DK153300B - Fremgangsmaade til fremstilling af et hullegeme af plastmateriale - Google Patents

Description

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til fremstilling af et hul legeme ud fra et aflangt, i hovedsagen cylindrisk råemne af polyethylenglycol-terephtalat, hvoraf en del skal danne hullegemets hals, ved hvilken fremgangsmåde der først ved udvidelse af råemnet tilvejebringes et præformet emne i amorf tilstand, hvorpå det præformede emne i en støbeform og ved en temperatur, der i det mindste er lidt højere end glasovergangstemperaturen, udvides til dannelse af hullegemet i biaksialt orienteret tilstand.

Der kendes forskellige metoder til fremstilling af hullegemer af plastmateriale, f. eks. flasker, beholdere, dunke, hvilke metoder går ud på at tilvejebringe et emne på vilkårlig måde, f. eks. ekstrusion eller sprøjtestøbning, hvorefter emnet udvides ved blæsning i en sædvanligvis todelt form.

Det er kendt at foretage en sådan operation ved en temperatur, der ligger over glasovergangstemperaturen, således at der ved biaksial trækning opnås en biaksialt orienteret tilstand, hvorpå emnet afkøles til bibeholdelse af denne ved udvidelsen opnåede biaksialt orienterede tilstand. Formålet med denne biaksiale trækning er at meddele plastmaterialet fordelagtige egenskaber hvad angår den mekaniske styrke og holdbarhed.

Ved sådanne metoder har man tidligere foreslået, efter fastholdelse af emnet ved den del af emnet, der skal danne beholderhalsen, i det indre af en blæseform og før blæseoperationen indledes, at udsætte emnet for en aksial trækning, hvorved emnet får en uniaksialt orienteret tilstand før det udvides radialt.

Denne aksiale trækning finder sædvanligvis sted ved hjælp af en finger, der glider ind i emnet.

De kendte metoder er dog ikke helt tilfredsstillende og giver navnlig ikke mulighed for blot ved blæsning at opnå hullegemer med stor radial dimension og lille diameter ved halsen. Den til rådighed værende godstykkelse af emnet er lig med godstykkelsen ved beholderhalsen, hvorfor der er en fysisk grænse for de mulige geometriske former, hullegemet kan bibringes.

Man har forsøgt at løse dette problem, jfr. USA-patent 3.754.851, ved at anvende et emne med en fortykkelse under halspartiet, men der opstår væsentlige vanskeligheder ved fremstillingen af emnet ved ekstrusion eller ved sprøjtestøbning, eftersom kontrollen af godstykkelserne er ret vanskelig og den senere formning af emnet kræver en særlig kritisk regulering af temperaturforskellene .

Ansøgeren har tidligere foreslået en fremgangsmåde til fremstilling af hullegemer, hvor hele legemet, iberegnet halsen, bibringes en biaksialt orienteret tilstand, men dette indebærer en stor radial deformation af halsen, hvilket kan være vanskeligt og endog umuligt med de eksisterende emner.

Opfindelsen tager sigte på at afhjælpe disse ulemper og giver anvisning på en fremgangsmåde, hvor der opnås mulighed for at undgå de ovenfor nævnte geometriske og teknologiske begrænsninger. Fremgangsmåden ifølge opfindelsen giver endvidere mulighed for en øget produktivitet ved fremstillingen af emnerne til sådanne hullegemer, eventuelt en vægtbesparelse og i det tilfælde, hvor emnet fremstilles ved sprøjtestøbning og/eller blæsning, er der mulighed for at øge forholdet mellem emnelængde og emnediameter, hvilket forhold normalt begrænses af betragtninger vedrørende fastholdelsen af kernen i støbeformen.

Opfindelsen giver også mulighed for en nemmere fremstilling af hullegemer med biaksialt orienteret materialetilstand overalt og navnlig i halspartiet.

Opfindelsen tager også sigte på en nemmere fremstilling af hullegemer af særlig type, navnlig aerosolbeholdere .

Med henblik herpå er en fremgangsmåde ifølge opfindelsen ejendommelig ved, at der ved aksial trækning ved en temperatur, der i det mindste er lidt højere end glasovergangstemperaturen, tilvejebringes en væsentlig reduktion af det præformede emnes diameter, også i nævnte del, der skal danne hullegemets hals.

Opfindelsen giver mulighed for at anvende emner, som har en større diameter end diameteren af halsen på det hullegeme, der skal fremstilles, hvilket indebærer at emnets godstykkelse, for en samme vægt af plastmateriale, bliver mindre, hvorved der kræves mindre tid til afkøling, hvilket igen indebærer en øget produktivitet ved fremstillingen af emnerne. En hurtigere afkøling af emnet giver også mulighed for at fiksere materialet i en særlig fordelagtig amorf tilstand.

Hensigtsmæssigt kan udvidelsen af råemnet og trækningen af det præformede emne foretages i et sådant omfang, der der for slutemnet opnås en biaksialt orienteret materialetilstand. Fordelen herved er, at denne tilstand også opnås i halsen, selv om denne har lille diameter.

Hensigtsmæssigt bringes det præformede emne til at størkne i den biaksialt orienterede tilstand, hvorpå det udsættes for en stabiliserende varmebehandling, inden det udvides i støbeformen.

Det er hensigtsmæssigt ved trækning at forlængde det præformede emne med mindst 20% og at bibringe det en diameterreduktion på mindst 20%.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen er særlig egnet til fremstilling af aerosolbeholdere, idet trækningen hensigtsmæssigt kan foretages under anvendelse af et aerosolventilrør, hvorpå ventilen fastholdes af det præformede emnes væg under reduktion af emnets diameter. Fordelen herved liger i, at emnet kan formblæses gennem ventilen, medens man forhindrer den del, der omgiver ventilen i at udvide sig.

Opfindelsen forklares nærmere i det følgende under henvisning til den skematiske tegning, hvor fig. 1 viser et aksialt snit gennem et ved ekstrusions-blæsning tilvejebragt emne, før trækning af emnet, fig. 2 emnet efter trækning, fig. 2a emnet efter varmestabilisering, fig. 3 et snit gennem hullegemet med en del af støbeformen, fig. 4 et aksialt snit gennem et ved sprøjtestøbning og blæsning tilvejebragt emne, fig. 5 det samme emne efter trækning, og fig. 6 et snit gennem hul legemet med en del af støbeformen.

Der henvises først til fig. 1 til 3.

Man ønsker at fremstille et hullegeme, f. eks. en flaske, som skal være trykstærk og som f. eks. er beregnet til at indeholde kulsyreholdige væsker og som er transparent og er i stand til at tåle store temperaturpåvirkninger eksempelvis ved sterilisering. Med henblik herpå tilvejebringer man på almindelig måde et emne af eksempelvis polyethylenglycol-terephthalat. Derefter behandles emnet på normal måde i en støbeform, der f. eks. består af to dele med et hulrum svarende til den ønskede form for emnet og med kraftig nedkølede vægge. Emnet udvides ved indføring af et temperaturreguleret fluidum under tryk, indtil emnet er bragt i anlæg mod støbeformens indervæg. Emnet afkøles hurtigt ved kontakt med støbeformen, hvorved emnets materiale får en amorf struktur. Derefter tages emnet fra støbeformen og emnet har den i fig. 1 viste form med en øvre del 1, der i det følgende betegnes ring, en i det væsentlige cylindriske krop 2 og en bund 3.

Oven over ringen 1 findes der en flad zone 4, der svarer til den del af emnet, der fastholdes mellem de to dele af støbeformen, når disse to dele lukkes om emnet, således at emnet kan fastholdes inden i støbeformen før og under blæseoperationen. Den nævnte del 4 skal senere på i og for sig kendt måde skæres bort som vist i fig. 2.

Efter bortskæring af den nævnte del 4 opvarmes emnet op til en temperatur, der ligger indtil 30° over glasovergangstemperaturen. Ved en differentiel opvarmning, eksempelvis ved stråleopvarmning af den øvre del af emnet, bibringes området 2a en middeltemperatur, der i er større end materialets temperatur i den nederste del af kroppen 2 og i bunden 3.

Det således opvarmede emne anbringes derefter i blæseformen 8, hvori emnet fastholdes ved den øvre del af støbeformen, som nøje følger formen af ringen 1.

Snarest muligt derefter indfører man inden i emnet en skydestang 5, som kan bevæge sig aksialt og som skubber bunden 3, hvorved emnet strækkes, samtidigt med at dets diameter og dets godstykkelse reduceres. Fig. 2 viser det trukne emne. Som følge af temperaturforskellen mellem området 2a og resten af det oprindelige emne, er emnet blevet smallere i området 6, svarende til området 2a end i området 7, svarende til den nederste del af kroppen 2. Det er det nævnte område 6, der senere skal tjene til frembringelse af hullegemets hals. Det bemærkes, at man for overskueligheds skyld har tegnet diameterformindskelsen i området 6 større end i realiteten.

Det trukne emne har en længde, der er mindst 1,2 gange større end længden af det i fig. 1 viste udgangsemne .

Når emnet ved trækning har fået den ønskede længde og den i fig. 2 viste form, befinder materialet sig endnu over glasovergangstemperaturen. Det kan være fordelagtigt på dette tidspunkt at kontrollere temperaturen i emnet og at vente med den senere blæseopera-tion, til hele emnet har fået en ensartet temperatur.

Derefter foretages den endelige blæseoperation, således at emnet udvider sig radialt til opnåelse af den i fig. 3 viste form. Fig. 3 viser hullegemets endelige form samt en del af den øvre part af emnet svarende til ringen i en del af støbeformen 8. Efter fjernelse fra støbeformen bortskæres den øvre del 1, hvorved man opnår flasken i den ønskede slutform.

Den radiale udvidelse foretages fortrinsvis i et sådant omfang, at hullegemet overalt har en diameter, ) der er mindst 1,2 gange større end diameteren i den tilsvarende del af det i fig. 2 viste emne.

Den biaksialt orienterede tilstand, som opnås i materialet ved afslutningen af blæseoperationen, bibeholdes.

i Blæseoperationen kan hensigtsmæssigt efterfølges af en såkaldt termofiksering, dvs. en temperaturforøgelse, der ophæver de resterende indre spændinger, hvilken varmebehandling finder sted ved en temperatur på f. eks. 180 til 200°C.

) Man har særlig interesse i at kontrollere tempe raturerne under blæseoperationen, navnlig under den afsluttende del. Eksempelvis kan det i fig. 2 viste trukne emne, når det er anbragt i støbeformen 8, under den indledende del af blæseoperationen have en tempera- > tur der er større end glasovergangstemperaturen, hvorefter materialet ved den afsluttende del af blæseoperat ionen når ned til en temperatur, der ligger under denne overgangstemperatur, hvorved spændingerne fikse-res i biorienteret tilstand. Den endelige termofikse- > ring finder da fortrinsvis sted ved kontakt med de opvarmede vægge af støbeformen. Det bemærkes, at det også er muligt at anvende en støbeform med kolde vægge og at foretage varmebehandlingen efter fjernelse af legemet fra støbeformen.

i Det bemærkes, under henvisning til det i fig. 1 til 3 viste udførelseseksempel, at diameteren af emnets krop 2, i den i fig. 1 viste tilstand, er mindre eller højst lig med diameteren af flaskehalsen, således at dder er mulighed for at placere det i fig. 1 viste emne i støbeformen 8 og for at udsætte emnet for trækning ved hjælp af stangen, hvorpå den endelige blæseopera-tion indledes.

Det bemærkes, at det også ville være nødvendigt at reducere emnets diameter uden for støbeformen i det tilfælde, hvor emnets diameter før den aksiale træk-) ning, til trods for den radiale udvidelse af halsen under den afsluttende del af blæseoperationen, fortsat er større end diameteren af hullegemets hals.

Som en anden mulighed kan skydes tangen 5 indføres i det opvarmede emne, uden at man behøver at an-> bringe emnet i støbeformen. Fig. 2 viser det trukne og diameterformindskede emne ved afslutningen af denne operation.

Fortrinsvis har det trukne emne en længde, der er 2,8 til 3 gange større end længden af det i fig. 1 ) viste oprindelige emne.

Emnet udsættes derfor for en radial udvidelse og varmebehandles til termostabilisering med henblik på at frigive de resterende indre spændinger, hvilken varmebehandling finder sted ved en temperatur på ca. 180°C, i dvs. ved en temperatur der er større end krystalliseringstemperaturen for det anvendte polymermateriale (140°C).

Som følge af denne varmebehandling til stabilisering finder sted uden for støbeformen til fremstil-) ling af det endelige hullegeme, er der mulighed for en øget produktion.

Efter den stabiliserende varmebehandling har emnet den i fig. 2a viste form.

Derefter anbringer man emnet i blæseformen, og i emnet udvides, indtil der er opnået en diameter, der fortrinsvis er 3 til 3,3 gange diameteren af det biak- sialt orienterede emne, og indtil man har opnået den i fig. 3 viste form.

Den biaksialt orienterede tilstand, materialet har fået bibeholdes, og man konstaterer en mere ensartet fordeling af spændingerne og en større dimensionsstabilitet i de særlige fremstillede hullegemer.

Der henvises nu til fig. 4 til 6.

Man fremstiller eksempelvis ved sprøjtestøbning og blæsning et emne som vist i fig. 4, hvilket emne har en ringdel 11, en krop 12 og en bund 13. Diameteren af kroppen 12 er væsentlig større end diameteren ved halsen af det færdige fremstillede hullegeme 19.

Det i fig. 4 viste emne opvarmes til en temperatur, der i det mindste er lig med glasovergangstemperaturen, og uden for blæseformen udsættes emnet for trækning til formindskelse af emnets diameter, hvilket finder sted ved hjælp af en aksialt forskydelig stang 15, medens emnet fastholdes ved ringdelen 11.

Skydestangen 15 kan f.eks. bestå af et rør 15, der er forbundet med en aerosolventil 15a og det fremgår af fig. 5, at ventilen 15a, ved afslutningen af stangen 15's nedadgående bevægelse, på grund af diameterformindskelsen sidder fast i emnets væg 17.

Efter færdigtrækning har emnet stadigvæk en temperatur, der ligger i nærheden af eller er større end glasovergangstemperaturen - emnet kan i øvrigt opvarmes til denne temperatur - og man anbringer emnet i blæse-formen, hvorpå emnet blæses op gennem røret 15 og en ikke vist sideåbning. Det vil ses, at halsen 19 i dette udførelseseksempel ikke udvides radialt.

De opnåede hullegemer har en aksial trækstyrke på 10 til 13 kg/mm* og i omkredsretningen en styrke på 20 til 24 kg/mma.

Claims (8)

1. Fremgangsmåde til fremstilling af et hullegeme ud fra et aflangt, i hovedsagen cylindrisk råemne af polyethylenglycol-terephtalat, hvoraf en del skal danne hullegemets hals, ved hvilken fremgangsmåde der først ved udvidelse af råemnet tilvejebringes et præformet emne i amorf tilstand,, hvorpå det præformede emne i en støbeform og ved en temperatur, der i det mindste er lidt højere end glasovergangstemperaturen, udvides til dannelse af hullegemet i biaksialt orienteret tilstand, »kendetegnet ved, at der ved aksial trækning ved en temperatur, der i det mindste er lidt højere end glasovergangstemperaturen tilvejebringes en væsentlig reduktion af det præformede emnes diameter, også i nævnte del, der skal danne hullegemets hals. i

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kende tegnet ved, at udvidelsen af råemnet og trækningen af det præformede emne foretages i et sådant omfang, at det for slutemnet opnås en biaksialt orienteret materialetilstand.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 2, kende tegnet ved, at det præformede emne bringes til at størkne i den biaksialt orienterede tilstand og udsættes for en stabiliserende varmebehandling, inden det udvides i støbeformen.

4. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at det præformede emne ved trækning forlænges med mindst 20% og bibringes en diameterreduktion på mindst 20%.

5. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at trækningen foretages under anvendelse af et aerosolventilrør, og at ventilen derefter fastholdes af det præformede emnes væg under reduktionen af emnets diameter.

6. Fremgangsmåde ifølge krav 2 eller 3, kendetegnet ved, at det præformede emnes aksiale trækning foretages i et sådant omfang, at dets slut-længde er mindst 2,5 gange dets oprindelige længde.

7. Fremgangsmåde ifølge krav 2 eller 3, kendetegnet ved, at det præformede emne udvides i et sådant omfang, at dets slutdiameter er mindst 2,5 gange dets oprindelige diameter.

8. Fremgangsmåde ifølge krav 3, kendetegnet ved, at den stabiliserende varmebehandling foretages ved en temperatur, der er større end tempera- i turen for krystallisering af emnets materiale.