NO760545L - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte ved fremstilling a<y>termoplastgjenstander

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte ved fremstilling av rågjenstander av termoplast."

Det finnes allerede forskjellige fremgangsmåter for fremstilling av rågjenstander av termoplast, som f.eks. flasker, flakonger eller kanner, hvor en preform fremstilles ved hjelp av'

en hvilken som helst fremgangsmåte, for eksempel ved ekstrudering eller sprøytestøping, hvorefter preformen bringes til å ekspandere ved innsugning i en form som vanligvis består av to deler.

Det er allerede 'kjent å bringe slike preformer til å ekspandere ved en temperatur over glassomvandlingstemperaturen for ved biaksial strekking av det nevnte materiale å gi dette en bi-orientert tilstand. Den én gang ekspanderte preform blir der-

efter avkjølt for å bevare den biorienterte tilstand som materialet har fått under ekspansjonen. Formålet med denne biaksiale strekking er at termoplastmaterialet skal få spesielt viktige mot-standsdyktighetsegenskaper og mekaniske fasthetsegenskaper.

For slike fremgangsmåter er det allerede blitt foreslått'

mens preformen f.eks. iinnblåsningsformen holdes fast ved den del som er beregnet å danne halsen eller flaskehalsen., før innblåsningen å foreta en aksial strekking for å forlenge preformen og for at denne skal få en ensrettet orientering, før den avsluttende radiale ekspansjon.

Denne■trekking i aksialretningen utføres vanligvis ved hjelp av en finger eller et glideelement som trenger' inn i preformen.

Disse kjente fremgangsmåter er imidlertid ikke helt til-fredsstillende, og spesielt fordi de ikke gjør det mulig ved enkel innsugning å fremstille rågjenstander med de korrekte tverr-dimensjoner°Sed en liten diameter for halsen. Da den .tilgjengelige preforms tykkelse tilsvarer tykkelsen for rågjenstandens hals, ut- gjør denne således en fysikalsk begrensning for de mulige geometriske, utformninger av rågjenstandene.

Det er riktignok allerede blitt forsøkt å løse dette problem som f.eks. beskrevet i US patentskrift nr. 3754851, ved å fremstille en preform med en. tykkelse som er mindre enn tykkelsen for halsen, men den foreslåtte fremgangsmåte byr på vesentlige pro-duksjonstekniske problemer under ekstruderingen eller sprøytestøp-ingen av preformen, og reguleringen av disse tykkelser er spesielt vanskelige, mens den endelige deformering av preformen nødvendig-gjør spesielt nøyaktig regulering av de forskjellige temperaturer.

Søkerne har forresten foreslått en fremgangsmåte ved fremstilling av rågjenstander, hvor hele rågjenstanden, omfattende halsen, gis en biaksial orientering. Dette nødvendiggjør spesielt en kraftig radial deformering av halsen, og denne er vanskelig og av og til umulig å utføre med preformer av den for tiden kjente type.

Det tas ved oppfinnelsen sikte på å unngå disse ulemper og

å tilveiebringe en fremgangsmåte ved fremstilling av rågjenstander under anvendelse av nye preformer og under unngåelse av de oven-nevnte geometriske og teknologiske begrensninger. 'Ved den foreliggende fremgangsmåte er det dessuten mulig å øke kapasiteten ved fremstilling av preformer for rågjenstander, eventuelt med en vektøkning av de fremstilte rågjenstander, og, spesielt når' preformen fremstilles ved sprøytestøping eller sprøytestøping-innblåsning, en økning av forholdet mellom preformens lengde og preformens diameter som normalt er begrenset på grunn av problemer i forbindelse med celleinnholdet i støpeformen.

Det er ved den foreliggende fremgangsmåte likeledes enkelt

å fremstille rågjenstander med en biaksial orientering i alle deres deler,'og spesielt på nivået for halsen.

Det tas ved oppfinnelsen dessuten sikte på å lette fremstillingen av rågjenstander av spesielle typer, som f.eks. aerosolbeholdere.

Oppfinnelsen angår således en fremgangsmåte ved fremstilling av rågjenstander av termoplast av den "krystallinske" type, hvor det først på en hvilken som helst egnet måte fremstilles en preform av termoplast beregnet for påfølgende ekspandering for erholdelse av rågjenstandens endelige form, og hvor preformen forlenges aksialt før. den ekspanderes til sin endelige form, og fremgangsmåten er særpreget ved at preformen, omfattende den del derav som er beregnet å danne halsen, utsettes for en sterk minskning av sin diameter ved hjelp av aksial strekking, hvorefter preformen deformeres for erholdelse av rågjenstandens endelige form, ved en tilstrekkelig temperatur til at hele rågjenstanden får en biaks.ialt orientert tilstand.

Det foretrekkes at preformen ved den aksiale strekking får

en forlengelse av' minst 20%, hvorved dens diameter minsker med minst 20%'.

Preformen kan fremstilles på en hvilken som helst egnet måte, som ved sprøytestøping, sprøytestøping-.blåsing, ekstrudering eller ekstrudering-idåsing.

Ifølge en foretrukkén utførelsesform av oppfinnelsen kan strekkingen og forminskningen av preformens diameter erholdes ved i preformen å innføre et langt element beregnet.for å tilveiebringe en ensrettet aksial strekking av preformen. Det er likeledes mulig å erholde denne ensrettet aksiale strekking,ved å strekke preformens frie ytre overflate.

Ifølge en spesielt foretrukkén utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse erholdes forminskningen av preformens diameter ved en temperatur nær eller over glassomvandlingstemperaturen,

slik at preformen, omfattende den del derav som skal dannes halsen, får en aksialt orientert tilstand.

Ifølge en foretrukkén utførelsesform utsettes den smalgjorte preform, dersom denne ikke allerede foreligger, for en temperatur nær eller over glassomvandlingstemperaturen og ekspanderes derefter, nærmere bestemt i radiale retninger i forhold til rågjenstandens hals. Denne ekspansjon er slik at hele rågjenstanden, omfattende rågjenstandens hals, får en biaksialt orientert tilstand hvori rågjenstanden er størknet. Det foretrekkes at materialet forlenges minst 1,5 ganger i alle retninger og i alle deler av rågjenstanden.

Avsmalningen av preformen kan ifølge oppfinnelsen utføres, i innblåsningsformen indre eller utenfor denne. Hvis den ut-føres utenfor formen, skal spesielt bemerkes at det er mulig å anvende en preform med en diameter som er langt større enn dén minste innvendige diameter for innblåsningsformen . Preformen strekkes og dens diameter forminskes på éri slik måte at den kan trenge inn i formen. Denne forminskning skal fortrinnsvis være tilstrekkelig til at også den del som danner rågjenstandens hals, likeledes kan ekspandere radialt under blåsingen.

Det vil forstås av den kjensgjerning at det ved oppfinnelsen er mulig å anvende preformer med en langt- større diameter enn diameteren.for halsen til rågjenstanden' som skal fremstilles, kan preformens tykkelse for den samme vekt av termoplast som anvendes, nedsettes, og dette gjør det mulig å forkorte de avkjølingstider. som er nødvendige for utførelse av den foreliggende fremgangsmåte. Derved øker produksjonskapasiteten betraktelig ved fremstillingen av preformene.

Den hurtigere avkjøling av preformen gjør det også mulig på en enklere måte å binde materialet med en amorf struktur som er av spesiell betydning.

Det er likeledes mulig ved enkelte utførelsesformer av den foreliggende fremgangsmåte å hindre en ekspansjon av.halsen under blåsingen. Den foreliggende fremgangsmåte kan således anvendes spesielt for fremstilling av aerosolbeholdere, og den foreliggende fremgangsmåte utføres da slik at preformen forlenges og avsmalnes ved anvendelse av den ytre del av det rør som forlenger aerosol-ventilen, inntil avsmalningen er slik at ventilen omgis av preformen, hvorefter blåsingen utføres gjennom ventilen., mens en ekspansjon av den del av halsen som direkte omgir ventilen, hindres.

Ifølge en spesiell utførelsesform av fremgangsmåten ved fremstillingen av rågjenstandene av termoplast, hvor preformen oppvarmes til en temperatur over og nær glassomvandlingstemperaturen for termoplasten, og hvor preformen utsettes for en aksial strekking, er fremgangsmåten særpreget ved at hele preformen, omfattende den del derav som er beregnet å danne rågjenstandens hals, gis en biaksial orientering, hvorefter preformen bringes til å størkne i den orienterte tilstand og underkastes en varme-stabiliseringsbehandling, hvorefter den orienterte preform deformeres for erholdelse av rågjenstandens endelige form.

Den biaksiale orientering av den samlede preform utføres fortrinnsvis ved hjelp av en radial ekspansjon efter eller samtidig med den aksiale strekking.

Ifølge en foretrukkén utførelsesform av den foreliggende fremgangsmåte utføres den aksiale strekking av preformen inntil denne har fått en lengde som er minst 2,5 ganger dens opprinnelige lengde.

Det er fordelaktig å.deformere den orienterte preform ved hjelp av ekspansjon inntil den får en diameter som er minst 2,5 ganger den orientert preforms diameter.

Ved en spesiell utførelsesform av den foreliggende fremgangsmåte og som nærmere bestemt er egnet for "krystallinske" polymerer, er det spesielt fordelaktig å utføre varmestabiliseringen av preformen ved en temperatur som er høyere enn polymerens krystallisasjonstemperatur.

Oppfinnelsen vil bli nærmere beskrevet under henvisning til

tegningene, hvorav

fig. 1. viser et aksialsnitt gjennom en ekstrudert og blåst

preform før strekking.,

fig. 2 viser preformen efter strekking,

fig. 3 viser et snitt gjennom den ferdige rågjenstand med

en del av formen,

fig. 4 viser et aksialsnitt gjennom en preform som er blitt

sprøytestøpt og blåst,

fig. 5 viser denne preform efter strekking,

fig. 6 viser et snitt gjennom den erholdte ferdige rågjenstand sammen med en del av formen,og

fig. 7 viser eri preform efter ,varmestabilisering ifølge en

utførelsesform av den foreliggende fremgangsmåte.

Oppfinnelsen vil nu bli nærmere beskrevet under henvisning

til fig. 1-3.

Det skal fremstilles f.eks. en rågjenstand, som en flaske .

som skal kunne motstå trykk, f.eks. for carbonatiserte væsker,

som er gjennomsiktig og.som kan utsettes for store temperatur-forhøyelser for å steriliseres. For dette formål ekstruderes ved hjelp av en vanlig fremgangsmåte et råemne av en polyester-termoplast, som.f.eks. polyterefthalatethylenglycol. Dette råemne innføres derefter på fullstendig vanlig måte i en form av

f.eks. to .deler som kan tas fra hverandre, med et formhulrom tilsvarende den ønskede preform og med.overflater som holdes sterkt avkjølt. Råemnet i formen ekspanderes ad innføring av et varme-regulert fluidum under trykk inntil råemnet nøyaktig får de samme former som formhulrommet. Preformen bråkjøles i kontakt med formen, og preformen får derved en amorf struktur. Den derefter uttatte preform er vist på f\ g. 1 ved en øvre del 1, som nedenfor vil bli betegnet som 'gri peringen", en i det vesentlige sylindrisk del 2 og en bunn 3.

Det fremgår av tegningen at Over den del som er betegnet som-■peringen 1, er det en annen flat sone 4 som tilsvarer den del av råemnet som er begrenset til mellom de to deler av formen for preformen mens disse er lukket rundt råemnet, og som derved gjør det mulig å holde råemnet på plass inne i formen for preformen før og under blåsingen. Denne sone 4 skjæres derefter bort på vanlig måte, som vist på fig. 2.

Efter at delen 4 er blitt skåret bort, oppvarmes preformen på ny forsiktig til en temperatur mellom 1 og 30°C over glassomvandlingstemperaturen. Ved hjeip av differensiell oppvarming,

f.eks. ved bestråling av rågjenstandens overflate, utsettes sonen 2a fortrinnsvis for en gjennomsnittstemperatur som er høyere enn temperaturen i de nedre deler av gjenstanden 2 og i bunnen 3.

Den således oppvarmede preform innføres derefter ;i bl.åse-formen 8 for erholdelse av.sin endelige form, og i denne holdes den fast i formens øvre del som slutter seg rundt griperingen L

Derefter innføres straks et glideelement 5 i preformens indre, og dette element kan aksialt beveges inntil det støter mot preformens bunn 3, og bevirker derfor en strekking eller forlengelse av preformen samtidig som denne får en forminsket diameter og forminsket tykkelse. På fig. 2 er vist den forlengede og avsmalnede preform efter dette trinn. ' Det fremgår spesielt at på grunn av temperaturforskjellen mellom sonen 2a og de andre soner av den opprinnelige preform er avsmalningén sterkest i sonen 6 -som tilsvarer sonen 2a, sammenlignet med sonen 7'som tilsvarer den nedre del av sonen 2. Det er denne sone 6 som til slutt- skal tjene for fremstilling av rågjenstandens hals. Det er klart at for å lette forståelsen av oppfinnelsen er avsmalningén på nivået for sonen 6 blitt sterkt overdrevet på tegningen.

Det foretrekkes at preformen forlenges minst 1,2 ganger den lengde som preformen hadde som vist på fig. 1.

Når forlengelsen er blitt utført og en preform som vist på fig.. 2 er blitt erholdt,, har materialet igjen en temperatur ved glassomvandlingstemperaturen. Det ér gunstig på dette trinn å kontrollere preformens temperaturer, og det ér ønsket å gjøre dette for å utføre den endel,ige blåsing mens hele preformen har

en jevn temperatur. Det foretas derfor en endelig blåsing slik at preformen denne gang ekspanderer i det vesentlige radialt til en form som vist på fig. 3. På fig. 3 er vist rågjenstandens endelige form og et delsnitt gjennom den øvre del som tilsvarer griperingen, i en del av formen 8. Efter at rågjenstanden er blitt fjernet fra formen, skjæres denne øvre del 1 bort slik at en flaske med den ønskede sliittform fås.

Det foretrekkes at den radiale ekspansjon er slik at hele den ferdige rågjenstand får en diameter som er minst 1,2 ganger diameteren for den tilsvarende del av preformen vist på fig. 2.

Den biorienterte tilstand som fås i materialet efter den ; avsluttede blåsing, bevares.

Blåsingen kan med fordel efterfølges av en varmefiksering, dvs. av en temperaturøkning som gjør det mulig å frigjøre de forbigående restspenninger. Denne varmefiksering utføres f.eks. mellom 180 og 200°C...

Det er spesielt gunstig å regulere temperaturen under blåsingen, og spesielt under den avsluttende blåsing. For dette formål er det mulig f.eks. at den forlengede preform ifølge fig. 2 og anbragt i den endelige blåseform 8, under en første del av blåsingen noldes på en temperatur som er høyere en glassomvandlingstemperaturen, for derefter henimot avslutningen av blåsingen å holdes på en temperatur som er lavere enn glassomvandlingstemperaturen. Derved kan det oppnås en fiksering av spenningene i den biorienterte tilstand, og den endelige varmefiksering utføres derfor fortrinnsvis mens kontakt opprettholdes med de oppvarmede vegger av formen. Det er dessuten likeledes mulig å anvende en form med avkjølte formvegger og å utføre varmfikseringen efter

at gjenstanden er blitt fjernet fra formen.

Det vil forstås fra det utførelseseksempel som er vist på fig.-1, 2 og 3, at diameteren for preformens del 2 som vist på fig. 1, er mindre eller høyst lik. diameteren for den ferdige flaskes hals 9. Dette gjør de>t mulig å innføre preformen. ifølge fig.l i blåseformen 8 og utføre de på hverandre følgende trinn som utgjøres av strekking av stammen, og den avsluttende blåsing.

Oppfinnelsen vil nu bli nærmere beskrevet under henvisning til fig. 4, 5 og 6.

Ifølge, den der viste utførelsesform fremstilles f.eks. ved sprøytestøping-blåsing en preform som er vist på fig. 4 og med en gripering 11, en del 12 og en bunn 13. Det fremgår at delens 12 diameter er langt større en sluttdiameteren for den ferdige rågjenstands 19 hals.

Ifølge den viste utførelsesform utsettes preformen ifølge fig. 4 for en temperatur som er høyere enn og nær glassomvandlingstemperaturen, og forlengelsen og forminskningen av preformens diameter utføres ved hjelp av et aksialt, glideelement 15 utenfor den avsluttende blåseform, mens preformen holdes fast ved sin ipering 11.

Glideelementet 15 kan utgjøres f.eks. av røret 15 for en aerosolventil 15a, og det fremgår av fig. 5 at ved avslutningen av den nedførende bevegélse av røret 15, vil hodet for ventilen 15a holdes fast av veggen 17 på grunn av forminskningen av diameteren. -

Ved avslutningen av denne forlengelse og mens preformen fremdeles■har en temperatur nær eller over glassomvandlingstemperaturen eller på ny er blitt utsatt for en slik temperatur, anbringes den fotlengede preform i blåseformen, og blåsingen ut-føres gjennom røret 15 ved hjelp av en sideåpning som ikke er vist på tegningen. Det fremgår at ved denne utførelsesform utsettes halsen ikke for en radial utvidelse.

Det vil også forstås at det likeledes er nødvendig å utføre forminskninqen av preformens diameter utenfor den sluttelige blåseform når på grunn av en uønsket radial ekspansjon av halsen under den avsluttende blåsing, preformens diameter før den aksiale strekking er større enn diameteren, for den ferdige hals til rågjenstanden.

Ifølge en ytterligere utførelsesform av den foreliggende fremgangsmåte innføres glideelementet 5 i den oppvarmede preform uten at denne anbringes i blåseformen. Den forlengede og avsmalnede preform ved slutten av dette trinn er vist på fig. 2.

Den forlengede.preform er fortrinnsvis 2,8-3 ganger lenger

enn den på fig. 1 viste utgangspréform.

Ved den foreliggende fremgangsmåte fås således en radial utvidelse av preformen, og preformen oppvarmes på en slik måte at det fås en varmestabilisering for å frigjøre de forbigående restspenninger. Denne oppvarming utføres ved en temperatur av ca. 180°C, dvs. ved en temperatur som er høyere enn krystallisa-sjonstemperaturen for den anvendte polymer (140°C).

På grunn av at varmestabiliseringen utføres utenfor formen

slik at det kan fremstilles en ferdig rågjenstand, er det muiig å

øke produksjonshastigheten.

Preformen efter varmestabiliseringen har den form som er

vist på fig. 7.

Preformen anbringes derefter i blåseformen for rågjenstanden, og preformen utvides slik at den får en diameter som fortrinnsvis er 3-3,3 ganger den.orienterte preforms diameter, for oppnåelse av en slik form som er vist på fig. 3.

Den biaksialt orienterte tilstand som materialet er blitt

gitt, bevares,,og en forbedret homogenisering av spenningene og en bedre dimensjonsstabilitet for de erholdte rågjenstander kan fastslås.

De erholdte rågjenstander har en motstandsdyktighet overfor aksial sammentrekning på 10-13 kg/mm oog rundt sin omkrets en motstandsdyktighet på 20-24 kg/mm 2.

Claims (17)

1. Fremgangsmåte ved fremstilling av en rågjenstand av "krystal-linsk" termoplast, hvor en preform av termoplast fremstilles som skal utvides, og hvor preformen forlenges aksialt, omfattende opp til nivået som skal danne halsen, før den utvides til sin endelige form, karakteris e, r t ved at preformens diameter forminskes sterkt ved hjelp av aksial strekking, hvorefter preformen deformeres tilstrekkelig for erholdelse av rågjenstandens endelige form, ved en tilstrekkelig temperatur til at hele rågjenstanden får en biaksialt orientert tilstand.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at preformen har en amorf tilstand.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at strekkingen og derefter deformeringen utføres ved en temperatur som er høyere enn og nær glassomvandlingstemperaturen.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1-3, karakterisert ved at materialet trekkes over hele rågjenstanden med minst 1,5 ganger i alle retninger.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1-4, karakterisert ved at preformen forlenges med minst 20% og at diameteren forminskes med minst 20%.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1-5, karakterisert ved at strekkingen og avsmalningén av preformens diameter ut-føres i sluttblåseformen.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1-5, karakterisert ved at strekkingen og avsmalningén av preformens diameter ut-føres utenfor sluttblåsef ormen.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 1-7, karakterisert ved at før den aksiale strekking foretas, tilveiebringes tem-peraturforskjeller i preformens aksialretning.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 1-8, karakterisert ved at en gripering tilveiebringes ved en av preformens ender for å holde preformen på plass under strekkingen.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9, karakterisert v e d at preformen holdes på plass i blåseformen ved hjelp av griperirigen..

11. Fremgangsmåte ifølge krav 1,. karakterisert ved at strekkingen utføres under anvendelse av stammen for en aerosolventil som derefter holdes fast av preformens vegger under avsmalningén av diameteren.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert ' ved at hele preformen,■omfattende, den del som skal danne rågjenstandens hals, utsettes:;for en biaksial orientering, hvorefter preformen fikseres i den orienterte tilstand og utsettes for en varmestabilisering, hvorefter den orienterte preform deformeres for fremstilling av sluttformen for rågjénstanden.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 12, karakterisert ve d at den biaksiale orientering av hele preformen utføres ved radial utvidelse.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 12 eller 13, karakter iset ved at den aksiale strekking av preformen utfø res slik at den får en lengde som er minst 2,5 ganger dens opprinnelige lengde.

15. Fremgangsmåte ifølge krav 12-14, karakterisert ved at den orienterte preform deformeres ved utvidelse slik at den får en diameter som er minst 2,5 ganger den orienterte preforms diameter.

16. Fremgangsmåte ifølge krav 12-15, karakterisert ved at varmestabiliseringen av preformen utføres ved en temperatur som er høyere enn polymerens krystallisasjonstemperatur.

17. Preform for fremstilling av rågjenstander, karakterisert ved at den har vært utsatt for en aksial strekking og en avsmalning av diameteren ved fremgangsmåten ifølge krav 1 -16.-