DE69117443T2

DE69117443T2 - Verfahren zum Blasformen von thermoplastischen Kunstharzen

Info

Publication number: DE69117443T2
Application number: DE69117443T
Authority: DE
Inventors: Salvador Casablanca Plaxats Olle
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-11-12
Filing date: 1991-10-30
Publication date: 1996-08-08
Anticipated expiration: 2011-10-31
Also published as: DE69117443D1; EP0486419A3; EP0486419B1; JPH04267123A; ES2084138T3; EP0486419A2; US5242653A

Description

Hintergrund und Umfeld der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Blasformen von thermoplastischen Kunststoffen oder Kunstharzen mit folgenden Verfahrensschritten: a) Einspritzen einer bestimmten Menge eines thermoplastischen Kunststoffes in wenigstens eine Form, die einen rohrförmigen Hohlraum hat, um auf diese Weise eine rohrförmige, erste Vorform herzustellen; b) Wärmebehandlung der ersten Vorform, um diese vom thermoplastischen in einen thermoelastischen Zustand zu bringen, um auf diese Weise eine molekulare Biorientierung zu ermöglichen; c) Extrudieren der wärmebehandelten, rohrförmigen, ersten Vorform; und d) eine Blasformung.

Stand der Technik

Extrusions-Blasformtechniken für Hohlkörper leiden üblicherweise an schwerwiegenden Nachteilen und Möglichkeitsbegrenzungen. Dabei entstehen im Fall von Einspritz- und Blasverformungstechniken Unregelmäßigkeiten im Gewicht, in der Wandstärke, in der Verschweißung, im zu recycelnden Material und in der Bemessung des Flaschenhalses, wobei fortlaufende Temperatureinstellungen in der Einspritzdüse notwendig sind, was wiederum zu Produkten von geringer Festigkeit und schlechtem Aussehen führt.
Im Fall der biorientierten Einspritz- und Blasverformung mit Kernen und Vorformen, wie sie im spanischen Patent Nr. 505 091 erläutert ist, ist es nicht leicht, Behälter mit Handgriffen, engen Hälsen oder abgeflachten Körpern zu erzielen, und es ist auch nicht möglich, ein einmal eingestelltes Gewicht zu verändern. In Vorformen von großer Dicke ist es schwierig, deren Temperatur gleichmäßig zu halten, um das Material wärmezubehandeln, wodurch in bestimmten Fällen ein vorheriges Kühlen oder Erwärmen notwendig ist. Dies ist energieaufwendig, erfordert mehr Zeit sowie Istallationen von erheblicher Komplexizität.
Die US-Tatentsohrift US-A-4 305 902 offenbart ein Verfahren zum Herstellen plastischer Gegenstände, bei dem ein thermoplastisches Material plastifiziert und in einer Menge angesammelt wird, die dazu ausreicht, den Artikel herzustellen, und das Material wird unter Druck aus dem angesammelten Körper in Richtung und durch ein Mundstück ausgestoßen; der Ausstoß des Materials durch das Mundstück unterwirft dieses Material nichtlinearen Scherkräften. Unabhängig davon stellt die Druckschrift US-A-4 305 902 wörtlich fest, daß "die Blasformmaschine an sich keinen Teil der vorliegenden Erfindung enthält".
Die US-Patentsohrift US-A-3 329 996 betrifft eine Vorrichtung zur Blasverformung von Kunststoff-Flaschen mit Hilfe von geblasenen Vorformlingen; bei dieser Vorrichtung kann die Dicke des geschlossenen Endes des Vorformlings reguliert werden, um ein Dünnerwerden während des Ausblasens des Vorformlings zu kompensieren. Diese Druckschrift lehrt jedoch nicht die Bildung eines rohrförmigen Fortsatzes, der sich vom geschlossenen Ende in ene axiale Richtung und koaxial in Bezua auf den Vorformling erstreckt.

Zusammenfassung der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren vermeidet die obengenannten Nachteile und ist dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmige, erste Vorform ein geschlossenes Ende und ein offenes Ende hat, wobei der Einspritz-Verfahrensschritt das Einspritzen des Kunststoffes längs einer ersten, axialen Richtung hat, die sich vom geschlossenen zum offenen Ende erstreckt; daß der Extrusions-Verfahrensschritt das Beaufschlagen des geschlossenen Endes in einer zweiten, axialen Richtung umfaßt, die zur ersten, axialen Richtung entgegengesetzt ist, um auf diese Weise eine zweite, hohle Vorform zu erzeugen; und daß der Verfahrensschritt des Blasformens die Blasverformung der zweiten Vorform nach außen gegen die Innenfläche einer Blasform beinhaltet, um ein molekular biorientiertes Fertigprodukt zu erzeugen, wobei Druckgas in das Innere der zweiten Vorform eingeleitet wird.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung umfaßt der Verfahrensschritt des Einspritzens die Herstellung eines rohrförmigen Fortsatzes, der sich vom geschlossenen Ende in einer ersten, axialen Riohtung erstreckt und in Bezug auf die rohrförmige, erste Vorform koaxial verläuft.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfaßt der Verfahrensschritt des Exorudierens das Beaufschlagen des Fortsatzes und des geschlossenen Endes in einer zweiten, axialen Richtung, um die zweite Vorform herzustellen.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Blasform mit einer axial beweglichen Bodenwand versehen, wobei der Verfahrensschritt des Blasformens das axiale Bewegen der Bodenwand mit einer gesteuerten Geschwindigkeit umfaßt, sodaß das Innenmaß der Blasform vergrößert wird und sodaß ein Fertigprodukt erzeugt wird, das eine kontrollierte Wanddicke aufweist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Im nachfolgenden werden die Zeichnungen erläutert und beschrieben, die den Verfahrensablauf der erfindungsgemäßen Verfahrens und der entsprechenden Vorrichtung darstellten:
Fig. 1 ist eine schematische Ansicht des Schrittes, in dem Kunststoff in eine Form eingespritzt wird, um einen heiß aufbereiteten Hohlkörper zu erzielen;
Fig. 2 zeigt den Hohlkörper nach Fig. 1, wobei in der Form mit Hilfe einer mechanischen Extrusionsvorrichtung ein geschlossenes Rohr gebildet worden ist;
Fig. 3 zeigt den Verfahrensschritt des Einsetzens des Kunststoffes in eine Blasform;
Fig. 4 zeigt eine Blasform, die mit einem beweglichen Boden versehen ist, wobei in der Blasform die endgültige Formgebung des Hohlkörpers begonnen wird;
Fig. 5 zeigt die endgültige Formgebung des Hohlkörpers in der Blasform, die auf die Verfahrensschritte nach den Fig. 3 und 4 anwendbar ist;
Fig. 6 ist eine perspektivische, schematische Darstellung, die die Gesamtheit der Hohikörper darstellt, die in ihren jeweiligen, relativen Stellungen zueinander die Vorrichtung bilden;
Fig. 7 ist eine Draufsicht, die eine vereinfachte Form einer Vorrichtung mit vier Vorformen darstellt, die in rechtwinkliger Anordnung zueinander stehen;
Fig. 8 ist eine der Fig. 7 ähnliche Figur, die den Rahmen für die Vorformen, die Fertigformen und die Betätigungszylinder zeigt.

Figurenbeschreibung

Eine Grundvoraussetzung der Erfindung besteht in der Vorbereitung der Hohlkörper mit Hilfe einer besonders Wärmebehandlung in einer Form, in der der Kunststoff so eingespritzt wird, daß er schnell vom thermoplastischen Zustand in den thermoelastischen Zustand überwechselt, was deshalb möglich ist, weil der Kunststoff in einen großräumigen, schmalen und rohrförmigen Hohlraum gelangt.
In Fig. 1 ist der erste Verfahrensschritt dargestellt, bei dem der Kunststoff mit Hilfe einer Einspritzdüse 1 in den rohrförmigen Hohlraum einer Form 2 eingespritzt wird, die ihrerseits einen rohrförmigen Körper 3 aufweist, der einen dünnen, großen Wandbereich hat, sowie einen inneren Fortsatz 4, der an seinem Vorderende angebracht ist. In diesem Zustand wird der zur Debatte stehende Hohlkörper der Wirkung von inneren, mechanischen und zueinander konzentrischen Formteilen unterworfen, die ihrerseits aus einer Extrusionsbuchse 5 bestehen, die im Form-Hohlraum vorgesehen ist, sowie aus einem Mantel 6, der die Innenwand dieser Form bildet, einer Verschlußhülse 7, einer Spülbuchse 8, einem Formgebungsstempel 9 und einer mittleren, in zwei Richtungen wirkenden Stange 10, wobei alle diese Teile sich koordiniert bewegen.
Danach werden der Formgebungsstempel 9 und die Stange 10 durch eine pneumatische Vorrichtung so bewegt, daß sie den Kunststoff im inneren Fortsatz 4 beaufschlagen, um in einem Vorblasvorgang einen geschlossenen Schlauch 11 zu bilden, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Ausgehend von dieser Lage besteht der nächste Verfahrensschritt im Fertigformen, wozu eine Blasform 12 verwendet wird.
Zu diesem Zweck drücken die Teile der mechanischen Vorrichtung den Kunststoff vollständig aus der Form 2 heraus und in die Blasform 12 hinein. Aus Fig. 3 geht hervor, daß der Blasvorgang von der Form 2 aus durchgeführt wird, die ihrerseits mit einer entsprechenden Druckluftvorrichtung versehen ist, und diese Form wird mithin gegenüber der Eintrittsöffnung der Blasform 12 angeordnet. Im Hinblick auf den thermoelastischen Zustand des Kunststoffes erzeugt der Blasvorgang einen langgestreckten Hohlkörper 13, der sich im Endstadium soweit ausdehnt, bis er an der Innenwand der Blasform 12 anliegt, wie dies aus Fig. 5 hervorgeht, in der der fertige Hohlkörper 14 dargestellt ist. Am Ende des Blasvorganges ziehen sich die Teile der mechanischen Vorrichtung der Form 2 zurück, um einen neuen Formvorgang zu beginnen.
Der beschriebene Vorgang umfaßt den optimalen Gebrauch eines beweglichen Bodens 15 der Blasform 12, wie er in Fig. 4 dargestellt ist, wobei dieser bewegliche Boden mit Hilfe einer Stange 16 von außen angetrieben wird. Ausgehend von der Stellung in Fig. 2 wird der Kunststoff in die Blasform 12 hineingedrückt und bildet in dieser einen allgemein kugelförmigen Körper 17 (Fig. 4), der mit der ebenen Vorderseite des beweglichen Bodens 15 in Berührung tritt.
Der bewegliche Boden 15 wird über die Stange 16 von einem Kühl-Öl durchströmt und weist Luftdurchlässe auf, die ein Vakuum bilden, das dann, wenn der Boden zurückgezogen wird, den Hohlkörper zur Stimwand der Form mitnimmt, von wo aus sich der Hohlkörper aufgrund der fortgesetzten Blaswirkung ausdehnt, um sich an die Innenform der Blasform anzupassen, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist.
Der sich so ergebende Hohlkörper 14 hat eine Rohrform 18, einen ebenen Boden 19 und einen Hals 20, wobei das herausragende Merkmal darin besteht, daß in allen Teilen des Hohlkörpers eine gleichmäßige Dicke erzielt wird, wie dies der Aufgabe entspricht, die am Anfang der Beschreibung genannt worden ist.
Nach der Fertigformung des Hohlkörpers 14 wird die Blasform 12 geöffnet und der Hohlkörper wird mit Hilfe der Blaswirkung abgestreift.
Diese Formvorgänge können gleichzeitig für mehrere Hohlkörper mit Hilfe entsprechender Formen durchgeführt werden, die den Kunststoff aufnehmen und die mit einer entsprechenden Anzahl von Blasformen zusammengebaut sind, wie dies aus den Fig. 6, 7 und 8 hervorgeht.
Fig. 6 gibt einen Gesamtüberblick der Bauteile der Vorrichtung bei einer Ausführungsform, bei der vier Vorformen 2 verwendet werden, ferner zwei Blasformen 12 und zwei Einspritodüsen 1.
Bei der dargestellten Ausführungsform hat die Vorrichtung gemäß Fig. 7 eine Drehwelle 21, die ein Drehkreuz 22 trägt, an dem 3-inspritz- und Extrusions-Vorformen 2 befestigt sind. Diese Formen 2, die kreuzweise rechtwinklig zueinander angeordnet sind, wirken axial mit zwei Fertigblasformen 12 zusammen, sowie mit zwei Einspritzdüsen 1 für die abwechselnde Zusammenarbeit der Formen 2 mit den verbleibenden Teilen der Vorrichtung.
Die Formen 2 haben ein Gehäuse, das eine Antriebsvorrichtung beherbergt, die ihrerseits aus einer zentralen, doppelt wirkenden Stange 10 besteht, einem dazu konzentrischen Formgebungsstempel 9, einer Spülbuchse 8, einer Verschlußhülse 7 und einer Extrusionsbuchse 5, wobei alle diese Teile aus den Fig. 1 bis 5 hervorgehen. Zwischen der Stange 10 und dem Stempel 9 befindet sich eine ringförmige Leitung 9b für Druckluft, die durch den Kopf 10a und den Ventilsitz 9a verschlossen wird, wie dies aus den Fig. 1 und 2 hervorgeht. Die Extrusionsbuchse 5 bewegt sich zwischen dem Mantel 6 und dem Gehäuse 2a der Form 2.
In der Form 2 befinden sich nicht dargestellte Fluiddurchlässe, nämlich ein Thermalöl-Durchlaß, ein Kühlflüssigkeits-Durchlaß sowie Luftdurchlässe, um das Material wärmezubehandeln.
Zum Antrieb der Vorrichtung mit den Formen 2 dienen die beiden Zylinder 23 und 24.
Der Zylinder 23 ist mit seiner Kolbenstange mit der zentralen, doppelt wirkenden Stange 10 verbunden sowie mit dem Formgebungsstempel 9.
Der Zylinder 24 treibt die Extrusionsbuchse 5 an.
Die Blasformen 12 umfassen zwei Formhälften, die dem Kopf der Vorform 2 zugeordnet sind. Die Blasformen 12 sind mit einem beweglichen Boden 15 versehen, der zu einer geführten, axialen Bewegung an einer Stange 16 angebracht ist. Die Stange 16 ist mit Durchlässen für Luft und Kühlflüssigkeit versehen.
Die beschriebenen Formsätze sind in einem Rahmen 25 montiert, der in Fig. 7 dargestellt ist und der entsprechend der Zahl der Formen ausgelegt ist, die ihrerseits die Vorrichtung bilden, und der im dargestellten Fall vier obere Vorformen 2 aufweist, die rechtwinklig mit zwei unteren Fertigblasformen 12 zusammenwirken, die in der Figur verdeckt sind. Der Rahmen 25 hat feststehende Querhäupter 26 sowie einstellbare Träger 27.
Um die Vorrichtung anzutreiben, ist eine Antriebsvorrichtung vorhanden, mit deren Hilfe die Formen 2 alternativ in beiden Richtungen um 90º verschwenkt werden können, ferner eine Vorrichtung zum Bewegen der Blasformen 12, um sie mit den entsprechenden Formen 2 in Verbindung zu bringen, eine Vorrichtung zum Öffnung und Schließen der beiden Blasformen 12, ehne Vorrichtung zum Betätigen des beweglichen Bodens 15 der Blasformen 12, eine Vorrichtung zum Einspritzen des Kunststoffs in die entsprechenden Formen 2 sowie die Zylinder 23 für die Vorgänge des Zxtrudierens, des Vorformens und des Fertigblasens.
In Fig. 8 ist ein Zylinder 29 zur alternativen Verschwenkung der Formen 2 mit Hilfe einer Verbindungsstange 29 und einer Kurbel 30 dargestellt.
Es wird nun die Wirkungsweise der Vorrichtung für einen Formzyklus beschrieben. Zu Beginn wird der thermoplastische Kunststoff mit Hilfe der Einspritzdüse 1 in die entsprechende Form 2 eingespritzt, wo er unmittelbar der oben erwähnten Wärmebehandlung unterworfen wird, die es ihm ermöglicht, vom thermoplastischen in den thermoelastischen Zustand überzugehen, wobei als Vorform ein Hohlkörper erzielt wird, wie er in Fig. 1 dargestellt ist, wobei diese Vorform eine zylindrische Form hat mit einem geschlossenen Ende, von dem aus sich ein innerer Fortsatz nach innen erstreckt.
Danach beginnt der Extrusionsschritt, an dem die Zylinder 23 und 24 mitwirken, indem sie die Bewegungen für die mit ihnen verbundenen Bauteile durchführen. Fig. 2 zeigt die Vorwärtsbewegung der doppelt wirkenden Stange 10 und des Formgebungsstempels 9, die dazu führt, daß der Kunststoff des inneren Fortsatzes 4 bewegt wird, der seinerseits einen geschlossenen Schlauch oder ein geschlossenes Rohr 11 bildet, das dicker ist als der Rest. In Fig. 3 ist der Beginn des Vorblasvorganges dargestellt, bei dem der Kunststoff in die Blasform 12 eindringt; mit Hilfe der Vorwärtsbewegung der Stange 30 und des Stempels 9, wobei sich der Kopf 10a vom Ventilsitz 9a trennt, wird der Weg der Preßluft freigemacht, die in der ringförmigen Leitung 9b enthalten ist, und durch die Vorwärtsbewegung der Verschlußhülse 7, die den Boden der Form 2 berührt, wird ein länglicher Hohlkörper 13 gebildet. Fig. 4 zeigt die Vorwärtsbewegung der Spülbuchse 8, die die Reste des Kunststoffes aus der Form 2 zur selben Zeit entfernt, in der in der Blasform 12 die Bildung des im wesentlichen kugelförmigen Körpers 17 beginnt, der seinerseits im mittleren Bereich der ebenen Fläche des beweglichen Bodens in seiner vorgeschobenen Stellung anhaftet. Gemäß Fig. 5 ist die Bildung des herzustellenden, fertigen Hohlkörpers 14 beendet, der aus der Rohrform 18, dem Hals 20 und dem Boden 19 besteht. In diesem Verfahrensschritt ist der bewegliche Boden 15 schrittweise bis an die Basis der Blasform zurückgezogen, wobei ein Unterdruck erzeugt wird, der den Hohlkörper 14 anzieht. In diesem Zustand kehrt die Form 2 in die Ausgangsstellung der Teile zurück. Danach wird die Blasform 12 geöffnet, um den fertigen Behälter durch einen Blasvorgang auszuwerfen.
Die herausragenden Vorteile, die durch den beschriebenen Vorgang erzeugt werden, bestehen im Einsparen von Zeit und Energie beim Durchführen der verschiedenen Verfahrensschritte, und zwar als Ergebnis des Wärmebehandlungsvorganges für den Kunststoff mit einem Übergang vom thermoplastischen in den thermoelastischen Zustand, wodurch es möglich wird, daß die biorientierten Hohlkörper direkt von einem Verfahrensschritt zum anderen gebracht werden. Ein weiterer, wesentlicher Vorteil besteht in der Tatsache, daß die fertig geformten Hohlkörper gleichmäßig dick sind, und zwar insbesondere die oberen und unteren Kanten der Flasche, die eine größere Festigkeit erfordern; dies steht im Gegensatz zu dem, was bei in üblicher Weise geblasenen Flaschen eintritt.

Claims

1. Verfahren zum Blasformen von thermoplastischem Kunststoff mit Hilfe der folgenden Verfahrensschritte:

a) Einspritzen einer bestimmten Menge eines thermoplastischen Kunststoffes in wenigstens eine Form (2), die einen rohrförmigen Hohlraum hat, um auf diese Weise eine rohrförmige, erste Vorform (3) herzustellen;

b) Wärmebehandlung der ersten Vorform (3), um diese vom thermoplastischen in einen thermoelastischen Zustand zu bringen, um auf diese Weise eine molekulare Biorientierung zu ermöglichen;

c) Extrudieren der wärmebehandelten, rohrförmigen, ersten Vorform (3); und

d) eine Blasformung,

dadurch gekennzeichnet,

- daß die rohrförmige, erste Vorform (3) ein geschlossenes Ende und ein offenes Ende hat, wobei der Einspritz-Verfahrensschritt das Einspritzen des Kunststoffes längs einer ersten, axialen Richtung hat, die sich vom geschlossenen zum offenen Ende erstreckt;

- daß der Extrusions-Verfahrensschritt das Beaufschlagen des geschlossenen Endes in einer zweiten, axialen Richtung umfaßt, die zur ersten, axialen Richtung entgegengesetzt ist, um auf diese Weise eine zweite, hohle Vorform (11) zu erzeugen; und

- daß der Verfahrensschritt des Blasformens die Blasverformung der zweiten Vorform nach außen gegen die Innenfläche einer Blasform (12) beinhaltet, um ein molekular biorientiertes Fertigprodukt (14) zu erzeugen, wobei Druckgas in das Innere der zweiten Vorform (11) eingeleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verfahrensschritt des Einspritzens das Herstellen eines rohrförmigen Ansatzes (4) umfaßt, der sich von dem geschlossenen Ende aus in die erste, axiale Richtung erstreckt und der in Bezug auf die rohrförmige, erste Vorform (3) koaxial verläuft.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verfahrensschritt des Extrudierens ein Beaufschlagen des Fortsatzes (4) und des geschlossenen Endes in der zweiten, axialen Richtung umfaßt, um auf diese Weise die zweite Vorform (11) herzustellen.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

- daß die Blasform (12) mit einer axial beweglichen Bodenwand (15) versehen ist, und

- daß der Verfahrensschritt des Blasformens das axiale Bewegen der Bodenwand (15) mit gesteuerter Geschwindigkeit umfaßt, so daß die innere Größe der Blasform (12) vergrößert wird, wobei ein Fertigprodukt erzeugt wird, das eine gesteuerte, kontrollierte Wanddicke aufweist.