NL8300210A - Werkwijze voor het vormen van holle thermoplastische voorwerpen. - Google Patents

Description

- 1 - * ..........

Werkwijze voor het vormen van holle thermoplastische voorwerpen.

Het is bekend gebruik te maken van in hoofdzaak rotatievorming of spuit- en blaasvormen voor de fabrikage van holle thermoplastische voorwerpen voorzien van een opening met ten opzichte van de afmetingen van 5 het voorwerp geringe afmetingen.

Rotatievorming kan worden gebruikt voor de fabrikage van bolvormige lichamen, zoals bollen voor het vormen van het buitenste deel van een lamp. Het thermoplastische materiaal wordt toegevoerd aan een 10 stalen of aluminiumvorm, samengesteld uit twee halfbolvormige mantels, waarna de vorm in een oven wordt geplaatst en om zijn hartlijn verdraaid om het materiaal uniform te verdelen, zodat het materiaal, na uitgehard te zijn, aanligt tegen de binnenwand van de vorm. Na 15 het afkoelen kan uit de vorm een holle bol worden genomen, die op alle punten een gelijkmatige dikte bezit, welk kenmerk van veel belang is voor het aldus gevormde voorwerp. De lange behandelingstijd, de kosten van de werkwijze en van de vormen en de noodzaak deze 20 laatste voortdurend te onderhouden, leveren bezwaren op, waardoor het rotatievormen nauwelijks industrieel kan worden toegepast, in het bijzonder niet voor het produceren van bollen voor lampen.

Anderzijds wordt het spuitgieten en het 25 blaasvormen op grote schaal toegepast voor de fabrikage van holle thermoplastische voorwerpen zoals houders, in het bijzonder flessen.

Bij deze werkwijze worden twee opeenvolgende fasen toegepast. Een voorvorm wordt verkregen door 30 spuitgieten en wordt bij een bepaalde temperatuur geblazen onder een gelijktijdig biaxia&l mechanisch strekken voor het verkrijgen van de uiteindelijke gewenste vorm. Het biaxiaal strekken is een zeer gevoelige bewerking. Bepaalde fysische eigenschappen 35 van het gereedgemaakte voorwerp, zoals de mechanische sterkte, de elasticiteit enz. hangen af van de nauwkeurige 8300210 ' ^ Si - 2 - uitvoering ervan.

Het spuitgieten en blaasvormen kan ofwel worden uitgevoerd in twee afzonderlijke fasen of in een-enkele fase al naar de vereiste mechanische eigen-5 - schappen en het gebruikte materiaal. Bij de uit twee fasen bestaande werkwijze wordt meer in het bijzonder de voorvorm afzonderlijk vervaardigd in een eerste inrichting, waarna in een tweede inrichting de voorvorm wordt verwarmd tot een voorafbepaalde temperatuur waarbij 10 het blazen en biaxiaal strekken plaatsvindt. Wanneer bijvoorbeeld polyetheentereftalaat wordt gebruikt, wordt het biaxiaal strekken uitgevoerd bij de glas-overgangs-temperatuur van de polymeer, welke kristalliseert onder strekomstandigheden, zodat het gereedgemaakte holle 15 lichaam bijzonder goede mechanische eigenschappen bezit.

Bij de werkwijze bestaande uit een enkele . fase wordt de voorvorm direkt gevormd en het holle lichaam is gereed wanneer de vooraf bepaalde temperatuur wordt bereikt tijdens het afkoelen van de voorvorm.

20 De complicaties bij deze werkwijze zullen in beide gevallen duidelijk zijn en hebben betrekking op de noodzaak biaxiaal mechanisch strekken uit te voeren met de daardoor veroorzaakte ingewikkeldheid van de vereiste inrichting.

25 Een dergelijke werkwijze is eveneens niet bruikbaar voor het vervaardigen van holvormige holle lichamen, zoals lampbollen, met bevredigende eigenschappen, in het bijzonder in verband met de niet gelijkmatige dikte van het gereedgemaakte voorwerp.

30 Het hoofddoel van de onderhavige uitvinding is nu het vervaardigen van holle lichamen uit thermoplastisch materiaal op een voldoend snelle, eenvoudige en direkte wijze, waardoor de complicaties van de bovenbeschreven bekende werkwijzen worden vermeden, 35 onder gebruikmaking van een werkwijze die geen kostbare of gecompliceerde inrichtingen yereist, zodat kleine series voorwerpen op industrieel geschikte wijze kunnen worden vervaardigd.

Een verder doel van de uitvinding is een 40 nauwkeurige vervaardiging mogelijk te maken in het 8300210 ar - 3 - bijzonder van bolvormige voorwerpen geschikt voor het vormen van lampbollen, die bijzonder goede fysische eigenschappen bezitten in het bijzonder voor wat betreft de gelijkmatige dikte van het gereed zijnde voorwerp.

5 Deze doelen worden nu volgens de onderhavige uitvinding bereikt door een werkwijze voor het vormen van holle thermoplastische voorwerpen, zoals lampbollen, voorzien van een opening die relatief klein is ten opzichte van de afmetingen van het voorwerp, welke 10 werkwijze is gekenmerkt doordat deze de volgende fasen omvat: Het vormen van een komvormige voorvorm waarvan het open einde is voorzien van een flens; het op afdichtende wijze verbinden van deze voorvorm aan een blaaskop die aan kan liggen tegen de flens en 15 deze vast kan houden? het aanbrengen van de met de blaaskop verbonden voorvorm in een vorm totdat deze. de werkzame stand inneemt waarbij de flens in de nabijheid ligt van, maar niet in aanraking is met het buitenoppervlak van de vorm; en het onderwerpen van de voorvorm aan een 20 vormbewerking voor het vervaardigen van het holle voorwerp » door het blazen van lucht met een progressief toenemende druk vanaf een beginwaarde nagenoeg gelijk aan nul, en bij een bepaalde temperatuur.

De uitvinding heeft eveneens betrekking 25 op een inrichting voor toepassing van de bovenbeschreven werkwijze.

Qe kenmerken en voordelen van de aangegeven werkwijze zullen nu nader worden toegelicht aan de hand van een beschrijving van een, de uitvinding niet 30 beperkende, uitvoeringsvorm weergegeven in de tekening.

De figuren van de tekening tonen drie verschillende bedrijfsfasen van de werkwijze, gezien in axiale doorsnede, waarbij: fig. 1 een voorvorm en blaaskop toont op 35 het moment dat deze met elkaar worden verbonden; fig. 2 de voorvorm en de blaaskop toont die op afdichtende wijze met elkaar zijn verbonden en zijn aangebracht in een vorm in de werkzame stand voorafgaand aan het blazen? en 40 fig. 3 het einde van de vormfase toont, waarbij 8300210 \ 4 Η - 4 - het blazen wordt beëindigd.

Zoals in het bijzonder blijkt uit fig. 1 wordt een komvormige voorvorm 1 uit thermoplastisch materiaal zoals polycarbonaat, methacrylaat, of dergelijke 5 van tevoren gereedgemaakt, bijv. door spuitgieten.

Deze voorvorm is aan zijn open einde voorzien van een omtreksfleris 2 en is bij zijn tegenover liggende einde 3 uitgevoerd als een bolvormige kap, waarvan de dikte iets kleiner is dan de dikte van het verdere deel 10 van de voorvorm. In dit verdere deel kan de dikte op geschikte wijze worden gevarieerd al naar gelang de vorm en de eigenschappen van het uiteindelijk te verkrijgen voorwerp.

Nadat de vervaardigde voorvorm tot omgevings-15 temperatuur is afgekoeld kan hij, op de in fig. 1 weergegeven wijze, worden verbonden toet een blaaskop 4.

Deze blaaskop 4 omvat een as 9 met een mantel 10 aangebracht op een deel daarvan. De met een motor verbonden as 9 eindigt in een flensrand 30, die 20 tegen de flens van de voorvorm aan kan komen te liggen, terwijl de as onafhankelijk van de mantel 10 kan worden gedraaid, daar de mantel 10 op zijn plaats wordt gehouden. Tussen de as en de mantel zijn daartoe legers 11 aangebracht.

Een ringvormige kraag 12 voorzien van 25 pakkingen 13 is aangebracht in het bovenste deel van de mantel 10 en daarin mondt een leiding 14 uit voor de toevoer van blaaslucht. Een leiding 15 is aangebracht. voor de afvoer van blaaslucht. Grijpers 16 voor het vasthouden van de voorvorm zijn aangebracht bij het 30 ondereinde van de as 9. Deze grijpers zijn scharnierend aangebracht op de blaaskop door middel van pennen 17, terwijl tussen de grijpers en de blaaskop veren 18 zijn aangebracht. Op de kop van de grijpers zijn legers 26 aangebracht, zodat zij om de vaste mantel 10 kunnen 35 verdraaien. Voor het openen en sluiten van de grijpers is de mantel 10 voorzien van een dubbelwerkende cilinder 19, waarvan het ondereinde 20 wigvormig is uitgevoerd.

De cilinder kan zich verplaatsen langs de mantel 10 en is inwendig voorzien van een zuiger 21, die vast 40 staat ten opzichte van de mantel en is voorzien van een 8300210 * ... »«·"'· - 5 - O-ring 22 voor pneumatische afdichting.

De wanden van de cilinder 19 zijn voorzien van een onderste opening 23 en van een bovenste opening 24 voor de toevoer van lucht vanaf het pneumatische circuit 5 voor de verplaatsing van de cilinder.

Elke grijper 16 eindigt bij zijn ondereinde in een haak 25, bestemd voor het vasthouden van de flens 2 van de voorvorm 1.

Om de voorvorm 1 aan de blaaskop vast te zetten 10 worden de delen gebracht in de stand als weergegeven in fig. 1, waarbij de grijpers 16 zich in hun open stand bevinden. Lucht wordt dan toegevoerd via de opening 23 aan de cilinder 19, zodanig dat deze naar beneden toe beweegt totdat het wigvormige einde 20 in aanraking komt 15 met de kop van de grijpers 16, waardoor deze dan gesloten worden om de flens van de voorvorm voor hèt tot stand brengen van de werkzame stand als weergegeven in fig. 2.

Om daarentegen de grijpers te openen kan lucht worden toegevoerd via de opening 24, waardoor de 20 cilinder 19 omhoog gaat en de grijpers worden vrijgemaakt.

In de gesloten stand van de grijpers als weergegeven in fig. 2, wordt de pneumatische afdichting tussen de blaaskop en de voorvorm tot stand gebracht door een pakking van het O-ring-type 27, die is aangebracht 25 in een ringvormige groef 28 die zich bevindt in de as 9 van de blaaskop 4. Wanneer de grijpers worden vastgezet om de flens van de voorvorm heen kan de voorvorm worden verhit, zodanig dat deze de geschikte voorafbepaalde temperatuur verkrijgt voor het uitvoeren van het uit-30 eindelijke vormen door blazen. Tot dit doel kan de vorminrichting zijn voorzien van een cilindrische infrarood kamer van bekend type, die omhoog kan worden gebracht totdat hij volledig de voorvorm omringt, die zich op de blaaskop bevindt. De blaaskop wordt dan met 35 constante snelheid gedraaid, zodanig dat de warmte die door de verwarmingskamer wordt uitgestraald gelijkmatig wordt verdeeld over het gehele oppervlak van de voorvorm.

Wanneer de voorvorm de vereiste temperatuur 40 heeft bereikt wordt de draaiing van de voorvorm onder- 8300210 4 - 6 - broken en de verwarmingskamer teruggetrokken door een neerwaartse beweging daarvan.

Op dat tijdstip wordt de uiteindelijke vorm direkt om de voorvorm heen gebracht en gesloten, zodat 5 de werkzame stand wordt bereikt als weergegeven in fig. 2.

De vorm bestaat uit twee halve mantels 5 en 6, die na bij elkaar gebracht te zijn, tezamen een bolvormige holte bepalen voor het vormen van het uiteindelijke voorwerp. Na het sluiten van de vorm door het naar 10 elkaar toebrengen van de twee halve mantels door een beweging om hun horizontale as, kan de blaaskop omlaag worden gebracht in een snelle beweging totdat de voorvorm zich binnen de vorm bevindt in de werkzame stand als weergegeven in fig. 2. Hierbij is het belang-15 rij.k, dat bij beëindiging van deze bewerking de door de grijpers vastgehouden flens van de voorvorm zich · in de direkte nabijheid bevindt van het buitenoppervlak 7 van de vorm, maar niet daarmee in aanraking, is. Op deze wijze ontstaat een smalle spleet tussen de mond 20 van de vorm en de hals van de voorvorm in de nabijheid van de flens.

De voorvorm, die zich op de bepaalde temperatuur bevindt geschikt .voor blazen, wordt nu geblazen in de stand zoals weergegeven in fig. 2.

25 Hierbij wordt dus perslucht toegevoerd aan de voorvorm via de leiding in een dusdanige hoeveelheid dat de druk progressief toeneemt vanaf een zeer lage beginwaarde, die dicht bij nul ligt, volgens een exponentiële druk-tijdfunktie. Tot dit doel kan de 30 blaaskop op geschikte wijze worden verbonden met een druk-tijdregelaar, die automatisch wordt bestuurd door een stromingsregelaar aangebracht in een secundair pneumatisch circuit stroomafwaarts van een drukreduceer-inrichting.

35 Door de toevoer van perslucht wordt een progressieve deformatie tot stand gebracht van de weekgemaakte voorvorm totdat deze gelijkmatig aanligt tegen het binnenoppervlak van de vorm, zodat na beëindiging van het blazen een bol 8 wordt verkregen 40 als weergegeven in fig. 3, welke bol een gelijkmatige 8300210 - 7 - dikte heeft en vrij is van fouten.

Na beëindiging van het blazen kunnen de twee halve mantels van de vorm worden weggenomen door verplaatsing om de horizontale as. Op dit moment wordt 5 het bolvormige voorwerp 8, dat nu tot zijn uiteindelijke vorm is gehard door afkoelen, nog steeds vastgehouden tegen de blaaskop door middel van de grijpers die inwerken op de flens.

Dan worden de grijpers geopend door de 10 hierboven beschreven pneumatische beweging, zodat de grijpers weer de stand gaan innemen als weergegeven in fig. 1.

Het gereedgemaakte voorwerp kan dan worden weggenomen en worden opgeslagen.

15 Een tweede mogelijke uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding is als volgt. Na het gereedmaken van de voorvorm door spuitgieten wordt deze zo snel mogelijk verbonden met de blaaskop en de afkoeling ervan in de werkzame stand als weergegeven in fig. 2 20 wordt gecontroleerd.

Na bereiken van de voorafbepaalde temperatuur geschikt voor het uiteindelijke vormen, wordt het blazen uitgevoerd op de wijze als hiervoor beschreven aan de hand van fig. 3.

25 Deze tweede uitvoeringsvorm is sneller en eenvoudiger maar de mechanische en fysische eigenschappen van het gereedzijnde voorwerp kunnen minder bevredigend zijn, doordat het spanningsvrij maken van het materiaal dat bij het eerste uitvoeringsvoorbeeld volledig plaats-30 vindt, wordt onderbroken doordat het blazen van het materiaal plaatsvindt voordat het materiaal de omgevingstemperatuur heeft bereikt. Dit leidt tot een geringere treksterkte van het uiteindelijke voorwerp. Het zal echter duidelijk zijn dat bij de tweede uitvoeringsvorm 35 het voordeel wordt bereikt dat minder thermische energie noodzakelijk is doordat de blaastemperatuur eenvoudig wordt bereikt door vasthouding van de warmte die in de voorvorm aanwezig is.

Uit de bovenstaande beschrijving zal in 40 elk geval duidelijk zijn, dat de uitvinding volledig 8300210 - 8 - voldoet aan de oorspronkelijk gestelde doeleinden voor het verschaffen van holle thermoplastische voorwerpen met een kleine opening, welke voorwerpen bijzonder goede fysische en mechanische eigenschappen bezitten zoals 5 sterkte, gelijkmatige dikte enz* Verder is de werkwijze bijzonder snel, eenvoudig en direkt uit te voeren met een inrichting die eenvoudig is en goedkoop is in vergelijking met de tot nu toe bekende inrichtingen.

In het bijzonder door de verbinding van 10 de blaaskop en de voorvorm op een mechanische en pneumatisch afdichtende wijze en door het blazen van de voorvorm met een progressief toenemende druk terwijl deze vast wordt gehouden maar onafhankelijk van de vorm, wordt de noodzaak vermeden van mechanisch strekken van 15 het voorwerp tijdens het blazen, terwijl bijzonder goede gelijkmatige dikte-eigenschappen worden verkregen.

Vanwege de eenvoud en de snelheid van de vereiste handelingen, zal eveneens duidelijk zijn dat de werkwijze volgens de uitvinding geschikt is 20 voor kleine aantallen voorwerpen die bijzonder goede fysische en mechanische eigenschappen bezitten*

Uiteraard kunnen vele wij.zigingen worden aangebracht zonder buiten de uitvindingsgedachte te vallen* 25 Geschikte materialen voor gebruik bij de werkwijze volgens de uitvinding omvatten alle thermoplastische materialen en in het bijzonder polycarbonaat, methacrylaat en polypropeen.

De voorvorm kan eveneens worden vervaardigd 30 door andere werkwijzen dan spuitgieten, terwijl ook andere typen flenzen kunnen worden gebruikt, die niet noodzakelijkerwijs van het vlakke cilindrische type moeten zijn.

- conclusies - 8300210

Claims (11)

1. Werkwijze voor het vormen van holle thermoplastische voorwerpen, zoals lampbollen, voorzien van een opening, die relatief klein is in vergelijking met de afmetingen van het voorwerp, met het ken- 5. e r k,dat de werkwijze ten minste de volgende fasen omvat: het vormen van een komvormige voorvorm waarvan het open einde is voorzien van een flens? het op afdichtende wijze verbinden van deze voorvorm aan een blaaskop die aan kan liggen tegen de flens en deze 10 vast kan houden? het aanbrengen van de met de blaaskop verbonden voorvorm in een vorm totdat deze de werkzame stand inneemt waarbij de flens in de nabijheid ligt vein, maar niet in aanraking is met het buitenoppervlak van de vorm? en het onderwerpen van de voorvorm aan een· 15 vormbewerking voor het vervaardigen van het holle voorwerp door het blazen van lucht met een progressief toenemende druk vanaf een beginwaarde nagenoeg gelijk aan nul, en bij een bepaalde temperatuur»

2. Werkwijze volgens conclusie l,met het 20 kenmerk, dat deze de volgende fasen omvat: het vervaardigen van de voorvorm, en afkoelen ervan tot omgevingstemperatuur, het verwannen tot de vooraf-bepaalde temperatuur voor het uitvoeren van het blazen en het uitvoeren van de vorming door blazen.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat deze de volgende fasen omvat: het vormen van de voorvorm, het af laten koelen daarvan tot de voorafbepaalde temperatuur voor het uitvoeren van het blazen en het daarna uitvoeren van het vormen 30 door blazen.

4· Inrichting voor toepassing van de werkwijze volgens één of meer der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de inrichting ten minste êën blaaskop omvat die eindigt in een flensrand geschikt 35 om aan te liggen tegen de flens van de voorvorm, en een 8300210 4 ^ ^ - 10 - vorm.

5. Inrichting volgens conclusie 4, m e t het kenmerk, dat de flensrand van de blaaskop is voorzien van een ringvormige zitting geschikt voor het opnemen van 5 een afdichting voor de pneumatische afdichting van de kop en de voorvorm.

6. Inrichting volgens conclusie 4 of 5, m e t het kenmerk, dat de blaaskop een as omvat op welks ondereinde grijpers zijn gemonteerd voor het vast- 10 houden van de flens van de voorvorm.

7. Inrichting volgens conclusie 6, m e t het kenmerk, dat de vasthoud- en vrijgeef beweging van de grijpers worden bestuurd door een dubbelwerkende . cilinder.

8. Inrichting volgens conclusie 7, m e t het k e n m e r k,dat de dubbelwerkende cilinder eindigt in een wigvormig einde dat geschikt is om de beweging van de grijpers tot stand te brengen.

9. Inrichting volgens ëën der conclusies 6-8, 20 met het kenmerk, dat de as van de blaaskop kan worden geroteerd.

10. Inrichting volgens ëén der conclusies 5-9, met het kenmerk, dat een verwarmingskamer is aangebracht voor het. omvatten van de voorvorm wanneer 25 deze is verbonden met de blaaskop.

11. Werkwijze en inrichting als beschreven en/of weergegeven in de tekening. 8300210