine Schlauchgreifeinrichtung 50, wenn die Blasform 40 in geschlossener Blasformstellung ist, auf. Die Schlauchstreckeinrichtung 46 hat eine Einrichtung 48, mit der die Längsbewegung der Schlauchgreifeinrichtung 50 mit einer Geschwindigkeit bewirkt wird, die ausreichend schneller ist als die Geschwindigkeit, mit der die Blasform 40 wandert, so daß das Schlauchsegment vor dem Blasen bis auf das 2,5-fache seiner ursprünglichen Länge gestreckt wird. Fig. 10 zeigt die in der Aussparung 52 untergebrachte Schlauchgreifeinrichtung 50 nach einem Streckvorgang, wobei das gestreckte Schlauchsegment in gedachten Linien dargestellt ist. Formen der beschriebenen Art sind für alle vorstehend beschriebenen Vorrichtungsvarianten geeignet. Somit berücksichtigt die Erfindung biaxial ausgerichtete Monoschicht- und Mehrschichtartikel, die "thermogehärtet" sein können oder auch nicht. Wenn eine Thermohärtung gewünscht wird, weist nur der erste Satz hin- und hergehender Blasformen eine Schlauchstreckeinrichtung auf.
Bei einem bevorzugten erfindungsgemäßen Verfahren unter Verwendung der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Vorrichtung werden über den Trichter 134 PET- Pellets in den Extruder 100 eingespeist und dann durch die Heizstreifen 132 auf eine Temperatur gebracht, die etwa 290 ºC (560 ºF) nicht übersteigt, und mit den spiraligen Schraubengängen 136 bzw. Flügeln oder einer geeigneten Alternative an der Extrusionsschnecke 126 durchgearbeitet, um homogenes geschmolzenes PET zu erhalten. Die Temperatur des geschmolzenen PET wird auf dessen Weg durch den Extruderzylinder 120, den Düsenadapter 128 und den Düsenkopf 130 verringert, wie mit dem Temeraturprofil von Fig. 2a gezeigt, so daß es bei einer Temperatur zwischen etwa 250 ºC (490 ºF) und etwa 275 ºC (520 ºF) in Form eines hohlen Schlauches 20 extrudiert wird. Anschließend werden Segmente des hohlen Schlauches 20 nacheinander von einem Satz hin- und herlaufender Blasformen 24 umschlossen, die mit einer Temperatur zwischen etwa 0 ºC (32 ºF) und etwa 15,5 ºC (60 ºF) arbeiten. Jedes umschlossene Schlauchsegment wwird dann zu dem gewünschten Artikel geblasen, während die Form (24a oder 26b) sich in Längsrichtung vom Düsenkopf 18 wegbewegt. Sobald die Blasformung abgeschlossen ist, werden die geblasenen Artikel 80 von den Formen freigegeben und laufen durch eine Schneidevorrichtung 31, welche die Endabschnitte 82 von den geblasenen Artikeln 80 abschneidet.
Bei einem Zusatzverfahren wird ein Satz Formen 40 verwendet, wie in Fig. 9 und 10 gezeigt, die die Schlauchsegmente vor dem Blasformen bis auf das 2,5fache ihrer ursprünglichen Länge strecken, um biaxial orientierte Artikel herzustellen.

Claims

1. Verfahren zum Extrusionsblasen von Polyethylenterephthalat-Gegenständen, mit den Schritten, daß man:

(a) Polyethylenterephthalat-Pellets in das Eingangsende eines Extruders (10, 12, 14, 100) einspeist, der einen Zylinder (120) mit einer Ausgangsöffnung (124), eine in dem Zylinder (120) angeordnete Extrusionsschnecke (126), eine Einrichtung zum Drehen der Schnecke (126) und einen Düsenkopf (18, 130, 160) aufweist, der am Zylinder (120) an einem Ende angrenzend an die Ausgangsöffnung (124) angebracht ist;

(b) das Polyethylenterephthalat aus dem Düsenkopf (18, 130, 160) in Form eines hohlen Schlauches (20) extrudiert;

(c) in einer Strecke mehrere Blasformen (24, 40) bewegt, die angrenzend an den Extruder (10, 12, 14, 100) an einer Trägerstruktur (22) angebracht sind;

(d) jede Blasform (24, 40) um den hohlen Schlauch (20) herum schließt, um ein Segment davon zu umschließen;

(e) jede geschlossene Blasform (24, 40) entlang der Strecke relativ zum Düsenkopf (18, 130, 160) bewegt;

(f) zur Bildung des gewünschten Gegenstands (80) in den hohlen Schlauch (20) Blasgas einleitet, während sich die geschlossenen Formen (24, 40) in der Strecke befinden;

(g) die Formen (24, 40) öffnet, um den hohlen blasgeformten Gegenstand (80) daraus zu entnehmen,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Extruder (10, 12, 14, 100) mehrere Extruderheizeinrichtungen (132) zum unabhängigen Heizen mehrerer Zonen des Zylinders (120) und des Düsenkopfs (18, 130, 160) aufweist,

daß man bei dem Verfahren

(h) die Extruderheizeinrichtungen (132) so regelt bzw. steuert, daß sich entlang der Gesamtlänge des Extruderzylinders (120) und des Düsenkopfs (18, 130, 160) ein umgekehrter Temperaturgradient einstellt, beginnend bei einer Temperatur am Eingangsende des Extruders, die etwa 300 ºC (560 ºF) nicht übersteigt, und endend bei einer Minimumstemperatur am Ausgang des Düsenkopfs im Bereich von etwa 250 bis 275 ºC (490 bis 520 ºF), wodurch die Viskosität des Polyethylenterephthalats entlang der Länge des Extruders (10, 12, 14, 100) zunimmt und sich im Extruderzylinder (120) ein vom Viskositätsgradienten induzierter Rückdruck aufbaut; und

(i) auf das geschmolzene Polyethylenterephthalat im Extruder (10, 12, 14, 100) so viel Scherenergie überträgt, um es am Eingang in den Düsenkopf (18, 130, 160) im wesentlichen klar, homogen und frei von ungeschmolzenen Pellets zu machen;

und daß man die Blasformen (24, 14) in der Strecke oszilliert und um den hohlen Schlauch (20) herum schließt, wenn er aus dem Düsenkopf (18, 130, 160) extrudiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem man weiter ein in den Blasformen (40) eingeschlossenes Schlauchsegment vor dem Blasformen bis zum 2,5-fachen seiner Länge streckt.

3. Vorrichtung zum Extrusionsblasen von Polyethylenterephthalat-Gegenständen, aufweisend:

(a) einen Extruder (10, 12, 14, 100) zum Extrudieren von Monoschicht- Polyethylenterephthalat als hohlen Schlauch (20), wobei der Extruder (11, 12, 14, 100) einen Zylinder (120), eine innerhalb des Zylinders (120) angeordnete Extrusionsschnecke (126), eine Einrichtung zum Drehen der Schnecke (126) und einen Düsenkopf (18, 130, 160) aufweist, der am Zylinder (120) an einem Ende angrenzend an die Ausgangsöffnung (124) davon angebracht ist;

(b) eine an den Extruder (10, 12, 14, 100) angrenzende Struktur (22) zum Tragen von mehreren laufenden Blasformen (24, 40) und eine Einrichtung (28) zum Bewegen der Blasformen (24, 40) auf der Trägerstruktur (22) entlang einer Strecke;

(c) wobei jede Form (24, 40) der mehreren laufenden Blasformen (24, 40), die von der Trägerstruktur (22) getragen werden, eine Einrichtung (26) zum Öffnen und zum Schließen aufweist und jede Form (24, 40) so angeordnet und gestaltet ist, daß sie den hohlen Schlauch (20) umschließt, um ein Segment davon zu umschließen, entlang der Strecke weg vom Düsenkopf (18, 130, 160) in geschlossener Stellung läuft, in den hohlen Schlauch (20) zur Formung des gewünschten Gegenstands (80) Blasgas einleitet, während sich die geschlossene Form (24, 40) in der Strecke befindet, sich öffnet und den geblasenen Gegenstand (80) entläßt und in offener Stellung zurück zum Düsenkopf (18, 130, 160) läuft;

dadurch gekennzeichnet,

daß der Extruder mehrere Extruderheizeinrichtungen (132) zum unabhängigen Heizen mehrerer Zonen des Zylinders (120) und des Düsenkopfs (18, 130, 160) auf vorgewählte Temperaturen aufweist, die wiederum das Polyethylenterephthalat auf vorgewählte Temperaturen erwärmen, wenn es von der Eingangsöffnung (122) des Zylinders zur Ausgangsöffnung (124) des Zylinders und durch den Düsenkopf (18, 130, 160) geschickt wird, wobei die Schnecke (126) eine konisch zulaufende Spitze (138) an dem an den Düsenkopf (18, 130, 160) angrenzenden Ende aufweist;

daß die Vorrichtung weiter aufweist:

(d) eine Einrichtung zum Regeln bzw. Steuern der Extruder- und der Düsenkopfheizeinrichtungen (132), damit sich entlang der Gesamtlänge des Extruderzylinders (120) und des Düsenkopfs (18, 130, 160) ein umgekehrter Temperaturgradient einstellt, beginnend bei einer Temperatur am Eingangsende des Extruders (10, 12, 14, 100), die etwa 300 ºC (560 ºF) nicht übersteigt, und endend bei einer Minimumstemperatur am Ausgang (16) des Düsenkopfs (18, 130, 160) im Bereich von etwa 250 bis 275 ºC (490 bis 520 ºF), wodurch die Viskosität des Polyethylenterephthalats entlang der Länge des Extruders (10, 12, 14, 100) zunimmt und sich im Extruderzylinder (120) ein vom Viskositätsgradienten induzierter Rückdruck aufbaut; und

(e) eine Einrichtung (132, 140, 150), die auf das geschmolzene Polyethylenterephthalat so viel Scherenergie überträgt, um es am Eingang in den Düsenkopf (18, 130, 160) im wesentlichen klar, homogen und frei von ungeschmolzenen Pellets zu machen;

daß die Einrichtung (28) zum Bewegen der Blasformen (24, 40) die Formen (24, 40) entlang der Strecke oszilliert; und

daß jede Form (24, 40) so angeordnet und gestaltet ist, daß sie den hohlen Schlauch (20) umschließt, wenn er am Düsenkopf (18, 130, 160) extrudiert wird.

4. Vorrichtung zum Formen von Vielschicht-Gegenständen, bei denen mindestens eine Schicht Polyethylenterephthalat ist, aufweisend:

(a) mindestens einen Extruder (10, 12, 14, 100) zum Extrudieren einer Polyethylenterephthalat-Schicht des vielschichtigen hohlen Schlauchs (20), wobei der Extruder (11, 12, 14, 100) einen Zylinder (120), eine innerhalb des Zylinders (120) angeordnete Extrusionsschnecke (126), eine Einrichtung zum Drehen der Schnecke (126) und einen Düsenkopf (18, 130, 160) aufweist, der am Zylinder (120) an einem Ende angrenzend an die Ausgangsöffnung (124) davon angebracht ist;

dadurch gekennzeichnet,

daß der Polyethylenterephthalat-Extruder (10, 12, 14, 100) mehrere Extru. derheizeinrichtungen (132) zum unabhängigen Heizen mehrerer Zonen des Zylinders (120) auf vorgewählte Temperaturen aufweist, die wiederum das Polyethylenterephthalat auf vorgewählte Temperaturen erwärmen, wenn es von der Eingangsöffnung (122) zur Ausgangsöffnung (124) geschickt wird, wobei die Polyethylenterephthalat-Extrusionsschnecke (126) eine konisch zulaufende Spitze (138) an dem der Ausgangsöffnung (124) benachbarten Ende aufweist;

und daß die Vorrichtung mehrere Extruder (10, 12, 14, 100) umfaßt, von denen jeder zum Extrudieren einer Komponentenschicht eines vielschichtigen hohlen Schlauches (20) vorgesehen ist;

daß der Düsenkopf (18, 130, 160) an den Zylindern (21) der Extruder (10, 12, 14, 100) an deren Ausgangsöffnungen (124) angeordnet ist, wobei der Düsenkopf (18, 130, 160) Heizeinrichtungen (132) zum Heizen des vielschichtigen hohlen Schlauches auf eine vorgewählte Temperatur aufweist;

und daß die Vorrichtung weiter aufweist:

(d) eine Einrichtung zum Regeln bzw. Steuern der Extruder- und der Düsenkopfheizeinrichtungen (132), daß sich entlang der Gesamtlänge des Extruderzylinders (120) und des Düsenkopfs (18, 130, 160) ein umgekehrter Temperaturgradient einstellt, beginnend bei einer Temperatur am Eingangsende des Extruders (10, 12, 14, 100), die etwa 300 ºC (560 ºF) nicht übersteigt, und endend bei einer Minimumstemperatur am Ausgang (16) des Düsenkopfs (18, 130, 160) im Bereich von etwa 250 bis 275 ºC (490 bis 520 ºF), wodurch die Viskosität des Polyethylenterephthalats entlang der Länge des Extruders (10, 12, 14, 100) zunimmt und sich im Extruderzylinder (120) ein vom Viskositätsgradienten induzierter Rückdruck aufbaut; und

(e) eine Einrichtung (132, 140, 150), die auf das geschmolzene Polyethylenterephthalat so viel Scherenergie überträgt, um es am Eingang in den Düsenkopf (18, 130, 160) im wesentlichen klar, homogen und frei von ungeschmolzenen Pellets zu machen; daß die Einrichtung (28) zum Bewegen der Blasformen (24, 40) die Formen (24, 40) entlang der Strecke oszilliert;

und daß jede Form (24, 40) so angeordnet und gestaltet ist, daß sie den hohlen Schlauch (20) umschließt, wenn er am Düsenkopf (18, 130, 160) extrudiert wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, bei der jede Form (40) eine Einrichtung (46) aufweist zum Strecken eines Schlauchsegments vor dem Blasformen bis zum 2,5-fachen seiner Länge.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, bei der die Einrichtung zum Übertragen der Scherenergie einen kleinen Abstand (150) zwischen den Flügeln (136) der Extrusionsschnecke (126) und einer inneren Wand des Zylinders (120) des oder der Extruder (10, 12, 14, 100) aufweist, sowie mehrere Vorsprünge (140) auf der konisch zulaufenden Spitze (138) der Extrusionsschnecke(n) (126).

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, bei der die Blasformen (24, 40) bei einer Temperatur von etwa 0 ºC (32 ºF) bis etwa 16 ºC (60 ºF) betrieben werden.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, bei der der Düsenkopf (18, 130, 160) eine Einrichtung (152, 162) zum Steuern bzw. Regeln der Wanddicke des extrudierten hohlen Schlauches (20) aufweist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, bei der jede laufende Blasform (24, 40) eine mehrere Vertiefungen aufweisende Form zum gleichzeitigen Formen von mehreren Polyethylenterephthalat-Gegenständen (80) ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, bei der jede laufende Blasform (24, 40) so gestaltet ist, daß sie Gegenstände (80) mit einstückigen Henkein formt.