DE7218213U - Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffhohlkörpern nach dem Blasverfahren - Google Patents

Description

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MESSER GRIESHEIM GMBH MG

6000 Frankfurt/Main

Kennwort: Kunststoffhohlkörper

Erfinder: J. Hesse

J. Schmidt
Trappmann

vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffhohlkörpern

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffhohlkörpern nach dem Blasverfahren. Bei diesem Herstellungsverfahren wird ein endloser Kunststoffschlauch extrudiert und in noch warmplastischem Zustand in eine Blasform geführt. Die offenen Enden des Schlauches werden durch Heißsiegelung abgequetscht. Das Schlauchstück zwischen den Abquetschstellen wird aufgeblasen und legt sich an die Wandung der Blasform an. Hierauf wird der so geformte Kunststoff hohlkörper gekühlt und aus der Form genommen.

Das Einbringen der Gase in den zu bildenden Hohlkörper erfolgt durch dnen Blasdorn. Es sind mehrere derartige Verfahren zum Aufblasen und Kühlen von Kunststoffhohlkörpern bekannt. Nach dem ältesten Verfahren wird der Formling durch Preßluft aufgeweitet und dann noch so lange mit Preßluft gespült, bis er sich so weit abgekühlt hat, daß er aus der Form entnommen werden kann. Bei diesem Verfahren ist die Taktzeit relativ lang, da die Kühlwirkung der Preßluft naturgemäß gering ist. Man hat deshalb schon bald versucht, die Kühlperiode zu verringern, indem man die Form im Kreislauf mit Wasser oder einer Sole kühlt oder flüssiges Kohlendioxid in den Formling einsprüht. Obwohl die Taktzeit auf diese Weise verringert werden konnte, hat dieses Verfahren doch eine Reihe von Nachteilen. Einmal benötigt man zwei

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Zuleitungen, nämlich für die Preßluft und für das flüssige ¹^ Kohlendioxid. Dadurch erhält der Blasdorn einen seh?großen Durchmesser und kann somit bei kleineren Hohlkörpern praktisch nicht eingesetzt werden. Es verdoppelt sich der Aufwand an Steuerungsorganen, da sowohl die Preßluft als auch das flüssige Kohlendioxid im Arbeitstakt der Maschine in den Formling eingedrückt werden muß. Ferner muß man verhindern, daß das Kohlendioxid in Form von Schnee ausfällt, d.h. man muß über dem Tripelpunkt von Kohlendioxid, also oberhalb von 4,2 atü Druck arbeiten. Außerdem muß verhindert werden, daß flüssiges Kohlendioxid auf die Innenwand des Kunststoffhohlkörpers gelangt, da sich sonst durch den Kälteschock Materialfehler ergeben können. Die genannten Verfahren sind beispielsweise in der Deutschen Auslegeschrift 1 272 525 und der Deutschen Offenlegungeohrift 1 479 162 beschrieben worden. In diesem Zusammenhang ist auch angeregt worden, statt mit flüsssigem Kohlendioxid mit flüssigem Stickstoff zu arbeiten, um die Taktzeit weiter zu verkürzen, da die KUhlwirkung von flüssigem Stickstoff viel intensiver ist als die von flüssigem Kohlendioxid. Diese Verfahrensweise hat sich bis heute nicht durchsetzen können, da Materialbeschädigungen durch Kälteschooks unvermeidlich sind. In der Deutschen Offenlegungsschrift 1 479 162 wird deshalb vorgeschlagen, den flüssigen Stickstoff nicht direkt duroh den Blasdorn einzusprühen, sondern ihn entweder in den Spülluftkanal einzusprühen oder ihn nur als Kühlmedium für die Spülluft in einem Wärmeaustauscher zu benutzen. Es ist offensichtlich, daß auf diese Weise die extreme Kühlwirkung des flüssigen Stickstoffes nicht voll ausgenutzt werden kann und die Verfahrensweise deshalb unwirtschaftlich ist. Es besteht außerdem weiterhin der Nachteil, daß mit zwei Kreisläufen, nämlich einem Preßluft- und einem Stickstoffkreislauf, gearbeitet werden muß.

Aus der Deutsohen Offenlegungsschrift 1 805 011 ist es ferner bekannt, das Kühlmittel direkt in den Formling zu sprühen, also ohne vorheriges Aufweiten duroh Preßluft. Es ist offensichtlich, daß eine derartige Verfahrensweise mit flüssigem

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Kohlendioxid nicht möglich 1st« da sioh wegen der bei Sprühbeginn unvermeidlich eintretenden Druokabsenkung Kohlendioxidschnee bildet. Bei der Verwendung von flüssigem Stickstoff in einer /orriohtung gemäß der Deutschen Offenleguiigsschrift 1 805 011 kommt unweigerlioh flüssiger Stickstoff mit der Innenwand des Formlinge in Berührung, was die genannten Nachteile hat. Demgemäß wird in der Deutschen Offenlegungssohrift 1 8O5 011 auch bevorzugt« den Formling zunäohst mit Preßluft aufzuweiten. Ein direktes Einsprühen eines verflüssigten Oases Als Kühlmittel kommt demnach allenfalls bei hochsiedenden Gasen, beispielsweise einigen Fluorkohlenwasserstoffen, infrage.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffhohlkörpern naoh dem Blasverfahren zu schaffen, welche es gestattet, das Aufweisten und Kühlen des Hohlkörpers mit einem einzigen Medium, einem tiefkalten verflüssigten Gas, durchzuführen, welohes zudem duroh eine einzige Leitung in den Formling gelangt. Es soll also die bei Verfahren dieser Art bisher Ubliohe Zweiteilung in eine Blasphare und in eine Kühlphase mit jeweils verschiedenen Medien durch eine einzige Phase mit einem einzigen Medium ersetzt werden.

Es wurde nun eine Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffhohlkörpern nach dem Blasverfahren gefunden, bestehend aus einer den Kunststoffhohlkörper aufnehmenden Form und einem in die Form hineinragenden Blasdorn, weloher duroh eine Leitung und ein im Masohlnenarbeitstakt gesteuertes Ventil mit einem tiefkaltes verflüssigtes Gas enthaldenden Behälter verbunden ist, bei der gemäß der Erfindung die Leitung zwischen Ventil und Blasdorn sowie der Blasdorn selbst eine hohe Wärmespeicherkapazität hat.

Als tiefsiedendes Gas kommt in erster Linie Stickstoff und Argon in Betraoht, Jedooh können auoh andere Gase, wie beispielsweise tiefsiedende Fluorkohlenwasserstoffe, verwendet werden. Wenn daher in den folgenden Ausführungen von Stickstoff die Rede 1st, so bedeutet dies nioht, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung auf die Verwendung von Stickstoff beschränkt ist.

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Vor Beginn der Blasphase befinder sich im Blasdorn und in dem LeitungsstUck zwischen Blasdorn und Ventil verdampfter, also gasförmiger Stickstoff mit verhältnismäßig kotier Temperatur, Der Stiokstoff ist dabei verdampft infolge der WKrmeeinstrahlung aus der warmen Umgebung in den Blasdorn und in die Blasleitung, Beim Beginn der Blasphase öffnet das im Mschinenarbeitstakt gesteuerte Ventil und es strömt flüssiger Stiokstoff aus einem unter Durck stehenden Speicherbehälter nach. Da Jedoch der Bladdorn und die ihm angeschlossene Leitung warm sind, verdampft dieser flüssige Stickstoff unter stärker Volumenvergrößerung (Fig. 1) sofort, so daß aus dem Blasdorn zunächst nur gasförmiger Stickstoff austritt. Dadurch wird der Formling aufgeweitet und unter Umständen bereits in seine endgültige Form gebracht (Fig. 2 und 3). Durch die Stickstoffverdampfung kühlen sioh nun Blasdorn und Leitung stark ab, so daß der Stickstoff nur noch teilweise verdampft und ein Gas-Flüssigkeit-Gemisch in den bereits zumindest weitgehend aufgeweiteten Formling strömt und diesen abkühlt. Es ist sehr vorteilhaft, in dieser Endphase den Kunststoff hohlkörper bei v. weiterem Einströmen des flüssigen Stickstoffes druckzuentlasten (Fig. 4). Dies kann z.B. durch Anheben des Blasdorns oder über ein Dreiwegeventil gesohehen. Durch die plötzliche Druokabsenkung wird der aus dem Blasdorn austretende flüssige Stiokstoff sehr fein versprüht, so daß für den Werkstoff keine Gefahr eines Kältesohocks besteht. Die Gefahr eines Kältesohooks ist jedoch in der Endphase sowieso nicht mehr so groß, da dann der Kunststoffhohlkörper bereits seine endgültige Form hat. Viel wichtiger 1st es, sicherzustellen, daß beim ersten Einströmen von flüssigem Stickstoff keine Flüssigkeitströpfchen unmittelbar mit der Innenwand des Formlings in Berührung kommen. Zu diesem Zweok wird der Austrittsquersohnitt des Blasdorns und der Speioherdruök im Stiokstofftank so eingestellt, daß beim Beginn der Blasphase der gasförmige Stiokstoff annähernd mit Schallgeschwindigkeit aus dem Blasdorn austritt. Sobald in dieser Gasströmung die ersten Flüssigkeitströpfohen erscheinen, werden diese am Austritt des Blasdorns vernebelt und somit feiner zerteilt als es mit einer Sprühdüse möglioh

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wäre. Durch diese feine Vernebelung ist sichergestellt, daß bei Beginn der Abkühlung kein flüssiger Stickstoff auf die Innenwand des Formlings gelangt.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung muß der Blasdorn und das Leitungsstück zwischen Blasdorn und Ventil eine so hohe Wärmespeioherkapazität haben, daß beim Beginn der Blasphase genügend Stickstoff verdampfen kann. Ist die Wärmespeicherkapazität zu gering, so ist es erforderlich, den Blasdorn und evtl. auch die Leitung zu beheizen Fig. 5, Pos. 3. Ferner ist es wichtig, das im Maschinenarbeitstakt gesteuerte Ventil so dicht wie konstruktiv mögUch an den Blasdorn zu setzen. Hierdurch wird erreicht, daß sioh nach dem Schlies· sen des Ventils nur eine geringe Menge flüssigen Stickstoffs in der Leitung und im Blasdorn befindet. Diese geringe Menge verdampft sehr schnell, so daß Blasdorn und Leitung schnell wieder WSrme speichern.

Bei sehr langen Kunststoffhohlkörpern ist es zweckmäßig, die Austrittsöffnung des Blasdorns als Lavaldüse auszubilden. Bei großen Kunststoffhohlkörpern kann es auch zweckmäßig werden, mehrere Austrittsöffnungen im Blasdorn vorzusehen.

Die erfindungs,jemäße Vorrichtung hat folgende Vorteile:

Der Kälteinhalt des tiefkalten verflüssigten Gases kann voll ausgenutzt werden, da es direkt in flüssiger Form in den Formling gelangt, ohne daß es z.3. in die Blasluft eingesprüht wird oder als Kühlmedium in einem Wärmeaustauscher dient. Obwohl ein tiefsiedendes verflüssigtes Gas verwendet wird, ist es r.ioht nötig, den Formling zunächst über eine separate Leitung mit ein?m gasförmigen Medium aufzublasen. Die Anlage wird also vereinfacht., da keine getrennten Rohrleitungen notwendig sind. Die Taktzeit wird wesentlich verringert, weil die Blasphase und die KUhlphase nicht mehr voneinander getrennt sind, sondern ineinander übergehen. Beim Beginn des KUhlens wird die im Oasstrom transportierte Flüssigkeit vernebelt, die winzigen Tropfohen werden auoh innerhalb des Formlinge von der Gasströmung weiter transportiert und kühlen

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diese fortlaufend duroh Verdampfen der Tropfohen selbst. Deshalb 1st eine weniger genaue Anpassung des Bladdorns an die Hohlkörperform erforderlioh, wie es der Fall 1st, wenn das Flüssiggas duroh SprUhdüsen eingeführt wird. Auoh die Druckentlastung, bereits während der letzten Phase des Einströmens des flüssigen Oases, verringert die Taktzeit.

Es sind keine Pumpen und Gebläse erforderlioh zur Erzeugung des Blasdruokes für die Preßluft und des Flüssigkeitsdruckes, wie beispielsweise für Kohlendioxid und Preßluft. Vielmehr kann im Speicherbehälter ein in weiten Grenzen beliebiger Druck, beispielsweise des Stiokstoffes bis 20 atü, eingestellt werden. Durch die hohe Gasgeschwindigkeit am Blasdornaustritt infolge des vergleichsweise hohen Vordruckes und der starken Volumenausdehnung bei der Verdampfung des verflüssigten tiefkalten Gases ergibt sioh eine stark turbulente Strömung des Gases im Formling selbst und damit ein vergrößerter Wärmeübergang. Da eine zweite Leitung für ein separates Blasmedium entfällt, ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nur ein kleiner Blasdorn erforderlich und somit das Verfahren auoh dann durohführbar, wenn kleine Kunststoffhohlkörper geblasen werden sollen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert werden.

Es zeigen:

Fig. 1 bis 4 verschiedene Phasen des Aufweitens und Kühlens eines Kunststoffhohlkörpers;

Fig. 5 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in schematisoher Form.

Bei den in Fig. 1 bis 4 dargestellten Phasen zeigt Fig. 1 den Zustand bei Beginn des Arbeitstaktes. Aus dem Blasdorn 3 tritt gasförmiger Stickstoff aus und weitet den Kunststoffhohlkörper 1 auf.

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In Fig. 2 hat der Kunststoffhohlkörper 1 schon fast seine endgültige Form erreicht und erste Tröpfohen von flüssigem Stiokstoff treten auf.

In Flg. 3 hat der Kunststoffhohlkörper 1 seine endgültige Form erreicht und liegt an der zweiteiligen Form 2 an. Es strömt zunehmend mehr flüssiger Stickstoff duroh den Blasdorn ,3.

Fig. 4 zeigt die Endphase des Arbeitstaktes. Naoh während flüssiger Stickstoff einströmt, wird der Blasdorn abgehoben.

Duroh die plötzliche Druokabsenkung wird der aus dem Blasdorn austretende flüssige Stickstoff sehr fein versprüht, so daß für den Werkstoff keine Gefahr eines Kältesohooks besteht.

Fig. 5 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung in vereinfachter Form. Der Kunststoffhohlkörper 1 befindet sich bereits aufgeweitet in der zweiteiligen Form 2. über den Blasdorn 3, das Leitungsstüok 4, das im Maschinenarbeitstakt gesteuerte Ventil 5 und die Leitung 6 wird dem Kunststoffhohlkörper 1 flüssiger Stickstoff aus dem Speicher 7 zugeführt. Das Leltungsetück 4 hat ebenso wie der Blasdorn 3 eine große Wärmespeioherkapazität. Der Blasdorn 3 kann in bekannter Weise zum Entlüften von der Form 2 abgehoben werden. Um das LeitungsstUck 4 ist eine Heizung 8 angeordnet, welche sicherstellt, daß auf jeden Fall bei Blasbeginn nur gasförmiger Stickstoff aus dem Blasdorn 3 austritt. Das Ablaßventil 9 ermöglicht es, bei Inbetriebnahme der Maschine, die Leitung mit Stickstoff zu spülen und auf die Betriebstemperatur abzukühlen.

15.2.1973
Ba/fr

Claims (1)

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   Ansprüche

   1. Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffhohlkörpern naah dem Blasverfahren, bestehend aus einer den Kunststoffhohlkörper aufnehmenden Form und einem in die Form hineinragenden Blasdorn, welcher durch eine Leitung und ein im Maschinenarbeitstakt gesteuertes Ventil mit einem tiefkaltes verflüssigtes Gas enthaltenden Behälter verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung zwischen Ventil und Blasdorn sowie der Blasdorn selbst eine hohe Wärmespeicherkapazität hat.

   2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung zwischen Ventil und Blasdorn und/oder der Blasdorn selbst beheizbar sind.

   3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung zwischen Ventil und Blasdorn so kurz wie konstruktiv möglich ausgeführt wird.

   4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnung des Blasdorns als Lavaldüse ausgebildet ist.

   15.2.1973
   St/fr