NO152538B - Fremgabngsmaate og apparatur for fremstilling av hule plastartikler - Google Patents

Abstract

FREMGANGSMÅTE OG APPARATUR FOR FREMSTILLING AV HULE PLASTARTIKLER.

Description

Oppfinnelsen gjelder en fremgangsmåte for fremstilling av hule gjenstander av polyethylenglycolterefthalat, samt apparatur for utførelse av fremgangsmåten.

Gjenstandene vil spesielt kunne være flasker <p>g lignende beholdere som er beregnet til å inneholde væsker, spesielt under trykk.

Det har lenge vært kjent å fremstille hule gjenstander av termoplastisk materiale ved blåseforming. Fremgangsmåten består i først å danne et emne for eksempel ved ekstru-dering eller sprøytestøping og etter å ha oppvarmet emnet til egnet temperatur i en blåseform av to eller flere deler å blåse opp emnet ut imot formen ved hjelp av et gassmedium som trykkluft. Ofte benyttes før blåsingen en strekkeprosess som skal strekke emnematerialet.

Det har også lenge vært kjent å ekspandere eller

blåse hule plastgjenstander slik at plasten får en biorientert strekking hvilket gir en vesentlig forbedring av de mekaniske data for materialet og oftest en større materialstabilitet.

For fremstilling av hule legemer med høy motstands-styrke, særlig mekanisk styrke i forbindelse med lav vekt, f.eks. hule gjenstander som skal inneholde væsker under trykk av typen øl eller brus, har det vært foreslått å bruke poly-estere og særlig polyethylenglycolterefthalat. Materialet er imidlertid vanskélig å bearbeide og det har vært nødvendig å gripe til spesielle prosesser.

Når det gjelder polyethylenglycolterefthalat, som heretter forkortes PTE, har de fremgangsmåter som har vist seg tilfredsstillende bestått i å forme et emne med amorf struktur, dvs. et emne som er avkjølt tilstrekkelig hurtig til å unngå vesentlig krystallisasjonsdannelse og deretter oppvarmet til en temperatur i nærheten av og fortrinnsvis høyere enn glassomvandlingstemperaturen hvorpå ekspansjon og blåsing foretas i tilstrekkelig grad til å gi en dobbeltorientert tilstand i det minste i visse materialpartier. Fortrinnsvis gjennomgår den hule gjenstand deretter en temperaturstabilisering ved forhøyel-se av temperaturen for avspenning av visse spenningsrester.

Søkeren har nå forbedret denne fremgangsmåte ved ut fra råemnet å tildanne et prefabrikat som allerede har gjennom-gått en viss ekspansjon i radial og eventuelt aksial retning, og hvor dette prefabrikat i likhet med råemnet holdes i amorf tilstand for deretter å blåses ut til sluttform. Man kan på denne måte bedre regulere varmeutveksling og temperaturforan-dringer og særlig oppnå en bedre kontroll med materialets amorfe tilstand og på enkel måte tilpasse hele prosessen til forskjellige geometriske former og dermed følgende spenninger som påtvinges de spesielle hule gjenstander som fremstilles.

Det har også tidligere vært foreslått å fremstille hule gjenstander av PTE ut fra emner som er vesentlig amorfe og som utblåses ved en temperatur som ligger høyere enn kry-stallisas jonstemperaturen hvor de strekkes biaksialt og kry-stalliseres. Man får imidlertid ved denne fremgangsmåte hule opake legemer som er sterkt krystallisert og ikke oppfyller de foreliggende krav.

Nødvendigheten av å operere med et amorft emne, dvs. gjennomføre en avkjøling tilstrekkelig hurtig under dannelsen av råemnet til å unngå at dette krystalliserer, medfører visse operasjoner og forlenger fabrikasjonstiden.

I henhold til oppfinnelsen vil man unngå disse ulem-per ved å tilveiebringe en fremgangsmåte som gjør det mulig på en hurtig og enkel måte å fremstille hule gjenstander av PTE som har en endelig biorientert struktur, er gjennomsiktige og oppviser fremragende mekaniske egenskaper, særlig motstandsevne mot indre trykk.

Oppfinnelsen angår således en fremgangsmåte for fremstilling av hule, gjennomsiktige gjenstander av polyethylen-glycolteref thalat ved hvilken

a) et varmt, rørformet emne innføres rundt en dor,

b) emnet avkjøles hurtig til en temperatur lavere enn eller lik polyethylenglycolterefthalatets krystaliisa-sjonstemperatur, c) emnet som holdes av doren, underkastes en radial og/eller aksial ekspansjon i begrenset grad,

hvilken fremgangsmåte er kjennetegnet ved at

d) emnet adskilles fullstendig fra doren etter ekspansjonen, og e) emnet innføres i en blåseform og underkastes en hurtig aksial og/eller radial ekspansjon med en hastighet tilstrekkelig til å oppnå bi-orientering før vesentlig krystallisering av materialet.

Denne forutgående svake ekspansjon kan foretas i en særlig prefabrikat-form som gir et prefabrikat eller halvfabri-kat som derpå overføres til den endelige blåseform, men fortrinnsvis foregår ekspansjonen under overføring eller transport av emnet omkring kjernen slik at det oppnås en svak utvidelse eller løsning av råemnet i forhold til kjernen uten at denne ekspansjon finner sted i noen form.

Materialets temperatur under dobbelt- eller bi-orienteringen ligger fortrinnsvis høyere:enn 60 til 70° C under krystallisasjonstemperaturen, men kan eventuelt være lavere.

For en krystallisasjonstemperatur på omkring 180° er bi-orienteringstemperaturen fortrinnsvis over 120 til 130° C.

Det er en fordel at temperaturen er så høy som mulig og den

kan ligge meget nær opp til krystallisasjonstemperaturen, men i dette tilfelle må det arbeides særlig hurtig.

Fremgangsmåten byr på en rekke fordeler. Bortsett

fra øket produksjonstakt kan man utelate temperaturutjevnings-poster og gjenoppvarmingstrinn som ellers er vanlige i kjente apparater.

Ved oppfinnelsens fremgangsmåte finner det sted en begynnende krystallisasjon under bi-orienteringen og krystal-lene danner på denne måte fikseringskjerner som strekkingen kan foregå ut fra. Overraskende viser det seg at det finnes mindre fri elastiske spenninger etter biorienteringen i foreliggende produkter og hvis man ønsker å temperaturfiksere eller -avspenne hule gjenstander etter blåsingen, vil dette kunne skje lettere.

Hule gjenstander fremstilt ifølge oppfinnelsen har gode egenskaper fra mekanisk og fysikalsk-kjemisk synspunkt,

og dette henger sannsynligvis sammen med at gjenstandene har en viss krystallinitet som imidlertid er svak men som gjør det mulig å innføre egenskaper i tillegg til de tidligere kjente egenskaper som skyldes den amorfe tilstand, slik som gjennomskin-nelighet og slagfasthet andre egenskaper som kan tilskrives krystalliniteten som f.eks. kjemisk motstandsevne.

Forlengelsesgraden for materialet i begge retninger

er minst lik 1,5 og fortrinnsvis høyere enn 2,5. Man kan naturligvis gjennomføre en praktisk talt fullstendig dobbelt-orientering av hele gjenstanden eller bare biorientere en del av den som f.eks. flaskelegemer og la halsen være uorientert.

I alle tilfelle må fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen skje særlig hurtig for å unngå vesentlig krystallisasjon av materialet, særlig tatt i betraktning at krystallisasjons-hastigheten er hurtigere jo nærmere man ligger krystallisasjonstemperaturen.

Tidsrommet mellom formingen av det varme emne og biorienteringen bør være under 30 sekunder, f.eks. 10 - 12 sekunder.

Følgelig er det gunstig å gjennomføre sluttblåsingen

i en form med avkjølte vegger slik at materialet ved slutten av utvidelsen eller også under blåsingen får tilstrekkelig lav temperatur til å unngå krystallisasjon.

Oppfinnelsen angår ennvidere en apparatur for fremstilling av hule, gjennomsiktige gjenstander av polyethylen-glycolteref thalat , omfattende et dreiestykke med et antall dorer, en sprøytestøpepost for forming av rørformede emner på dorene, og en blåsepost for løsning av emnene i forhold til dorene, idet dreiestykket er innrettet til å bevege dorene forbi sprøytestøpeposten og blåseposten, hvilken apparatur er kjennetegnet ved at den omfatter en anordning for fullstendig adskillelse av de løsnede emner fra dorene og for overføring av emnene til en blåseform, idet blåseformen er innrettet til å utsette emnene for en hurtig aksial og/eller radial ekspansjon med en hastighet som er tilstrekkelig til å oppnå en bi-orientering av emnematerialet før vesentlig krystallisering av dette.

Andre karakteristiske trekk ved oppfinnelsen vil fremgå av den følgende beskrivelse i forbindelse med den ved-lagte figur som skjematisk gjengir en apparatur for utførelse av oppfinnelsens fremgangsmåte.

E ksempel 1

Det benyttes polyethylenglycolterefthalat med smeltetemperatur på 257° C, krystallisasjonstemperatur på

176° C og en glassomvandlingstemperatur lik 57° C.

Ved hjelp av en vanlig sprøytestøpeapparatur fremstilles i en sprøytestøpeform omkring en avkjølt kjerne et rørformet emne med lukket bunn. Plastmaterialets temperatur ved innsprøytingen er 280 til 300° C.

Emnets oppholdstid i formen er så lang at når formen åpnes, holder materialet en temperatur på 140 - 150° C.

Kjernen er allerede under bevegelse mot en frigjø-ringspost hvor det innblåses tilstrekkelig gass som f.eks. trykkluft til at man får en svak radial utvidelse av emnet som imidlertid holdes fast omkring kjernen i halspartiet. Når emnet når inn til blåseformen, holder den en temperatur på

120 - 130° C. Man gjennomfører da en aksial strekking med forléngelsesgrad lik 2,5 ved hjelp av en glidestamme som glir

inne i kjernen og driver ut bunnen, på forøvrig kjent måte. Umiddelbart etterpå eller samtidig utblåses emnet til den

endelige form. Etter blåsingen ligger gjenstandens temperatur lavere enn glassomvandlingstemperaturen for materialet. I et fjerde trinn vil kjernen som nå er befridd for den hule gjenstand, ha en lav temperatur på f.eks. 30° C.

Man har fremstilt en hul gjennomsiktig gjenstand med lav krystallinitetsgrad og erfaringen viser at de elastiske restspenninger er relativt små slik at eventuell temperatur-etterbehandling eller spenningsutjevning forenkles.

Som eksempel kan operasjonsprosessen forløpe som følger for et emne med tykkelse 3,6 mm.

Eksempel 2

Man gjennomfører fremgangsmåten i en apparatur med tre poster, nemlig en sprøytestøpepost, en strekke-blåse-post og en tilbakeføringspost for sprøytestøpekjernene.

Man fremstiller som i eksempel 1 et sprøytestøpeemne over en kald kjerne og emnet frigjøres når temperaturen har nådd 180° C som ligger noe høyere enn krystallisasjonstemperatur en.

Emnet har en tykkelse på 2,5 mm og blir uten mellom-gående frigjøring eller løsning fra kjernen umiddelbart over-ført på kjernen til biorienteringsposten hvor det strekkes og blåses ut. Emnet strekkes og blåses ved en temperatur på mellom 170 og 180° C.

Eksempel 3

Det benyttes polyethylenterefthalat med høy viskosi-tet og følgende data:

En ekstruder leverer et rørformet emne ved en temperatur på 285° C. Dette emne føres inn i en formingsmaskin hvor det formes ved et kompressibelt medium til riktig form. Varig-heten av dette trinn er 8 sekunder. Emnets tykkelse er 2,5 mm. Emnet taes ut av formen ved en temperatur på 170° og overføres på kjent måte til biorienteringsposten i løpet av 2 sekunder. Med en temperatur.på 165° strekkes emnet aksialt ved mekaniske midler og blåses opp, ialt i løpet av 10 sekunder. Prosessens samlede varighet er lik 20 sekunder og sluttemperaturen 30°.

Naturligvis kan de angitte tall variere alt etter egenskapene for det anvendte materiale og emnets tykkelse, særlig på grunn av at emner med tynnere vegger kan avkjøles hurtigere.

Generelt vil det være en fordel å benytte høyere tem-peraturer som ligger nær opp til krystallisasjonstemperaturen,

idet man innser at jo høyere temperaturen er, jo raskere vil prosessen•kunne gjennomføres.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan f.eks. utføres i en apparatur som vist på tegningen hvor man ser en vogn 1 som er roterbar ari en vertikal akse 2 under 9 0° dreining. Hver side av vognen er forsynt med et batteri på fire horison-tale parallelle kjerner 3. Hvert batteri går suksessivt forbi en sprøytestøpepost 4 som er forsynt med sprøytestøpedyser og fire formdeler som passer omkring kjernene. Fortrinnsvis er kjernene og formdelene utstyrt med kjøleorganer.

Kjernene går derpå forbi en post som befinner seg i 9 0° vinkel, med henvisningstallet 5. Når vognen stanser ved

denne post, påsettes gjennom kjernene et svakt blåsetrykk som løsner emnet i forhold til kjernen. Denne frigjøring er fortrinnsvis så sterk at man får et spillerom på 0,6 mm. Etter en ny rotasjon på 90° befinner de fire kjerner seg på over-føringsposten 6 som har en rekke renner 7 og egnede organer skyver emnene ut i rennene og fører dem direkte til støpeposten 8 som har fire former 9. Formen består i det viste eksempel av

to deler som hver har fire halvformer og blåseorganer gjennom halsen. Blåsingen skjer på kjent måte hvorpå de hule gjenstander som er ferdigformet, løsnes fra formen og føres ut gjennom transportorganet 10.

Som en variant vil blåsestøpingen kunne skje ved at kjernene føres direkte til multi-blåseapparatet hvor den endelige blåseprosess skjer gjennom kjernene samtidig med aksial strekking som kan foregå gjénnom en glidestamme som - som for-øvrig kjent, beveger seg i kjernen eller for relativ bevegelse ved støpeformens bevegelse. I dette tilfelle kan man imidlertid bare ha én kjerne i stedet for fire for å spre kjernene

tilstrekkelig til at blåseformene kan få plass.

Claims (6)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av hule, gjennomsiktige gjenstander av polyethylenglycolterefthalat ved hvilken a) et varmt, rørformet emne innføres rundt en dor, b) emnet avkjøles hurtig til en temperatur lavere enn eller lik polyethylenglycolterefthalatets krystallisasjonstemperatur , c) emnet som holdes av doren, underkastes en radial og/eller aksial ekspansjon i begrenset grad, karakterisert ved at d) emnet adskilles fullstendig fra doren etter ekspansjonen, og e) emnet innføres i en blåseform og underkastes en hurtig aksial og/eller radial ekspansjon med en hastighet tilstrekkelig til å oppnå bi-orientering før vesentlig krystallisering av materialet.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at plastens temperatur under den dobbeltorienterte strekking er høyere enn 60 til 70° under krystallisasjonstemperaturen.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at temperaturen er over 120°C.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1-2, karakterisert ved at temperaturen ligger i nærheten av krystallisasjonstemperaturen.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1-4, karakterisert ved at tidsrommet mellom forming av emnet og utvidelsen er under 30 sekunder.

6. Apparatur for fremstilling av hule, gjennomsiktige gjenstander av polyethylenglycolterefthalat, omfattende et dreiestykke (1) med et antall dorer (3), en sprøytestøpepost (4) for forming av rørformede emner på dorene (3), og en blåse-post (5) for løsning av emnene i forhold til dorene, idet dreiestykket (1) er innrettet til å bevege dorene (3) forbi sprøyte-støpeposten (4) og blåseposten (5), karakterisert ved at den omfatter en anordning (6) for fullstendig adskillelse av de løsnede emner fra dorene (3) og for overføring av emnene til en blåseform (9), idet blåseformen er innrettet til å utsette emnene for en hurtig aksial og/eller radial ekspansjon med en hastighet som er tilstrekkelig til å oppnå en bi-orientering av emnematerialet før vesentlig krystallisering av dette.